Множество функций в организме протекает с периодическими изменениями. На эти периоды влияют как внутренние ритмические процессы, так и факторы внешней среды. К внутренним синхронизаторам относятся ритмы электрической активности мозга (например, альфа-ритм ЭЭГ с частотой около 10 колеб./с — «биологические часы» мозга), частота сердцебиения и дыхания, периодика пищеварительных процессов и эндокринных функций и
пр. К внешним синхронизаторам относят периодические изменения температуры, освещенности, колебания магнитного поля земли, атмосферного давления и др. Они связаны с космическими явлениями (фазами луны, активностью солнца, расположением планет и пр.).
В организме человека ведущую роль в регуляции биоритмов играют функции гипоталамуса и эпифиза. В период внутриутробного развития ритмы плода всегда синхронизируются с биоритмами матери.
Суточные биоритмы наиболее знакомы человеку (рис. 73). Они формируются к концу 3 недели жизни ребенка. В целом, многие органы и системы организма наиболее активны днем
Рис. 73. Изменение работоспособности у человека на протяжении суточного цикла
Рис. 74. Распределение работоспособности у «жаворонков» (а) и «сов» (б)
(около 16 час.) и наименее деятельны ночью (около 4-5 час). В зависимости от времени суток варьируют также смертность человека (наибольшая около 4-х час), чувствительность клекарствам, рентгеновским облучениям идругим воздействиям, что учитывается в хронотерапии.
Среди населения по индивидуальным типам суточных биоритмов различают людей, имеющих наибольшую активность функций и наибольшую работоспособность в утренние часы—с 9 до ІЗ час. (рис. 74), называемых «жаворонками» (их около 20-25%); наиболее активных вечером с 21 часадо 1 часа ночи— «сов» (около 30-40%) и активных в течение всего дня — аритмиков (около 50%). Наличие этих биоритмов оказывает влияние на спортивную деятельность. Спортсмены с утренним типом суточного цикла более эффективно тренируются и лучше выступают на соревнованиях в утренние часы, а спортсмены с вечерним типом, соответственно, — в вечернее время.
При различных экстремальных воздействиях и тяжелых состояниях возникает рассогласование периодичности функций— д е -синхроноз (при действии алкоголя, наркотиков, болезнях, смене часовых поясов, перетренированности спортсменов). При смене часовых поясов происходит постепенная перестройка суточных биоритмов, для чего требуется 1-2 недели. У женщин-спортсменок эта перестройка происходит быстрее, чем у мужчин-спортсменов, у юных спортсменов 14-16-ти лет быстрее, чем у взрослых спортсменов.
Рис. 75. Графическое изображение физического (а), эмоционального (б) и интеллектуального (в) циклов человека
Рис. 76. Изменение величин прироста результатов (в %) по отношению к каждому предыдущему году: А —у 16 легкоатлеток — призеров Олимпийских игр 1980 г. в беге на 400, 800 и 1500 м; Б —у 67 сильнейших
Метателей мира
(по: Шапошникова В.И., 1984)
Обнаружено, что у многих спортсменов доминируют недельные и 2-х недельные биоритмы — по показателям минутного объема дыхания, частоты сердцебиения, PWC 
, температуре и массе тела, энергетическому обмену, что является основой планирования микроциклов тренировочного процесса.
К околомесячным биоритмам (18-37 суток) можно отнести специфический биологический цикл женского организма — овариально-менструальный цикл — в среднем 28 дней, связанный с фазами лунного цикла, а также широко известные «Флиссовские» биоритмы — физический, эмоциональный и интеллектуальный (рис. 75).
Физический ритм с периодом 23 дня связан с колебаниями работоспособности, энергии организма; эмоциональный ритм (28 дней) — с изменениями настроения, реактивности организма; интеллектуальный (33 дня) — с переменами умственной работоспособности,
сообразительности, памяти. Переходы от наивысших проявлений этих функций к наименьшим через нулевую линию являются самыми тяжелыми для организма. Это так называемые критические дни, когда проявляется нестабильность и возможны нарушения соответствующих функций. В среднем, критические дни одного из указанных 3-х циклов происходят примерно 1 раз в 6 дней, совпадения критических дней 2-х циклов (двойные критические дни) — 6 раз в году, а тройные — 1 раз в году (это самый опасный день). Чем выше уровень тревожности у человека, тем ярче проявляются околомесячные биоритмы. У спокойных, уверенных в себе людей амплитуда периодических колебаний функций выражена гораздо меньше.
