Сутність фізіології вправ і спорту.
"Ніщо так не виснажує здоров'я, як фізичне бездіяльність" - сказав Арістотель.
Тіло людини - дивовижний механізм! У ньому відбувається безліч відмінно координованих явищ. Вони забезпечують безперервне здійснення складних функцій, таких, як зір, дихання, слух, обробка інформації, без вашого свідомого зусилля.
Якщо ви встанете, вийдете на вулицю і почнете бігати підтюпцем навколо житлового масиву, в дію прийдуть майже всі системи вашого організму, дозволяючи легко перейти від стану спокою до стану фізичного навантаження. Якщо ви будете щодня займатися, таким чином, і поступово збільшувати тривалість та інтенсивність бігу підтюпцем, ваш організм адаптується і ваша робота стане більш ефективною.
Протягом століть вчені вивчали, як працює організм людини, як змінюються функції або фізіологія організму під час занять фізичною діяльністю та спортом.
В основі фізіології вправ і спорту лежать анатомія і фізіологія. Анатомія вивчає структуру і форму, або морфологію, організму. Вона дає уявлення про будову різних частин тіла та їх взаємодію. Фізіологія вивчає функції організму: як працюють системи органів, тканин, клітин, а також як інтегруються їх функції з тим, щоб регулювати середовище організму. Оскільки фізіологія характеризує функції структур, недоцільно починати її вивчення, не маючи уявлення про анатомію. Фізіологія вправ вивчає зміни структур і функцій організму під впливом строкових і довгострокових фізичних навантажень. Спортивна фізіологія застосовує концепції фізіології вправ у процесі підготовки спортсменів, а також для поліпшення їхньої спортивної діяльності таким чином, спортивна фізіологія є похідною фізіології вправ.
Фізіологія вправ розвинулася на базі материнської дисципліни - фізіології. Вона вивчає фізіологічну адаптацію організму до стресу строкової навантаження при виконанні вправи або занять фізичною діяльністю і хронічного стресу довготривалої навантаження при фізичному тренуванню. Спортивна фізіологія виділилася з фізіології вправ. Вона використовує дані фізіології вправ для вирішення проблем спорту.
Розглянемо приклад, який допоможе нам відрізнити один від одного ці дві тісно пов'язані галузі фізіології. Завдяки дослідженням у галузі фізіології є чітке уявлення про те, як наш організм отримує енергію з продуктів харчування, необхідний нашим м'язам, щоб почати і підтримувати рух. Відомо, що під час відпочинку або при виконанні вправи невеликої інтенсивності головним джерелом енергії є жири і в міру збільшення інтенсивності вправи наш організм все більше використовує вуглеводи до тих пір, поки вони не стають головним джерелом енергії. При тривалій навантаженні високої інтенсивності запаси вуглеводів в нашому організмі значно скорочуються, що призводить до їх виснаження. Використовуючи цю інформацію і розуміючи, що наш організм має обмежені запаси вуглеводів для виробництва енергії, спортивна фізіологія відшукує шляхи:
- Збільшити здатність організму накопичувати вуглеводи (вуглеводна навантаження) .- Знизити інтенсивність використання організмом вуглеводів під час м'язової діяльності (економія вуглеводів); - Удосконалити раціон харчування спортсменів до змагань, і під час змагань і звести до мінімуму ризик виснаження запасів вуглеводів.
Фізіологія спортивного харчування, що є підрозділом спортивної фізіології, в даний час швидко розвивається.
Історичний матеріал.
Може здатися, що сучасні вчені, які працюють в області фізіології вправ, формулюють нові ідеї, ніколи раніше не застосовувалися в "окостенілої" науці. Це не так. Інформація, зібрана по крихтах, дозволила вирішити проблему м'язового руху. Досить часто ідеї і теорії сучасних дослідників у галузі фізіології формувалися на підставі гіпотез вчених, чиї імена давно забуті.
Те, що вважається оригінальним або новим, досить часто виявляється асиміляцією попередніх відкриттів або використанням даних інших наук для вирішення проблем фізіології вправ. Щоб допомогти розібратися в цьому, розглянемо коротко історію розвитку фізіології вправ і згадаємо тих людей, які її створювали.
Почала анатомії та фізіології
Хоча початок дослідженням функцій людського тіла поклали древні греки, тільки до 1500 року був зроблений дійсно значний внесок у розуміння, як структури, так і функцій організму людини.
