Если выполняемая предельная работа характеризуется высокой интенсивностью анаэробных реакций, то она сопровождается накоплением продуктов анаэробного распада. Оно больше у тренированных спортсменов, чем у нетренированных.
Значительные изменения в химизме крови во время работы говорят о том, что центральная нервная система тренированного организма обладает устойчивостью к действию резко измененного состава внутренней среды. Организм высокотренированного спортсмена обладает повышенной сопротивляемостью к действию факторов утомления, иначе говоря, большой выносливостью. Он сохраняет работоспособность при таких условиях, при которых нетренированный организм вынужден прекратить работу.
Функциональные показатели тренированности при выполнении предельно напряженной работы в циклических видах двигательной деятельности обусловливаются мощностью работы. Так, из приведенных данных видно, что при работе субмаксимальной и максимальной мощности наибольшее значение имеют анаэробные процессы энергообеспечения, т.е. способность адаптации организма к работе при существенно измененном составе внутренней среды в кислую сторону. При работе большой и умеренной мощности главным фактором результативности является своевременная и удовлетворяющая доставка кислорода к работающим тканям. Аэробные возможности организма при этом должны быть очень высоки.
При предельно напряженной мышечной деятельности происходят значительные изменения практически во всех системах организма, и это говорит о том, что выполнение этой напряженной работы связано с вовлечением в ее реализацию больших резервных мощностей организма, с усилением обмена веществ и энергии.
Таким образом, организм человека, систематически занимающегося активной двигательной деятельностью, в состоянии совершить более значительную по объему и интенсивности работу, чем организм человека, не занимающегося ею. Это обусловлено систематической активизацией физиологических и функциональных систем организма, вовлечением и повышением их резервных возможностей, своего рода тренированностью процессов их использования и пополнения. Каждая клетка, их совокупность, орган, система органов, любая функциональная система в результате целенаправленной систематической упражняемости повышают показатели своих функциональных возможностей и резервных мощностей, обеспечивая в итоге более высокую работоспособность организма за счет того же эффекта упражняемости, тренированности мобилизации обменных процессов.
7. Физиологические основы освоения и совершенствования двигательных действий
Центральная нервная система регулирует, управляет и совершенствует двигательную деятельность человека через двигательные единицы. Двигательная единица состоит из двигательной нервной клетки, нервного волокна и группы мышечных волокон. Каждая мышца включает в себя от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч двигательных единиц. Чем большее напряжение должна развить мышца, тем большее количество двигательных единиц включается в работу.
Посредством изменения силы и частоты биоэлектрических импульсов в нервных клетках возникают процессы возбуждения и торможения. Возбуждение - деятельное состояние клеток, когда они трансформируют и передают электрические импульсы другим клеткам; торможение - обратный процесс, направленный на снижение биоэлектрической активности и восстановление затраченной энергии. В процессе физической тренировки совершенствуется взаимодействие этих двух основных процессов. Именно посредством координации возбуждения и торможения
В спинном мозге находятся нервные клетки, которые через нервные волокна посылают импульсы к некоторому числу мышечных волокон. Такая нервная клетка с нервным волокном и мышечные клетки, которые активизируются от них, вместе образуют двигательную единицу. В мышцах имеется мышечное веретено, которое регистрирует степень растяжения мышцы и посылает информацию в нервную систему. При произвольных движениях импульсы из коры больших полушарий мозга посылаются к спинному мозгу, где происходит переключение (по Р. Хедману) регулируется работа многих мышечных групп и функциональных систем при формировании и совершенствовании какого - то отдельного движения или его различных сочетаний в трудовой деятельности, а также в ходе специальной физической тренировки.
Безусловными называют унаследованные рефлексы, заложенные от рождения в нервной системе. Примером простейшего двигательного безусловного рефлекса является непроизвольное отдергивание руки при ожоге. Рефлексы, формирующиеся в результате сочетания различных раздражителей с безусловными рефлексами, называются условными.
Вся деятельность человека, в том числе и овладение двигательными навыками, протекает по принципу взаимосвязи условных рефлексов с безусловными рефлексами. Рефлекторная природа двигательной деятельности лежит в основе любого мышечного действия. Именно посредством рефлекса в реализацию конкретного движения вовлекаются все необходимые в данный момент мышцы, органы и системы организма.
Как известно, у человека может быть выработано любое множество разнообразных условных рефлексов первого, второго и даже большего порядка, в том числе и связанных с формированием новых движений до уровня двигательного навыка. Двигательный навык как конечная цель обучения и совершенствования нового движения до автоматизма формируется по механизму условных рефлексов в результате многократных систематических упражнений.
Физиологической основой формирования двигательных навыков служат уже существовавшие или образующиеся временные связи между нервными центрами (иногда говорят, что у него (нее) хорошая двигательная база). В целом ряде случаев в быту, в профессиональном труде и, особенно, в различных видах спорта на уровне навыков формируются так называемые двигательные стереотипы.
Двигательный стереотип - это стойкая последовательность автоматического выполнения ряда движений на уровне навыка (например, подача мяча в волейболе - подброс мяча, удар по нему и т.п.). То есть образуется стойкая система нервных процессов - строго определенная последовательность рефлексов. Достаточно подействовать только первому раздражителю, как приходит в действие вся цепочка нервных процессов, участвующих в движении. В то же время стереотип достаточно консервативен. Он затрудняет разучивание новых двигательных действий с другой последовательностью движений. В создании этих многочисленных рефлекторно - двигательных связей, в зависимости от особенностей движения, участвуют различные анализаторы: двигательный, вестибулярный, слуховой, зрительный, тактильный. Сигналы - информация от этих анализаторов сенсорной системы - перерабатываются в ЦНС и по принципу обратной связи рефлекторного механизма поступают к исполнительному аппарату - мышце или группе мышц. В ходе своего становления совершенствования каждое движение нуждается в постоянной коррекции на основе подобной информации.