На работоспособность человека большое влияние оказывают сезонные, годичные биоритмы, особенно снижая его
возможности во время полярной ночи в Заполярье, при резких колебаниях климата на Дальнем Востоке.
Большой статистический материал накоплен по изменению состояния здоровья и результативности спортивной деятельности на протяжении многолетних биоритмов (рис.76). При этом выявлены достоверные их половые различия. У высококвали-фицированных женщин-спортсменок основные достижения на чемпионатах мира и Олимпийских играх имеют колебания с периодом 2 года, а у мужчин-спортсменов — с периодом 3 года (Шапошникова В. И., 1984).
Знание индивидуальных особенностей и половой дифференциации биоритмов необходимо педагогу и тренеру для рационального планирования процесса спортивной тренировки и составления длительных прогнозов в спорте. Их учет в тренировочном процессе не только позволит наиболее эффективно адаптировать спортсмена к нагрузке и получить высокие результаты, но и сохранить при этом здоровье и долголетие спортсмена.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном Учебнике в краткой форме изложены особенности функционирования организма человека в обычных условиях, при спортивной деятельности и в процессе индивидуального развития. Знакомство с функциями различных органов и систем в названных условиях позволяет сформулировать несколько общих положений, касающихся интегративной деятельности организма человека в целом.
С позиций системного подхода, одно из них состоит в том, что в основе жизнедеятельности организма как единого целого лежит совокупная работа функциональных систем в их взаимодействии, что оп -ределяет сложные процессы адаптации к внешней и внутренней среде организма. Возникнув на основе условно-рефлекторной теории И. П. Павлова, представления о функциональных системах явились ее дальнейшим творческим развитием. Вместе с тем, в процессе собственного развития сама теория функциональных систем вышла за рамки классической рефлекторной теории и оформилась в самостоятельный принцип организации физиологических функций.
Функциональные системы имеют отличную от рефлекторной дуги циклическую динамическую организацию, вся деятельность составляющих компонентов которой направлена на обеспечение различных полезных для организма результатов. Такое представление о характере функционирования организма имеет исключительное значение для понимания и решения прикладных проблем спортивной и возрастной физиологии.
Следующее положение касается поддержания постоянства внутренней среды организма. Для сохранения гомеостаза и осуществления регуляции основных жизненных функций в процессе эволюции сформировались две основные системы — нервная и эндокринная, работающие во взаимодействии между собой при осуществлении любой деятельности человека.
Реализация индивидуального поведенческого приспособления человека к изменяющимся условиям среды осуществляется прежде всего благодаря высшей нервной (психической) деятельности, представляющей собой интегративную работу коры головного мозга. При введении этого понятия И. П. Павлов определил его отличия от низшей нервной деятельности. Последняя объединяет
совокупность безусловных рефлексов и некоторых гормональных влияний, обеспечивающих координированную работу организма, направленную прежде всего на поддержание постоянства его внутренней среды. При этом сохранение гомеостаза в существенной мере зависит от регулирующего влияния ЦНС на физиологическую активность эндокринных желез, осуществляемого через гипотшіамус.
В сохранении постоянства внутренней среды огромное значение имеет способность организма защищаться от чужеродных тел и веществ. Эта защита осуществляется посредством иммунных и фагоцитарных реакций, эффективность которых определяется, прежде всего, функциональным состоянием системы крови.