Попередницею фізіології була анатомія. Робота Андреаса Безалія - "Структура людського тіла", опублікована в 1543 році, стала поворотним пунктом у розвитку науки про людину і змінила напрямок подальших досліджень. Хоча головна увага в ній було звернено на анатомічний опис різних органів, були також спроби пояснити їх функції.
Британський історик Майкл Фостер зауважив: "Ця книга поклала початок не лише сучасної анатомії, а й сучасної фізіології. Вона назавжди поклала край уявленням, що панували протягом 14 століть, і сприяла дійсному відродженню медицини".
Більшість ранніх спроб пояснити фізіологічні аспекти були або невірними, або настільки туманними, що їх можна було розглядати лише як припущення.
Наприклад, спроби пояснити, як м'язи виробляють силу, зводилися, як правило, до опису змін їх розмірів та форми під час скорочення, оскільки спостереження обмежувалися лише тим, що можна було бачити неозброєним оком. На підставі подібних спостережень Херо-німус Фабриціус (близько 1574 р.) висунув припущення, що скоротлива потужність м'язи знаходиться в її волокнистих сухожиллях, а не в "м'ясистої частини".
Анатомам не вдавалося виявити існування індивідуальних м'язових волокон до тих пір, поки голландський вчений Антоні ван Левенгук не винайшов мікроскоп (близько 1660 р.). Однак те, як ці волокна скорочуються і виробляють силу, залишалося загадкою до середини нашого століття, коли з'явилася можливість вивчати складну діяльність м'язових білків за допомогою електронного мікроскопа.
Поява фізіології вправ.
Фізіологія вправ відносний новачок в світі науки. До кінця XIX століття головна мета фізіологів полягала в отриманні інформації, яка має клінічне значення. Проблема реакції організму на фізичні навантаження практично не вивчалася.
Незважаючи на загальновизнану значимість регулярної м'язової діяльності вже в середині XIX століття, до кінця століття на фізіологію м'язової діяльності увага майже не звертали.
Перша робота з фізіології вправ - "Фізіологія фізичного вправи", була написана в 1889 році Фернандо Ла Гранже. Беручи до уваги невелику кількість досліджень в галузі фізичних навантажень в той час, було дуже цікаво познайомитися з тим, як автор висвітлює такі теми, як "М'язова робота", "Втома", "Звикання до роботи", "Функція мозку при навантаженні".
Ця рання спроба пояснити реакції організму на фізичні навантаження була багато в чому обмежена вельми суперечливими теоретичними аспектами і незначною кількістю фактичного матеріалу.
Незважаючи на появу в той час деяких основних понять біохімії фізичних навантажень, Ла Гранж, тим не менш, відзначав, що багато деталей цієї проблеми все ще перебувають у стадії становлення і вивчення. Наприклад, він писав, що: "... поняття" енергетичний метаболізм "стало дуже складним останнім часом; ми можемо сказати, що воно певною мірою заплутано і, досить важко в двох словах дати йому чітку і ясну характеристику. Воно являє собою розділ фізіології, який в даний час переглядається, тому в даний момент ми не можемо сформулювати свої висновки ".
Першим опублікованим підручником з фізіології фізичних навантажень була робота
Ф. Ла Гранжа "Фізіологія фізичного навантаження" (1889 р.)
В кінці 1800 р. з'явилося безліч теорій, що пояснюють джерело енергії, що забезпечує м'язове скорочення. Як відомо, під час фізичного навантаження м'язи виробляють багато тепла, тому, згідно з деякими теоріями, це тепло використовується побічно або безпосередньо, щоб змусити скорочуватися м'язові волокна.
У наступному столітті Уолтер Флетчер і Фредерік Гоуленд Хопкінс встановили тісний взаємозв'язок між м'язовим скороченням і утворенням лактату. Стало ясно, що енергія для виконання м'язового скорочення утворюється внаслідок розпаду м'язового глікогену з утворенням молочної кислоти, хоча деталі цієї реакції залишалися нез'ясованими. Оскільки для м'язового скорочення потрібно досить багато енергії, м'язова тканина послужила ідеальною моделлю для розкриття таємниць клітинного метаболізму. У 1921 р. Арчібальд (А.В.) Хілл отримав Нобелівську премію за дослідження енергетичного метаболізму.
У той період часу біохімія перебувала в колисці свого розвитку, проте вона швидко завойовувала визнання завдяки зусиллям таких вчених - лауреатів Нобелівської премії, - як Альберт Сенф-Дьордь, Отто Мейергоф, Август Крог і Ханс Кребс, активно вивчали проблему вироблення енергії живими клітинами.
