Влияние физических нагрузок на организм. Мышечная работа связана со значительными энергетическими затратами, а следовательно, требует увеличения притока кислорода. Это достигается прежде всего усилением деятельности органов дыхания и сердечно-сосудистой системы. Увеличиваются частота сердечных сокращений, систолический объем крови (количество крови, выбрасываемое при каждом сокращении) и минутный объем крови. Усиленное кровоснабжение обеспечивает кровью не только мышцы, но и центральную нервную систему, что создает благоприятные условия для ее более интенсивной деятельности. Интенсификация обменных процессов при мышечной работе приводит к необходимости усиленного выделения продуктов обмена, что достигается повышением активности потовых желез, играющих также важную роль в поддержании постоянной температуры тела. Все это свидетельствует о том, что физические нагрузки, требующие усиления мышечной работы, оказывают активизирующее влияние на деятельность физиологических систем. Кроме того, выполнение физических нагрузок оказывает стимулирующее влияние на двигательную систему, приводит к совершенствованию двигательных качеств. Вместе с тем эффективность физических нагрузок и их стимулирующее влияние на организм могут быть достигнуты только при учете возрастных возможностей организма ребенка, и прежде всего возрастных особенностей опорно-двигательного аппарата, обусловленных степенью его структурно-функциональной зрелости.
В дошкольном возрасте, когда двигательные качества, в особенности выносливость, еще низки, дети не могут долго выполнять динамическую и статическую работу. Способность к выполнению физических нагрузок возрастает к младшему школьному возрасту. Особенно выражено нарастание всех показателей мышечной работоспособности с 11 — 12 лет. Так, объем динамической работы (в кгм), выполненной 10-летними школьниками, на 50% больше, чем у 7-летних, а в возрасте 14—15 лет он соответственно больше на 300—400%. Мощность работы с 7 до 11 лет увеличивается всего на 30%, а с И до 16 лет—более чем на 200%. Так же стремительно начиная с 12 лет растет у школьников работоспособность при статических напряжениях. Вместе с тем даже у 15—16-летних по сравнению с 18-летними учащимися мощность работы составляет 66—70%, а у 18-летних объем работы и мощность лишь приближаются к нижней границе этих же показателей у взрослых.
Возрастные особенности мышечной работоспособности, которые проявляются при динамической работе и статических напряжениях, неотделимо связаны с особенностями высшей нервной деятельности и сказываются на процессе тренировки и производительности в единицу времени. Так, тренировка по одному и тому же виду работы требует у 14-летних подростков в 2 раза больше времени, чем у взрослых. Производительность же работы на единицу времени у 14—15-летних составляет 65—70% от производительности взрослого. Время на отдых 15—18-летним школьникам требуется во много раз большее, чем затрачено на работу. Если 20-летнему для отдыха нужно время в 2 раза большее, чем затрачено на работу, то 17-летнему, даже тренированному к физической работе, его требуется в 4 раза больше.
Проявляются определенные различия в мышечной работоспособности учащихся и в связи с их полом. Степень утомляемости при выполнении дозированной динамической мышечной работы у девочек и мальчиков в пределах одной возрастной группы одинакова. Сила же, выносливость и другие показатели мышечной работоспособности у девочек в среднем ниже, чем у мальчиков.
Характерные особенности мышечной работоспособности девочек и девушек сказываются на объеме выполненных, особенно тяжелых работ. Работы средней тяжести и тяжелые выполняются девочками и девушками в меньшем объеме и вызывают более глубокие сдвиги в организме, чем у мальчиков и юношей. Адаптация к одной и той же работе у девочек происходит труднее, а работоспособность снижается быстрее, чем у мальчиков.
Оптимальным для тренирующих влияний физических нагрузок является возраст от 9—10 до 13—14 лет, когда наиболее интенсивно формируются основные звенья двигательной системы и двигательные качества. Большими потенциальными возможностями для совершенствования двигательной системы обладает подростковый возраст. Это подтверждают яркие примеры достижений подростков в таких видах спорта, как художественная и спортивная гимнастика, фигурное катание, а также в балете, танцах, где мы наблюдаем удивительно высокие проявления координации движения. Вместе с тем следует учитывать, что этот возраст характеризуется значительными перестройками в функционировании организма, связанными с половым созреванием. Поэтому для подростков мальчиков и девочек, не занимающихся систематически спортом, надо дозировать нагрузки, связанные с проявлением максимальной силы и выносливости. При учете функциональных возможностей детского организма физические нагрузки оказывают чрезвычайно благоприятные влияния на физическое и умственное развитие ребенка.