И, наконец, изучение функций организма постулирует положение о том, что человек обладает огромн ыми резервными возможностями, которые реализуются при адаптации к экстремальным факторам среды. Исследователям еще многое не известно об интимных физиологических процессах, происходящих в организме в таких условиях. И хотя современной классической физиологии исполнилось почти 400 лет, она и сейчас продолжает интенсивно развиваться. Можно полагать, что успехи физиологической науки на основе использования современных технологий раскроют некоторые механизмы адап -тации и резервы человеческого организма в экстремальных условиях среды, прежде всего при чрезмерных физических и психических нагрузках.
Прикладное использование данных любой науки оправдано лишь в том случае, когда их достоверность утверждается в повторных исследованиях, когда выявлены стоящие за ними закономерности, когда создана соответствующая теория. Поэтому в Учебнике мы пытались изложить только общепринятые, устоявшиеся, теоретически обоснованные и подтвержденные практикой сведения по физиологии человека в различных условиях его деятельности. Важно также подчеркнуть, что ряд представленных нами материалов по дисциплине ранее в учебной литературе не рассматривался.
Все изложенное выше указывает на необходимость регулярной коррекции и переиздания учебников и учебных пособий по различным разделам физиологии человека.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.................................................................................................3
Часть I
ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ...................................................................................7
1. Введение. История физиологии................................................................7
1.1. Предмет физиологии, ее связь с другими науками и значение
для физической культуры и спорта.........................................................7
1.2. Методы физиологических исследований.........................................8
1.3. Краткая история физиологии...........................................................9
2. Общие закономерности физиологии и ее основные понятия.................10
2.1. Основные функциональные характеристики возбудимых тканей.....11
2.2. Нервная и гуморальная регуляция функций.................................12
2.3. Рефлекторный механизм деятельности нервной системы..............13
2.4. Гомеостаз........................................................................................14
2.5. Возникновение возбуждения и его проведение.............................15
3. Нервная система......................................................................................18
3.1. Основные функции ЦНС...............................................................18
3.2. Основные функции и взаимодействия нейронов..........................19
3.3. Особенности деятельности нервных центров.................................22
3.4. Координация деятельности ЦНС...................................................26
3.5. Функции спинного мозга и подкорковых отделов головного мозга......................................................................................................30
3.6. Вегетативная нервная система........................................................35
3.7. Лимбическая система......................................................................38
3.8. Функции коры больших полушарий.............................................39
4. Высшая нервная деятельность................................................................44
4. [.Условия образования и разновидности условных рефлексов.........44
4.2. Внешнее и внутреннее торможение условных рефлексов..............47
4.3. Динамический стереотип................................................................48
4.4.Типы высшей нервной деятельности, I и II сигнальная система.. 48
5. Нервно-мышечный аппарат....................................................................50
5.1. Функциональная организация скелетных мышц...........................50
5.2. Механизмы сокращения и расслабления мышечного волокна......52
5.3. Одиночное и тетаническое сокращение. Электромиограмма.........54
5.4. Морфофункциональныеосновы мышечной силы.........................57
5.5. Режимы работы мышцы..................................................................60
5.6. Энергетика мышечного сокращения..............................................62
6. Произвольные движения........................................................................64
6.1. Основные принципы организации движений...............................64
6.2. Рольразличных отделов ЦНС в регуляции позно-тонических реакций.................................................................................................67
6.3. Роль различных отделов ЦНСврегуляциидвижений..................70
6.4. Нисходящие моторные системы....................................................73
7. Сенсорные системы.................................................................................75
7.1. Общий план организации и функции сенсорных систем..............75
7.2. Класификация и механизмы возбуждения рецепторов.................76
7.3. Свойства рецепторов......................................................................77
7.4. Кодирование информации.............................................................79
7.5. Зрительная сенсорная система........................................................80
7.6. Слуховая сенсорная система...........................................................85
7.7. Вестибулярная сенсорная система..................................................87
7.8. Двигательная сенсорная система....................................................90
7.9. Сенсорные системы кожи, внутренних органов, вкуса
и обоняния............................................................................................93
7.10. Переработка, взаимодействие и значение сенсорной информации..........................................................................................95
8. Кровь.......................................................................................................99
8.1. Состав, объем и функции крови..................................................100