Більшість своїх досліджень Хілл провів на ізольованих м'язах жаби, проте він був одним з перших, хто провів фізіологічні дослідження на людині. Ці дослідження стали можливі завдяки технічної допомоги Джона Холдена, який розробив метод і прилад для вимірювання споживання кисню під час фізичного навантаження.
Цими та іншими вченими була закладена основа сучасного розуміння процесу утворення енергії, що опинився в центрі пильної вивчення в середині нашого століття, яка в даний час досліджується в лабораторіях фізіологічних навантажень з використанням комп'ютерних систем для виміру споживання кисню.
Фізіологія фізичних навантажень.
Фізіологія завжди була основою клінічної медицини. Точно також фізіологія фізичних навантажень завжди надавала необхідну інформацію для багатьох інших галузей, таких, як фізичне виховання, фізична підготовленість, збереження здоров'я.
Незважаючи на те, що в Гарвардському університеті (США) в лабораторії втоми працювали такі фахівці, як ДАТ-ли Серджент, Дж. Х. Мак - Карді та інші вчені, які вивчали вплив фізичного тренування на силу і витривалість, ініціатива використання даних у науці про фізичному вихованні належить Карповичу, російській емігрантові, також працював в цій лабораторії.
Карпович проводив власні дослідження і викладав фізіологію в Спрингфілдська коледжі (Массачусетс) з 1927 року до своєї смерті в 1968 році.
Хоча він вніс значний внесок в область фізичного виховання і фізіології фізичних навантажень, тим не менш, його найбільше пам'ятають як видатного викладача.
Інший представник цього коледжу, тренер з плавання Т.К. Каретон, створив лабораторію фізіології фізичних навантажень при Університеті штату Іллінойс у 1941 році.
Каретон продовжував займатися дослідницькою діяльністю, був учителем багатьох із сучасних провідних вчених у галузі фізичної підготовки та фізіології фізичних навантажень, до свого відходу на пенсію в 1971 році.
Програми фізичної підготовки, розроблені Т.К. Каретоном зі своїми студентами, а також книга Кеннета Купера "Аеробіка", опублікована в 1968 році, фізіологічно обгрунтували доцільність використання фізичних навантажень для забезпечення здорового способу життя.
З середини XIX століття існувала думка про необхідність регулярного фізичного діяльності для підтримки оптимального стану здоров'я, проте тільки в кінці 60-х років XX століття воно стало загальновизнаним.
Подальші дослідження довели значення фізичних навантажень для протидії фізичній спаду, зумовленого процесом старіння.
Усвідомлення потреби у фізичній діяльності сприяло усвідомленню важливості превентивної медицини та необхідності розробки програм для підтримки і зміцнення здоров'я.
Хоча фізіології фізичних навантажень не можна ставити в заслугу сучасний рух за збереження здоров'я, тим не менш, саме вона забезпечила основної комплекс знань і обгрунтування включення фізичних навантажень як невід'ємного компонента здорового способу життя, а також заклала основи науки про значення фізичних навантажень для хворих і здорових.
У переважній більшості досліджень вимірювали такі змінні величини, як споживання кисню, частоту серцевих скорочень, температуру тіла і інтенсивність потовиділення. Впливу м'язових навантажень на клітину приділялося набагато менше уваги.
Приблизно в той же час, коли Дж. Бергстрем вдруге ввів у практику метод пункційної біопсії, з'явилася ціла плеяда молодих фахівців у галузі фізіології фізичних навантажень і біохімії. Бенгт Солт (Стокгольм) надавав великого значення методу біопсії для вивчення структури і біохімії м'язи.
Б. Солт і Дж. Бергстрем в кінці 60-х років вперше вивчили вплив раціону харчування на витривалість і живлення м'язів. Приблизно в той же самий час Реджі Еджертон (Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес) і Філ Голлнік (Університет штату Вашингтон) стали використовувати у своїх експериментах щурів для вивчення характеристик окремих м'язових волокон і їх реакцій на фізичне тренування.
Поєднання знань Б. Солта в області методики біопсії з біохімічною ерудицією Ф.Гол-лніка дало можливість саме цим двом ученим провести перші дослідження характеристик м'язових волокон людини і впливу на них фізичних навантажень.
І хоча багато біохіміки використовували фізичні навантаження для вивчення метаболізму, лише одиниці з них надали таке ж величезний вплив на сучасний стан фізіології фізичних навантажень людини, як Дж. Бергстрем, Б. Солт і Ф. Голлнік.
