Значение физических упражнений на организм человека, в общем

« Физические упражнения должны

прочно войти в повседневный быт

каждого, кто хочет сохранить здоровье,

работоспособность, полноценную

и радостную жизнь».

 Гиппократ.

 

1. Введение

 

Заболевания крови и органов кровообращения представляют собой одну из основных причин заболеваемости и смертности в промышленно-развитых странах мира. Около ¼ всего взрослого населения страдает от какой либо формы патологии системы кровообращения и сердечно-сосудистой системы. Значимость профилактических мероприятий, в том числе физических упражнений, определяется масштабами нанесенного этими заболеваниями ущерба. Как показали эпидемиологические исследования последних 40 лет, физические упражнения – реальный путь к продлению жизни, сохранению активности и здоровья. В то же время низкая физическая активность рассматривается как составная часть многофакторного риска заболевания органов кровообращения.

 

 

2. Значение физических упражнений на организм человека, в общем

 

Физические упражнения — это естественные и специально подобранные движения, применяемые в ЛФК и физическом воспитании. Их отличие от обычных движений заключается в том, что они имеют целевую направленность и специально организованы для укрепления здоровья, восстановления нарушенных функций.

Действие физических упражнений тесно связано с физиологическими свойствами мышц. Каждая поперечнополосатая мышца состоит из множества волокон. Мышечное волокно обладает способностью отвечать на раздражения самой мышцы или соответствующего двигательного нерва, т. е. возбудимостью. По мышечному волокну проводится возбуждение — это свойство обозначают как проводимость. Мышца способна изменять свою длину при возбуждении, что определяется как сократимость. Сокращение одиночного мышечного волокна проходит две фазы: сокращения — с расходованием энергии и расслабления — с восстановлением энергии.

В мышечных волокнах во время работы происходят сложные биохимические процессы с участием кислорода (аэробный обмен) или без него (анаэробный обмен). Аэробный обмен доминирует при кратковременной интенсивной мышечной работе, а анаэробный — обеспечивает умеренную физическую нагрузку в течение длительного времени. Кислород и вещества, обеспечивающие работу мышцы, поступают с кровью, а обмен веществ регулируется нервной системой. Мышечная деятельность связана со всеми органами и системами по принципам моторно-висцеральных рефлексов; физические упражнения вызывают усиление их деятельности.

Сокращения мышц происходят под влиянием импульсов из ЦНС.

Центральная нервная система регулирует движения, получая импульсы от проприорецепторов, которые находятся в мышцах, сухожилиях, связках, капсулах суставов, надкостнице. Ответная двигательная реакция мышцы на раздражение называется рефлексом. Путь передачи возбуждения от проприорецептора в ЦНС и ответная реакция мышцы составляют рефлекторную дугу.

Физические упражнения стимулируют физиологические процессы в организме через нервный и гуморальный механизмы. Мышечная деятельность повышает тонус ЦНС, изменяет функцию внутренних органов и особенно системы кровообращения и дыхания по механизму моторно-висцеральных рефлексов. Усиливаются воздействия на мышцу сердца, сосудистую систему и экстракардиальные факторы кровообращения; усиливается регулирующее влияние норковых и подкорковых центров на сосудистую систему. Физические упражнения обеспечивают более совершенную легочную вентиляцию и постоянства напряжения углёкислоты в артериальной крови.

Физические упражнения осуществляются с одновременным участием и психической, и физической сферы человека. Основой в методе лечебной физкультуры является процесс дозированной тренировки, который развивает адаптационные способности организма.

Под воздействием физических упражнений нормализуется состояние основных нервных процессов — повышается возбудимость при усилении процессов торможения, развиваются тормозные реакции при патологически, выраженной повышенной возбудимости. Физические упражнения формируют новый, динамический стереотип, что способствует уменьшению или исчезновению патологических проявлений.

Поступающие в кровь продукты деятельности желез внутренней секреции (гормоны), продукты мышечной деятельности вызывают сдвиги в гуморальной среде организма. Гуморальный механизм во влиянии физических упражнений является вторичным и осуществляется под контролем нервной системы.

Физические упражнения:

• стимулируют обмен веществ, тканевый обмен, эндокринную систему;
• повышая иммунобиологические свойства, ферментативную активность, способствуют устойчивости организма к заболеваниям;
• положительно влияют на психоэмоциональную сферу,
• улучшая настроение;
• оказывают на организм тонизирующее, трофическое, нормализующее влияние и формируют компенсаторные функции.

 

Значение некоторых групп упражнений.

