Физические нагрузки вызывают перестройки функций организма, особенности и степень которых зависят от мощности и характера двигательной активности.
В состоянии покоя деятельность функций организма находится на невысоком уровне. При переходе к рабочему уровню происходит перестройка функций органов и систем на более высокий уровень активности.
В центральной нервной системе происходит повышение лабильности и возбудимости проекционных и ассоциативных нейронов. В различных отделах ЦНС создается функциональная система нервных центров, где на основе анализа внешней информации, мотивации и, хранившихся в мозге, памятных следов двигательных навыков и тактических комбинаций, обеспечивается выполнение задуманной цели действия. Возникший комплекс нервных центров становится рабочей доминантой, которая имеет повышенную возбудимость, подкрепляется афферентными раздражителями и избирательно затормаживает реакции на посторонние раздражители. В пределах доминирующих нервных центров создается цепь условных и безусловных рефлексов или двигательный динамический стереотип, облегчающий выполнение циклических движений или программы различных двигательных ациклических актов. Перед началом работы в коре больших полушарий происходит предварительное программирование и формирование преднастройки на предстоящее движение. В спинном мозге за 60 мс перед началом двигательного акта повышается возбудимость мотонейронов, что отражается в нарастании амплитуды спинальных рефлексов.
В двигательном аппарате при работе повышаются возбудимость и лабильность работающих мышц, повышается чувствительность их проприорецепторов, растет температура и снижается вязкость мышечных волокон. В мышцах дополнительно открываются капилляры, которые находятся в спавшемся состоянии в покое, улучшается кровоснабжение. При больших статических напряжениях (более 30 % максимального усилия) кровоток в мышцах резко затрудняется или прекращается из-за сдавливания кровеносных сосудов. Различные двигательные единицы в целой скелетной мышце при длительных физических нагрузках вовлекаются в работу попеременно, восстанавливаясь в периоды отдыха, а при кратковременных больших напряжениях - включаются синхронно. В зависимости от мощности работы активизируются разные двигательные единицы: при небольшой интенсивности работы активны только высоковозбудимые и менее мощные двигательные единицы, а с повышением мощности работы включаются промежуточные, маловозбудимые, но наиболее мощные и быстрые двигательные единицы.
Дыхание значительно увеличивается при мышечной работе – растет глубина дыхания (до 2-3 л) и частота дыхания (до 40-60 вдохов в минуту). Минутный объем дыхания при этом может увеличиваться до 150-200 л×мин. Однако большое потребление кислорода дыхательными мышцами (до 1 л×мин) делает нецелесообразным предельное напряжение внешнего дыхания.
Сердечнососудистая система, участвуя в доставке кислорода работающим тканям, претерпевает заметные изменения. Увеличивается систолический объем крови (при больших нагрузках у спортсменов до 150 - 200 мл), нарастает частота сердечных сокращений (ЧСС до 180 уд/мин и более), растет минутный объем крови (МОК) у тренированных спортсменов до 35 л×мин и более. Происходит перераспределение крови в пользу работающих органов – скелетных мышц, сердечной мышцы, легких, активных зон мозга – и снижение кровоснабжения внутренних органов и кожи. Чем больше мощность работы, тем более выражено распределение крови. Количество циркулирующей крови увеличивается за счет выхода ее из кровяных депо. Увеличивается скорость кровотока, а время кругооборота крови снижается в два раза.
В системе крови увеличивается количество форменных элементов. Наблюдается миогенный эритроцитоз.
При работе увеличивается отдача кислорода из крови в ткани. Становится больше артериовенозная разность по кислороду и коэффициент использования кислорода.
Рост кислородного долга при передвижениях спортсменов на средних и длинных дистанциях сопровождается увеличением в крови концентрации молочной кислоты и снижением рН крови. При циклических упражнениях различной длительности с увеличением дистанции снижаются единичные энерготраты (ккал в 1с) и растут суммарные энерготраты (до 2 – 3 тыс. ккал на всю работу), а анаэробный путь энергопродукции (за счет АТФ, КрФ и гликолиза) сменяется постепенно аэробным путем (за счет окисления углеводов, а затем и жиров).