8.2. Форменные элементы крови........................................................101
8.3. Физико-химические свойства плазмы крови............................... 105
8.4. Свертывание и переливание крови.............................................. 107
8.5. Регуляция системы крови............................................................. 110
9. Кровообращение................................................................................... 111
9.1. Сердце и его физиологические свойства...................................... 111
9.2. Движение крови по сосудам (гемодинамика)............................... 116
9.3. Регуляция сердечно-сосудистой системы..................................... 120
10. Дыхание...............................................................................................123
10.1. Внешнее дыхание.......................................................................124
10.2. Обмен газов в легких и их перенос кровью................................ 126
10.3. Регуляция дыхания....................................................\................129
11. Пищеварение...................................................................................... 131
11.1. Общая характеристика пищеварительных процессов................. 131
11.2. Пищеварение в различных отделахжслудочно-кишечного тракта................................................................................................... 133
11.3. Всасывание продуктов переваривания пищи............................. 139
12. Обмен веществ и энергии................................................................... 140
12.1. Обмен белков.............................................................................. 140
12.2. Обмен углеводов......................................................................... 141
12.3. Обменлипидов........................................................................... 142
12.4. Обмен воды и минеральных солей.............................................143
12.5. Обмен энергии........................................................................... 145
12.6. Регуляция обмена веществ и энергии........................................ 147
13. Выделение....................................:...................................................... 149
13.1. Общая характеристика выделительных процессов..................... 149
13.2. Почки и их функции.................................................................. 149
13.3. Процесс мочеобразования и его регуляция................................ 151
13.4. Гомеостатическая функция почек...............................................153
13.5. Мочевыведение и мочеиспускание............................................. 154
13.6. Потоотделение............................................................................154
14. Тепловой обмен.................................................................................. 156
14.1. Температура тела человека и изотермия..................................... 156
14.2. Механизмы теплообразования....................................................157
14.3. Механизмы теплоотдачи.............................................................158
14.4. Регуляция теплообмена..............................................................159
15. Внутренняя секреция..........................................................................160
15.1. Общая характеристика эндокринной системы........................... 160
15.2. Функции желез внутренней секреции........................................163
15.3. Изменения эндокринных функций при различных состояниях..........................................................................................173
Часть II
СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ.....................................................................178
Раздел
ОБЩАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ.......................................................178
1. Спортивная физиология —учебная и научная дисциплина................179
1.1. Спортивная физиология, ее содержание и задачи.......................179
1.2. Кафедра физиологии СПбГАФКим. П.Ф.Лесгафтаиеероль
в становлении и развитии спортивной физиологии..........................181
1.3. Состояние и перспективы развития спортивной физиологии.....185
2. Адаптация к физическим нагрузкам и резервные возможности организма..................................................................................................188
2.1. Динамика функций организма при адаптации и ее стадии..........189
2.2. Физиологические особенности адаптации к физическим нагрузкам............................................................................................193
2.3. Срочная и долговременная адаптация кфизическим нагрузкам.....195
2.4. Функциональная система адаптации............................................ 198
2.5. Понятие о физиологических резервах организма,
их характеристика и классификация...................................................201
3. Функциональные изменения в организме при физических нагрузках.......203
3.1. Изменения функций различных органов и систем организма.... 203
3.2. Функциональные сдвиги при нагрузках постоянной мощности.....205
3.3. Функциональные сдвиги при нагрузках переменной мощности.... 206
3.4. Прикладное значение функциональных изменений
для оценки работоспособности спортсменов......................................208
4. Физиологическая характеристика состояний организма
при спортивной деятельности..................................................................209
4.1. Роль эмоций при спортивной деятельности................................209
4.2. Предстартовые состояния.............................................................213
4.3. Разминка и йрабатывание.............................................................215
4.4. Устойчивое состояние при циклических упражнениях...............217
4.5. Особые состояния организма при ациклических,
статических и упражнениях переменной мощности..........................218
5. Физическая работоспособность спортсмена..........................................219
5.1. Понятие о физической работоспособности и методические • подходы к ее определению..................................................................220