Группа упражнений	Воздействие упражнений на организм
Ходьба, лёгкий бег.	Умеренное разогревание организма.
Упражнения в подтягивании.	Улучшение кровообращения, выпрямление позвоночника.
Упражнения для ног   (приседания, выпады).	Укрепление мышц, увеличение подвижности суставов и улучшение кровообращения.
Упражнения для рук и плечевого пояса.	Увеличение подвижности, укрепление мышц.
Упражнения для мышц туловища (наклоны вперед, в сторону, круговые движения).	Развитие гибкости, подвижности позвоночника, укрепление мышц, улучшение деятельности внутренних органов.
Маховые упражнения для рук и ног.	Развитие гибкости, подвижности суставов, усиление деятельности органов кровообращения и дыхания.
Упражнения для мышц брюшного пресса, тазового дна, боковых мышц.	Укрепление мышц.
Бег, прыжки, подскоки.	Укрепление мышц, повышение общего обмена веществ.
Заключительные упражнения.	Успокаивающее воздействие, приближение деятельности организма к обычному ритму.

 

3. Влияние физических упражнений на органы кровообращения

 

Сердце – главный центр кровеносной системы, работающий по типу насоса, благодаря чему в организме движется кровь. В результате физической тренировки размеры и масса сердца увеличивается в связи с утолщением стенок сердечной мышцы и увеличением его объема, что повышает мощность и работоспособность сердечной мышцы.

Кровь в организме человека выполняет следующие функции:

• транспортная;
• регуляторная;
• защитная;
• теплообмен.  

При регулярных занятиях физическими упражнениями или спортом:

• увеличивается количество эритроцитов и количество гемоглобина в них, в результате чего повышается кислородная емкость крови;
• повышается сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, благодаря повышению активности лейкоцитов;
• ускоряются процессы восстановления после значительной потери крови.

 

Показатели работоспособности сердца.

Важным показателем работоспособности сердца  является систолический объем крови(СО) - количество крови, выталкиваемое одним желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении.

                 

Показатели систолического объема сердца в покое и при мышечной работе.

 

 

нетренированный организм

  тренированный организм

     1 – покой

    2 – быстрая ходьба

    3 – быстрый  бег

 

 

 

 Другими информативными  показателем работоспособности  сердца является число сердечных  сокращений (ЧСС) ( артериальный пульс).

  В процессе спортивной тренировки ЧСС в покое со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокращения.

 

Показатели числа сердечных сокращений. ( уд/ мин)

Тренированный организм		Нетренированный организм
Муж.	Жен.	Муж.	Жен.
50-60	60-70	70-80	75-85

 

 Сердце нетренированного  человека для обеспечения необходимого  минутного объема крови ( количество  крови, выбрасываемое одним желудочком  сердца в течение минуты) вынуждено  сокращаться с большей частотой, так как у него меньше систолический  объем.

 Сердце тренированного человека более часто пронизано кровеносными сосудами, в таком сердце лучше осуществляется питание мышечной ткани и работоспособность сердца успевает восстановиться в паузах сердечного цикла. Схематично сердечный цикл можно разделить на 3 фазы: систола предсердий (0.1 с), систола желудочков ( 0.3 с) и общая пауза ( 0.4 с). Даже если условно принять, что эти части равны по времени, то пауза отдыха у нетренированного человека при ЧСС 80 уд./ мин  будет равна 0,25 с, а у тренированного при ЧСС 60 уд./ мин пауза отдыха увеличивается до 0,33 с. Значит, сердце тренированного человека в каждом цикле своей работы имеет большее времени для отдыха и восстановления.

 Кровяное давление- давление  крови внутри кровеносных сосудов  на их стенки. Измеряют кровяное давление в плечевой артерии, поэтому его называют артериальное давление (АД), которое является весьма информативным показателем состояния сердечно-сосудистой системы и всего организма.

Различают максимальное (систолическое) АД, которое создается при систоле (сокращении)  левого желудочка сердца, и минимальное (диастолиеское) АД, которое отмечается в момент его диастолы (расслабления). Пульсовое давление (пульсовая амплитуда) разница между максимальным и минимальным АД. Давление измеряется в миллиметрах ртутного столба ( мм рт. ст.).

В норме для студенческого возраста в покое максимальное АД  находится в пределах 100-130; минимальное-  65-85, пульсовое давление- 40-45 мм рт. ст.

 Пульсовое давление  при физической работе увеличивается, его уменьшение является неблагоприятным показателем (наблюдается у нетренированных людей). Снижение давления может быть следствием ослабления деятельности сердца или чрезмерного сужения периферических кровеносных сосудов.