Этот физиологический процесс лежит в основе методики обучения и совершенствования движений. Он опирается на повторность и систематичность тренировок и проходит три стадии (фазы): генерализации, концентрации, автоматизации.
Фаза генерализации характеризуется расширением возбудительного процесса. При этом происходит вовлечение в работу даже «лишних» групп мышц, неоправданно большое напряжение работающих мышц и т.п. Движения скованны, угловаты, некоординированны и неточны, неэкономичны.
В результате многократных повторных упражнений фаза генерализации сменяется фазой концентрации, когда возбуждение благодаря дифференцированному торможению концентрируется в нужных зонах головного мозга. Исчезает излишняя напряженность движений; они становятся свободными, их выполнение значительно стабилизируется.
В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы автоматическим и не требует деятельного контроля сознания. Такой навык отличается высокой экономичностью и стабильностью выполнения всех составляющих его движений.
Весь процесс формирования двигательного навыка в зависимости от его особенностей сопровождается изменением физических нагрузок, а следовательно, и соответствующими физиологическими перестройками в функциях целого ряда внутренних органов и систем. Новые сложные координации всегда формируются на фоне прежде сложившихся связей в ЦНС и опорно - двигательном аппарате. Вот почему гимнаст осваивает быстрее новое неизвестное движение, чем представители других видов спорта, а тем более не имеющие ранее обширного двигательного опыта.
Таким образом, благодаря физической тренировке значительно увеличиваются функциональные возможности организма, улучшается регуляция протекающих в нем процессов и совершенствуются механизмы, поддерживающие и восстанавливающие постоянство его внутренней среды, повышаются резервные возможности, позволяющие лучше приспосабливаться не только к большим физическим перегрузкам, но и к перегреванию, переохлаждению, перепадам атмосферного давления, эмоциональным напряжениям и стрессам.
Тренировка приводит к увеличению способности органов чувств различать более мелкие характеристики динамики мышечных сокращений (веса и размеров предметов, амплитуды движений, положения тела в пространстве и др.). При этом человек получает способность к лучшему усвоению новых движений и перестройке уже имеющихся. Тренированные люди при различных двигательных нагрузках расходуют гораздо меньше энергии, чем нетренированные, и легче для себя могут выполнять более тяжелую и продолжительную работу.
Систематическая физическая тренировка оказывает свое влияние на должное соотношение в организме жировой и мышечной ткани. Это находит свое отражение в хорошем телосложении, в качественных особенностях движений, в уровне развития физических качеств: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости.
8. Основы биомеханики естественных локомоций (ходьба, бег, прыжки)
Локомоции организма - одно из проявлений жизнедеятельности, обеспечивающие возможность активного взаимодействия с окружающей средой.
Локомоции (от лат. locus - место и motio - движение) - совокупность согласованных движений животных и человека, вызывающих активное их перемещение в пространстве; важнейшее приспособление к обитанию в разнообразных условиях среды.
К локомоциям человека относят ходьбу, бег, прыжки, плавание и др. В процессе эволюции локомоции менялись и усложнялись. Каждый вид локомоции имеет множество разновидностей. Например, различают ходьбу обычную и спортивную; бег на короткие, средние и длинные дистанции и т. д. Локомоциям свойственны индивидуальные особенности.
Локомоции (движения) человека представляют собой результат сокращения скелетных мышц, обеспечивающих поддержание позы, перемещение отдельных частей тела или всего тела в пространстве,
При классификации движений учитывают характер достигаемой позиции частей тела (сгибание, разгибание и др.), функциональное назначение (ориентировочные, защитные и др.) или их механические свойства (например, вращательные).
У человека движения контролируются центральной нервной системой (ЦНС); она направляет деятельность органов движения на выполнение той или иной задачи, реализуемой в последовательных мышечных сокращениях. Эту форму двигательной активности называют произвольными, или сознательными движениями, а согласованную деятельность мышечных групп при осуществлении двигательного акта - координацией движений.
Координация движений - непременное условие ловкости, силы, быстроты, выносливости человека.
Двигательные реакции бывают простыми (например, отдергивание руки при прикосновении к горячему предмету) и сложными - серия последовательных движений, направленных на решение определенной двигательной задачи. Примером сложных движений могут служить локомоции - движения скелетно-мышечной системы, обеспечивающие перемещение тела в пространстве (ходьба, бег, плавание, прыжки и т. п.). К наиболее сложным движениям относятся так называемые специальные движения - трудовые, спортивные, танцевальные и др.
В формировании, регуляции и исполнении произвольной двигательной реакции - сложном, многоступенчатом процессе - участвуют все уровни нервной системы (спинной мозг, различные образования головного мозга, периферические нервы, а также опорно-двигательный аппарат (ОДА) - непосредственный исполнитель произвольных движений.
Опорно-дигательный аппарат (ОДА) составляют кости скелета с суставами, связками и мышцами с сухожилиями, которые наряду с движениями обеспечивают опорную функцию организма, позволяя ему, например, надежно стоять на ногах, выдерживая при этом тяжесть собственного тела. Кости и суставы участвуют в движениях пассивно, подчиняясь действию мышц, но играют ведущую роль в осуществлении опорной функции. Определенная форма и строение костей придают им большую прочность, запас которой на сжатие, растяжение, изгиб значительно превышает нагрузки, возможные при повседневной работе ОДА. Например, большеберцовая кость человека при сжатии выдерживает нагрузку весом более тонны, а по прочности на растяжение почти не уступает чугуну. Большим запасом прочности обладают также связки и хрящи суставов.