5.2. Принципыи методы тестирования физической работоспособности..............................................................................221
5.3. Связь физической работоспособности с направленностью тренировочного процесса в спорте......................................................227
5.4. Резервы физической работоспособности......................................228
6. Физиологические основы утомления спортсменов..............................233
6.1. Определение и физиологические механизмы развития утомления...........................................................................................233
6.2. Факторы утомления и состояние функций организма.................236
6.3. Особенности утомления при различных видах физических нагрузок..............................................................................................239
6.4. Предутомление, хроническое утомление и переутомление.........241
7. Физиологическая характеристика восстановительных процессов........243
7.1. Общая характеристика процессов восстановления.......................244
7.2. Физиологические механизмы восстановительных процессов......246
7.3. Физиологические закономерности восстановительных процессов............................................................................................248
7.4. Физиологические мероприятия повышения эффективности восстановления...................................................................................250
Раздел II
ЧАСТНАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ....................................................253
8. Физиологическая классификация и характеристика физических упражнений..............................................................................................253
8.1. Различные критерии классификации упражнений......................253
8.2. Современная классификация физических упражнений...............254
8.3. Физиологическая характеристика спортивных поз
и статических нагрузок.......................................................................256
8.4. Физиологическая характеристика стандартных циклических
и ациклических движений..................................................................259
8.5. Физиологическая характеристика нестандартныхдвижений.......263
9. Физиологические механизмы и закономерности развития физических качеств...................................................................................266
9.1. Формы проявления, механизмы презервы развития силы..........266
9.2. Формы проявления, механизмы и резервы развития быстроты.......270
9.3. Формы проявления, механизмы и резервы развития выносливости......................................................................................273
9.4. Понятие о ловкости игибкости; механизмы
и закономерности их развития............................................................278
10. Физиологические механизмы и закономерности формирования двигательных навыков..............................................................................279
10.1. Двигательные умения, навыки и методы их исследования........279
110.2. Физиологические механизмы формирования двигательных навыков......................-:........................................................................280 10.3. Физиологические закономерности и стадии формирования двигательных навыков........................................................................283 10.4. Физиологические основы совершенствования двигательных навыков...............................................................................................289 11. Физиологические основы развития тренированности........................292 11.1. Физиологическая характеристика тренировки и состояния тренированности.................................................................................292 11.2. Тестирование функциональной подготовленности спортсменов в покое...........................................................................294 11.3. Тестирование функциональной подготовленности спортсменов при стандартных и предельных нагрузках.....................297 11.4. Физиологическая характеристика перетренированности и перенапряжения............................................................................... 300 12. Спортивная работоспособность в особых условиях внешнейереды.......303 12.1. Влияние температуры и влажности воздуха на спортивную работоспособность...............................................................................303 12.2. Спортивная работоспособность в условиях измененного барометрического давления................................................................305 12.3. Спортивная работоспособность при смене
поясно-климатическихусловий.........................................................309
12.4. Физиологические изменения в организме при плавании..........310
13. Физиологические основы спортивной тренировки женщин..............313
13.1. Морфофункциональные особенности женского организма.......313
13.2. Изменения функций организма в процессе тренировок............320
13.3. Влияние биологического цикла на работоспособность женщин.... 324
13.4. Индивидуализация тренировочного процесса с учетом фаз биологического цикла.........................................................................327
14. Физиолого-генетические особенности спортивного отбора...............329
14.1. Физиолого-генетический подход к вопросам спортивного отбора..................................................................................................330
14.2. Наследственные влияния на морфофункциональные особенности и физические качества человека.....................................332
14.3. Учетфизиолого-генетическихособенностей человека
в спортивном отборе...........................................................................336
14.4. Значение генетически адекватного и неадекватного выбора спортивной специализации, стиля соревновательной деятельности и сенсомоторного доминирования...............................343
14.5. Использование генетических маркеров для поиска высоко
и быстро тренируемых спортсменов...................................................347
15. Физиологические основы оздоровительной физической культуры......350
15.1. Рольфизическойкультурывусловияхсовременнойжизни.....350