 

Состояние	АД у людей
	Тренированных	нетренированных
Интенсивная физическая работа	Максимальное АД повышается до 200 мл рт. ст. и более, может долго держаться.	Максимальное АД сначала повышается до200 мл рт. ст., затем снижается в результате  утомления сердечной мышцы. Может настать обморок.
После работы	Тренированных	нетренированных
	Максимальное и минимальное АД быстро приходит в норму.	Максимальное и минимальное АД долго остаются повышенными.

 

 Полный круговорот  крови по сосудистой системе  в покое осуществляется за 21-22 секунды, при физической работе – 8 секунд и меньше, что ведет к повышению снабжения тканей тела питательными веществами и кислородом.

 Физическая работа  способствует общему расширению  кровеносных сосудов, нормализации  тонуса их мышечных стенок, улучшению  питания и повышению обмена веществ в стенках кровеносных сосудов. При работе окружающих сосуды мышц происходит массаж стенок сосудов. Кровеносные сосуды, проходящие через мышцы ( головного мозга, внутренних органов, кожи), массируются за счет гидродинамической волны от учащения пульса и за счет ускоренного тока крови. Все это способствуют сохранению эластичности  стенок кровеносных сосудов и нормальному функционированию сердечно-сосудистой системы без патологических отклонений.

 Напряженная умственная  работа, малоподвижный образ жизни, особенно при высоких нервно- эмоциональных напряжениях, вредные привычки вызывают повышение тонуса и ухудшению питания стенок артерий, потерю их эластичности, что может привести к стойкому повышению в них  кровяного давления, и, в конечном итоге, к гипертонической болезни.

 Потеря эластичности  кровеносных сосудов, а значит, повышение  их хрупкости и сопутствующее  этому повышение  кровяного давления  могут привести к разрыву кровеносных  сосудов. Если разрыв происходит  в жизненно важных органах, то  наступает тяжелое заболевание или скоропостижная смерть.

 Поэтому для сохранения  здоровья и работоспособности  необходимо активизировать  кровообращение  с помощью физических упражнений. Особенно полезное влияние на  кровеносные сосуды оказывают  занятия циклическими видами упражнений : бег, плавание, бег на лыжах, на коньках, езда на велосипеде.

 

4.  Механизмы оздоровительного действия физических упражнений.

Те изменения в организме, с которыми связано защитное, профилактическое действие физкультуры, весьма многообразны. Можно выделить 2 основных пути профилактического действия физической активности: непосредственное воздействие на сердечно-сосудистую систему и органы кровообращения, и их влияние на факторы риска.

 

 

 

 

 

 

 

 

Очень важно определить основные качественные и количественные характеристики нагрузок, оказывающих оздоровительное и профилактическое влияние. Поэтому для оценки этого действия используется ряд физиологических параметров, которые определяют развитие выносливости. С их помощью выясняют объем и интенсивность нагрузок. Риск развития патологии сердечно-сосудистой системы (ССС) и органов кровообращения оказался более тесно связан не с уровнем двигательной активности, а с выносливостью, т.е. состоянием организма, возникающим при воздействии физических упражнений. Физические тренировки улучшают функциональные возможности организма путем совершенствования адаптации к нагрузкам.

Выносливость – это способность человека достаточно долго выполнять тяжелую работу. Большой максимальный объем и интенсивность выполняемой работы сопровождается большим потреблением кислорода. Поэтому выносливость целесообразно определять величиной максимального потребления кислорода организмом (МПК). Лица с высокой выносливостью имеют большую величину МПК. В то же время непредельную работу люди с высокой выносливостью выполняют с меньшей реакцией ССС, с меньшим потреблением кислорода, т.е. более экономично. Для развития выносливости, как правило, необходимы нагрузки определенного объема и интенсивности.

Эффективность нагрузок определяется 4 факторами: типом нагрузки, ее эффективностью, частотой и продолжительностью.

1.ТИП НАГРУЗКИ.

Для развития выносливости предпочтительны динамические упражнения с участием больших мышечных групп.(не менее 1/6-1/7 общего объема мышц). Динамические упражнения – это работа, проводимая при постоянном напряжении и включающая в себя ритмические сокращения сгибателей и разгибателей. Занятия состоят из так называемых циклических упражнений: бега, плавания, езды на велосипеде, ходьбы на лыжах и др. Статические нагрузки не вызывают необходимых изменений в ССС и сами по себе не ведут к развитию выносливости, но значительно увеличивают силу мышц.