Тепер, коли ми з'ясували історичну основу фізіології фізичних навантажень - прародительки спортивної фізіології, ми можемо приступити до вивчення суті фізіології фізичних навантажень і спорту.
C рочная фізіологічні реакції на фізичне навантаження
Починаючи вивчати фізіологію фізичних навантажень і спорту, необхідно, насамперед, з'ясувати, як реагує організм на певний вид навантаження, наприклад, біг на тредбане.
Така реакція називається строкової адаптацією. Подання про термінову адаптації полегшить розуміння постійної адаптації, що відбувається в організмі, коли він стикається з повторними циклами фізичних навантажень, наприклад, зміною функції серцево-судинної системи після 6 місячних тренувальних навантажень на розвиток витривалості. Розглянемо основні поняття і принципи, пов'язані як з терміновими реакціями на фізичні навантаження, так і з постійною адаптацією до тренувань.
Як визначити фізіологічні реакції на фізичне навантаження?
Ні бігун високого рівня, ні звичайний любитель бігу підтюпцем не займаються бігом в умовах, що дозволяють здійснити детальний фізіологічний контроль.
Лише деякі фізіологічні змінні можна контролювати під час виконання фізичного навантаження на майданчику, причому деякі з них можна точно виміряти, не порушуючи фізичну діяльність. Наприклад, засоби радіо телеметрії і мініатюрні магнітофони можна використовувати під час виконання фізичного навантаження для контролю:
- Діяльності серця (ЧСС і електрокардіограма);
- Частоти дихання;
- Внутрішньої температури і температури шкіри;
- М'язової діяльності.
Останні розробки дозволяють навіть безпосередньо контролювати споживання кисню під час довільної фізичної діяльності за межами дослідницької лабораторії.
"Ніщо так не виснажує здоров'я, як фізичне бездіяльність" - сказав Арістотель.
Тіло людини - дивовижний механізм! У ньому відбувається безліч відмінно координованих явищ. Вони забезпечують безперервне здійснення складних функцій, таких, як зір, дихання, слух, обробка інформації, без вашого свідомого зусилля.
Якщо ви встанете, вийдете на вулицю і почнете бігати підтюпцем навколо житлового масиву, в дію прийдуть майже всі системи вашого організму, дозволяючи легко перейти від стану спокою до стану фізичного навантаження. Якщо ви будете щодня займатися, таким чином, і поступово збільшувати тривалість та інтенсивність бігу підтюпцем, ваш організм адаптується і ваша робота стане більш ефективною.
Протягом століть вчені вивчали, як працює організм людини, як змінюються функції або фізіологія організму під час занять фізичною діяльністю та спортом.
В основі фізіології вправ і спорту лежать анатомія і фізіологія. Анатомія вивчає структуру і форму, або морфологію, організму. Вона дає уявлення про будову різних частин тіла та їх взаємодію. Фізіологія вивчає функції організму: як працюють системи органів, тканин, клітин, а також як інтегруються їх функції з тим, щоб регулювати середовище організму. Оскільки фізіологія характеризує функції структур, недоцільно починати її вивчення, не маючи уявлення про анатомію. Фізіологія вправ вивчає зміни структур і функцій організму під впливом строкових і довгострокових фізичних навантажень. Спортивна фізіологія застосовує концепції фізіології вправ у процесі підготовки спортсменів, а також для поліпшення їхньої спортивної діяльності таким чином, спортивна фізіологія є похідною фізіології вправ.
Фізіологія вправ розвинулася на базі материнської дисципліни - фізіології. Вона вивчає фізіологічну адаптацію організму до стресу строкової навантаження при виконанні вправи або занять фізичною діяльністю і хронічного стресу довготривалої навантаження при фізичному тренуванню. Спортивна фізіологія виділилася з фізіології вправ. Вона використовує дані фізіології вправ для вирішення проблем спорту.