15.2. Гипокинезия, гиподинамия и их влияние на организм человека...............................................................................................353
15.3. Нервно-психическое напряжение, монотонность деятельности и их влияние на организм человека..............................355
15.4. Основные формы оздоровительной физической культуры
и их влияние на функциональное состояние организма....................358
Часть III
ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ......................................................................364
1. Общие физиологические закономерности роста и развития организма человека...................................................................................364
1.1. Периодизация и гетерохронность развития.................................364
1.2. Сенситивные периоды..................................................................366
1.3. Влияние наследственности и окружающей среды на развитие организма.............................................................................................369
1.4. Акселерация эпохальная и индивидуальная, биологический и паспортный возраст.............................................................................371
2. Физиологические особенности организма детей дошкольного и младшего школьного возраста и их адаптация к физическим нагрузкам 375
2.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и сенсорных систем...................................................................375
2.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система.................382
2.3. Особенности крови, кровообращения идыхания........................383
2.4. Особенности пищеварения, обмена веществ и энергии..............386
2.5. Особенности терморегуляции, процессов выделения и деятельности желез внутренней секреции............................................................388
2.6. Физиологические особенности адаптации детей дошкольного и младшего школьного возраста к физическим нагрузкам....................391
3. Физиологические особенности организма детей среднего и старшего школьного возраста и их адаптация к физическим нагрузкам.................411
3.1. Развитие центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и сенсорных систем...................................................................411
3.2. Физическое развитие и опорно-двигательная система.................416
і 526
3.3. Особенности крови, кровообращения, дыхания..........................419
3.4. Особенности пищеварения, выделения и эндокринной системы 422
3.5. Особенности терморегуляции, обмена веществ и энергии..........427
3.6. Физиологические особенности адаптации детей среднего и старшего школьного возраста к физическим нагрузкам.....................429
4. Физиологические особенности урока физической культуры в школе.. 448
4.1. Физиологическое обоснование нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста.............................................................449
4.2. Изменение функций организма школьников на уроке физической культуры..............................................................................................451
4.3. Влияние занятий физической культурой на физическое, функциональное развитие, работоспособность школьников и состояние их здоровья..............................................................................................453
4.4. Физиолого-педагогический контроль за занятиями физической культурой и физиологические критерии восстановления организма школьников........................................................................................460
5. Физиологические особенности организма людей зрелого и пожилого возраста и их адаптация к физическим нагрузкам....................................465
5.1. Старение, продолжительность жизни, адаптивные реакции и реактивность организма......................................................................465
5.2. Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата, вегетативных и сенсорных систем................................................................468
5.3. Возрастные особенности регуляторных систем............................473
5.4. Физиологические особенности адаптации людей зрелого и пожилого возраста к физическим нагрузкам......................................476
6. Физиологические особенности переработки информации у спортсменов разного возраста........................................................................................487
6.1. Значение для спорта процессов переработки информации и их возрастные особенности......................................................................487
6.2. Физиологические основы процессов восприятия, принятия решения и программирования ответныхдействий............................489
6.3. Скорость и эффективность тактического мышления. Пропускная способность мозга...............................................................................492
6.4. Помехоустойчивость спортсменов, ее возрастные особенности.. 495
7. Функциональные асимметрии спортсменов разного возраста..............496
7.1. Моторные асимметрии у человека, их возрастные особенности.. 496
7.2. Сенсорные и психические асимметрии. Индивидуальный профиль асимметрии.........................................................................................498
7.3. Проявление функциональной асимметрии у спортсменов..........501
7.4. Физиологические основы управления тренировочным процессом с учетом функциональной асимметрии.................................................505
8. Физиологические основы индивидуально-типологических особенностей спортсменови их развитие в онтогенезе..................................................507
8.1. Индивидуально-типологические особенности человека..............508
8.2. Развитие типологических особенностей вонтогенезе..................510
8.3. Индивидуально-типологические особенности спортсменов и их
у чет в тренировочном процессе..........................................................512
8.4. Индивидуально-типологические особенности биоритмов и их влияние на работоспособность человека.............................................515
Заключение...............................................................................................520