2.ИНТЕНСИВНОСТЬ НАГРУЗКИ.

Интенсивность нагрузки является основным фактором, от которого зависит повышение функциональных возможностей органов кровообращения  и ССС, которыми определяется оздоровительное действие физической активности. Обобщение классических исследований показало, что только нагрузка, вызывающая учащение пульса до 130 ударов в минуту и выше и сохраняющая определенное время этот ритм, ведет к достоверному увеличению МПК

Таблица.1

ЧСС при максимальной работе

	20-29 лет		30-39 лет		40-49 лет		50-59 лет		60-69 лет
	М	Ж	М	Ж	М	Ж	М	Ж	М	Ж
ЧСС макс.	195	198	187	189	178	179	170	171	162	163

В таблице 1 показаны возрастные границы максимальной ЧСС. Эта величина определяется на практике простой формулой: 220 – возраст.

Таблица 2

Соотношение потребления кислорода и ЧСС

% от МПК	% от макс. ЧСС
28	50
42	60
56	70
70	80
83	90
100	100

В таблице 2 приведены данные о соотношении потребления кислорода и ЧСС (в процентах от максимального).

 Серия специальных  экспериментов показала, что интенсивность и продолжительность нагрузки – это основные факторы оздоровительного действия.

 При составлении программы  занятий физическими упражнениями  следует учитывать данные о  необходимости «пиковых нагрузок». Для лучшего развития выносливости  нужны не монотонные нагрузки, а работа с периодами максимальной мощности. Работа переменной мощности с периодами возрастающей интенсивности оказывает на организм более выраженное воздействие.

 

Таблица 3

Максимальная, средняя необходимая и минимальная частота сердечных сокращений при оздоровительных занятиях

ЧСС	20-29лет	30-39 лет	40-49 лет	50-59 лет	60-69 лет
Максимальная	190	185	180	170	160
«Пиковая» (90-95%)	179	174	170	161	152
Минимальная	144	141	138	132	126
Средняя	155	152	149	141	135

При организации физкультурно-оздоровительных мероприятий целесообразно на фоне нагрузок средней интенсивности включать кратковременные нагрузки (на уровне 95-100% от максимальной ЧСС).Средняя интенсивность составляет 70-80% от максимальной ЧСС.(см.табл.3).

3.ЧАСТОТА НАГРУЗОК.

Если физические нагрузки регулярны, то определяется прямая зависимость между частотой тренировок и их оздоровительным действием. Исследовалась эффективность физкультурно-оздоровительных занятий разной частоты (1-5 раз в неделю) при интенсивности 70-90% от максимальной ЧСС. Оказалось, что достоверное увеличение МПК и работоспособности начинается с 2-х разовых занятий в неделю. Значительный прирост МПК начинается с 3-х разовых занятий и дальнейшее увеличение частоты до 5 раз не дает дополнительный прирост МПК.

При увеличении частоты занятий может возрастать риск травм опорно-двигательного аппарата, поэтому нецелесообразно заниматься чаще, чем 5 раз в неделю. 2-3 разовые занятия обеспечивают необходимый оздоровительный эффект. Для поддержания уже достигнутого уровня выносливости необходимо также не менее 2 занятий в неделю. При этом возможно некоторое снижение интенсивности до нижнего предела при увеличении времени занятий.

4.ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ НАГРУЗОК.

Продолжительность нагрузок тесно связана с интенсивностью работы. При интенсивности 70% от максимальной ЧСС продолжительность нагрузки должна составлять 20 минут. Нижний предел продолжительности работы (так называемый период врабатывания) составляет 4-5 минут нагрузки. Оптимальная продолжительность оздоровительных нагрузок составляет 20-60 минут.

Несомненно, существует необходимость индивидуальных нагрузок в зависимости от возраста и уровня подготовленности, но установлено, что здоровые люди во время занятий должны производить ту мышечную работу, которая способствует развитию выносливости. Это должны быть динамические упражнения с интенсивностью в зоне тренирующего действия (50-85% от МПК или 65-90% от макс. ЧСС) продолжительностью 20-60 минут и частотой 2-5 раз в неделю. Для лиц с очень низкой подготовленностью рекомендуется начинать с менее интенсивных, но более длительных нагрузок. В основную часть занятия целесообразно включение 1-3 «пиковых» нагрузок.