Физические упражнения являются эффективным средством совершенствования двигательного аппарата человека. Они лежат в основе любого двигательного навыка и умения. Под влиянием упражнений формируются законченность и устойчивость всех форм двигательной деятельности человека. Физиологический смысл упражнения сводится к образованию динамического стереотипа. В начальный период выполнения упражнения имеет место широко распространенное возбуждение в коре больших полушарий головного мозга. В деятельное состояние вовлекается большое число мышц, движения ученика неловки, суетливы, хаотичны. При этом сокращаются многочисленные мышечные группы, часто не имеющие никакого отношения к данному двигательному акту. Вследствие этого развивается торможение, снижается мышечная работоспособность.
По мере упражнений широко распространенное корковое возбуждение концентрируется в ограниченной группе мышц, непосредственно связанных с данным упражнением или двигательным актом, образуется очаг стационарного возбуждения, отчего движения становятся более четкими, свободными, координированными и более экономичными в смысле затрат времени и энергии.
На заключительной стадии образуется устойчивый стереотип, по мере повторения упражнения движения становятся автоматизированными, хорошо координированными, и они выполняются только за счет сопряжения тех групп мышц, которые необходимы для данного двигательного акта.
Систематической тренировкой достигается увеличение мощности и полезного действия мышц тела. Это увеличение достигается благодаря развитию мышц, участвующих в данной работе (тренируемые мышцы увеличиваются в объеме, в связи с чем возрастает и их сила), а также в результате изменений, которые претерпевают сердечно-сосудистая и дыхательная системы.
Дыхание у тренированных людей в покое более редкое и доходит до 8—10 в 1 мин по сравнению с 16—20 у нетренированных. Уменьшение частоты дыхания сопровождается углублением дыхания, поэтому вентиляция легких не уменьшается.
При мышечной работе легочная вентиляция может доходить до 120 л в минуту. У тренированных людей увеличение вентиляции совершается за счет углубления дыхания, тогда как у нетренированных— за счет учащения дыхания, которое остается поверхностным. Углубленное дыхание тренированных людей способствует лучшему насыщению крови кислородом.
У тренированных людей происходит уменьшение числа сердечных сокращений, но увеличивается систолический (ударный) и минутный объем крови при незначительном учащении работы сердца. У нетренированных людей минутный объем увеличивается за счет учащения сердечной деятельности при незначительном повышении систолического объема.
Тренированность, которая может быть достигнута средствами физического воспитания ребенка, приводит не только к физическому совершенствованию детей и укреплению их здоровья, она отражается на развитии высших нервных функций и психических процессов, способствует гармоническому развитию личности.
Утомление при различных видах мышечной работы, его возрастные особенности. Тренированность к физическим нагрузкам имеет важное значение для уменьшения степени утомления при мышечных нагрузках. Утомлением называется временное снижение работоспособности целостного организма, его органов и систем, наступающее после длительной напряженной или кратковременной чрезмерно интенсивной работы. Физическое утомление наступает после длительных и интенсивных мышечных нагрузок. При резко выраженном утомлении развивается длительное укорочение мышц, их неспособность к полному расслаблению — контрактура. Понижение физической работоспособности связано как с изменением в самой мышце, так и с изменениями в центральной нервной системе. Роль ЦНС в развитии мышечного утомления впервые была установлена И. М. Сеченовым, который показал, что восстановление работоспособности одной руки после длительного подъема груза значительно ускоряется, если в период отдыха производить работу другой рукой. В отличие от простого отдыха такой отдых называется активным и рассматривается как доказательство того, что утомление развивается прежде всего в нервных центрах. О роли центральной нервной системы в развитии утомления свидетельствуют также данные о повышении работоспособности под влиянием положительных эмоций и мотиваций.
Связь утомления с деятельностью центральной нервной системы и периферического аппарата свидетельствует о том, что степень их зрелости определяет физическую работоспособность в детском возрасте. Чем младше ребенок, тем быстрее наступает физическое утомление при мышечных нагрузках. Очень низкий уровень энергетического обмена в мышцах новорожденных и грудных детей, а также незрелость нервной системы определяют их быструю утомляемость. Одним из существенных переломных этапов развития физической работоспособности является возраст 6 лет, характеризующийся высокими энергетическими возможностями скелетных мышц и выраженными изменениями в структурно-функциональном созревании центральной нервной системы. Вместе с тем у детей дошкольного и младшего школьного возраста еще не наступила окончательная дифференцировка скелетных мышц. Физическая работоспособность в младшем школьном возрасте в 2,5 раза меньше, чем у 15—16-летних. Важным переломным этапом в развитии физической работоспособности является возраст 12—13 лет, когда происходят существенные изменения энергетики мышечного сокращения. Повышение физической работоспособности в этом возрасте сказывается на показателях мышечной выносливости, в возможности перенесения длительных нагрузок с меньшей степенью утомления. Правильно дозированные физические нагрузки, учитывающие степень структурно-функциональной зрелости физиологических систем ребенка в различные возрастные периоды, предотвращают развитие длительного утомления. Повышению работоспособности учащихся способствует чередование умственного и физического труда.