Рекомендуются 5 разовые занятия с затратой энергии не менее 550 ккал за каждую тренировку, или ежедневный бег трусцой по 20 минут, или 4-5 кратные занятия продолжительностью 30 минут с интенсивностью энергозатрат 7,5 ккал/мин. Все официальные программы физкультурно-оздоровительных занятий в разных странах придерживаются этих принципов дозирования нагрузок. Оптимальным признан уровень энергозатрат 2000 ккал в неделю.

 

5. Изменения в периферическом звене кровообращения при физических нагрузках.

 

Тренировка в значительной степени улучшает насосную функцию сердца. Один из важнейших эффектов тренировки – это замедление пульса в покое. Это является признаком более низкого потребления кислорода миокардом, т.е. усилением зашиты от ишемической болезни сердца. Адаптация периферического звена кровообращения включает целый ряд сосудистых и тканевых изменений. Мышечный кровоток при нагрузках значительно возрастает и может увеличиваться в 100 раз, что требует усиления работы сердца. В тренированных мышцах возрастает плотность капилляров. Увеличение артериовенозной разницы по кислороду происходит за счет возрастания мышечных митохондрий и количества капилляров, а также более эффективного шунтирования крови из неработающих мышц и органов брюшной полости. Повышается активность окислительных ферментов. Эти изменения снижают количество крови, требующейся мышцам при работе. Увеличение кислородотранспортной способности крови и способности эритроцитов отдавать кислород еще больше увеличивает артериовенозную разницу.

Таким образом, наиболее существенными изменениями при тренировке являются увеличение окислительного потенциала мышц и регионального кровотока, экономизация работы сердца в покое и при средних нагрузках.

В результате тренировок существенно уменьшается реакция артериального давления при различных нагрузках.

Важную защитную роль играет изменение фибринолитической активности (уменьшение вязкости) крови и уменьшение адгезии (деформации) тромбоцитов. При нагрузке повышается свертываемость крови, но одновременно снижается вязкость крови, что приводит к нормализации соотношения этих двух процессов. При нагрузках зарегистрировано 6-кратное повышение фибринолитической активности крови.

Суммируя имеющиеся сведения, можно сказать, что физическая активность:

• уменьшает риск развития ишемической болезни сердца, снижая работу сердца в покое, и потребность миокарда в кислороде;
• снижает артериальное давление,
• снижает частоту сердечных сокращений и склонность к аритмии.
• Одновременно увеличиваются:
• коронарный кровоток,
• эффективность периферического кровообращения,
• сократительная способность миокарда,
• объем циркулирующей крови и объем эритроцитов,
• устойчивость к стрессам.

Второй путь воздействия – это опосредованное влияние на факторы риска, такие, как избыточная масса тела, липидного (жирового) обмена, курение, употребление алкоголя.

Гипертоническая болезнь (ГБ) основным по значимости фактором риска среди болезней органов кровообращения. Предпосылкой для практического использования физических тренировок при ГБ является снижение артериального давления под влиянием систематических тренировок. Хорошо известен более низкий уровень АД у высококвалифицированных спортсменов. По данным наблюдений среди физически активных контингентов частота ГБ достоверно меньше, чем среди малоподвижных групп населения. Применяются различные тренировочные программы, но наиболее часто – динамические упражнения, в том числе ходьба, бег, велосипедные прогулки, т.е упражнения с участием больших групп мышц. В комплексные программы включаются и другие виды упражнений (общеразвивающие, гимнастические и др.), спортивные игры. Интенсивность, продолжительность и частота занятий, хотя и различаются, но обеспечивают тренирующее воздействие.физкультурные занятия не следует проводить в период любых острых заболеваний, включая простудные, и в периоды обострения хронических заболеваний. Большое значение в процессе занятий придается самоконтролю.

Таблица 4

Дневник самоконтроля

Дата	Время занятий	Содержание занятия	ЧСС			Самочувствие в течение дня	Сон
			До занятия	После разминки	После пиковых нагрузок

В таблице 4 приводится примерный образец дневника самоконтроля.

Необходима также диагностика состояния крови при занятиях физкультурой. Количество лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина у спортсменов в состоянии покоя, как правило, не отличается от их количества у лиц, спортом не занимающихся. Выявление у некоторых из них снижения этих показателей нельзя оценивать как патологический признак, т.к. это связано с увеличением объема циркулирующей плазмы, что приводит к относительному уменьшению форменных элементов в единице объема крови. У спортсменов обнаруживается увеличение количества лимфоцитов (до 37%) и эозинофилов (до 5%) и уменьшение количества нейтрофилов (до 5%). Это свидетельствует о состоянии адаптации организма к физическим нагрузкам и систему защиты организма в целом.