Розглянемо приклад, який допоможе нам відрізнити один від одного ці дві тісно пов'язані галузі фізіології. Завдяки дослідженням у галузі фізіології є чітке уявлення про те, як наш організм отримує енергію з продуктів харчування, необхідний нашим м'язам, щоб почати і підтримувати рух. Відомо, що під час відпочинку або при виконанні вправи невеликої інтенсивності головним джерелом енергії є жири і в міру збільшення інтенсивності вправи наш організм все більше використовує вуглеводи до тих пір, поки вони не стають головним джерелом енергії. При тривалій навантаженні високої інтенсивності запаси вуглеводів в нашому організмі значно скорочуються, що призводить до їх виснаження. Використовуючи цю інформацію і розуміючи, що наш організм має обмежені запаси вуглеводів для виробництва енергії, спортивна фізіологія відшукує шляхи:
- Збільшити здатність організму накопичувати вуглеводи (вуглеводна навантаження) .- Знизити інтенсивність використання організмом вуглеводів під час м'язової діяльності (економія вуглеводів); - Удосконалити раціон харчування спортсменів до змагань, і під час змагань і звести до мінімуму ризик виснаження запасів вуглеводів.
Фізіологія спортивного харчування, що є підрозділом спортивної фізіології, в даний час швидко розвивається.
Історичний матеріал.
Може здатися, що сучасні вчені, які працюють в області фізіології вправ, формулюють нові ідеї, ніколи раніше не застосовувалися в "окостенілої" науці. Це не так. Інформація, зібрана по крихтах, дозволила вирішити проблему м'язового руху. Досить часто ідеї і теорії сучасних дослідників у галузі фізіології формувалися на підставі гіпотез вчених, чиї імена давно забуті.
Те, що вважається оригінальним або новим, досить часто виявляється асиміляцією попередніх відкриттів або використанням даних інших наук для вирішення проблем фізіології вправ. Щоб допомогти розібратися в цьому, розглянемо коротко історію розвитку фізіології вправ і згадаємо тих людей, які її створювали.
Почала анатомії та фізіології
Хоча початок дослідженням функцій людського тіла поклали древні греки, тільки до 1500 року був зроблений дійсно значний внесок у розуміння, як структури, так і функцій організму людини.
Попередницею фізіології була анатомія. Робота Андреаса Безалія - "Структура людського тіла", опублікована в 1543 році, стала поворотним пунктом у розвитку науки про людину і змінила напрямок подальших досліджень. Хоча головна увага в ній було звернено на анатомічний опис різних органів, були також спроби пояснити їх функції.
Британський історик Майкл Фостер зауважив: "Ця книга поклала початок не лише сучасної анатомії, а й сучасної фізіології. Вона назавжди поклала край уявленням, що панували протягом 14 століть, і сприяла дійсному відродженню медицини".
Більшість ранніх спроб пояснити фізіологічні аспекти були або невірними, або настільки туманними, що їх можна було розглядати лише як припущення.
Наприклад, спроби пояснити, як м'язи виробляють силу, зводилися, як правило, до опису змін їх розмірів та форми під час скорочення, оскільки спостереження обмежувалися лише тим, що можна було бачити неозброєним оком. На підставі подібних спостережень Херо-німус Фабриціус (близько 1574 р.) висунув припущення, що скоротлива потужність м'язи знаходиться в її волокнистих сухожиллях, а не в "м'ясистої частини".
Анатомам не вдавалося виявити існування індивідуальних м'язових волокон до тих пір, поки голландський вчений Антоні ван Левенгук не винайшов мікроскоп (близько 1660 р.). Однак те, як ці волокна скорочуються і виробляють силу, залишалося загадкою до середини нашого століття, коли з'явилася можливість вивчати складну діяльність м'язових білків за допомогою електронного мікроскопа.
Поява фізіології вправ.
Фізіологія вправ відносний новачок в світі науки. До кінця XIX століття головна мета фізіологів полягала в отриманні інформації, яка має клінічне значення. Проблема реакції організму на фізичні навантаження практично не вивчалася.
Незважаючи на загальновизнану значимість регулярної м'язової діяльності вже в середині XIX століття, до кінця століття на фізіологію м'язової діяльності увага майже не звертали.
Перша робота з фізіології вправ - "Фізіологія фізичного вправи", була написана в 1889 році Фернандо Ла Гранже. Беручи до уваги невелику кількість досліджень в галузі фізичних навантажень в той час, було дуже цікаво познайомитися з тим, як автор висвітлює такі теми, як "М'язова робота", "Втома", "Звикання до роботи", "Функція мозку при навантаженні".
Ця рання спроба пояснити реакції організму на фізичні навантаження була багато в чому обмежена вельми суперечливими теоретичними аспектами і незначною кількістю фактичного матеріалу.
Незважаючи на появу в той час деяких основних понять біохімії фізичних навантажень, Ла Гранж, тим не менш, відзначав, що багато деталей цієї проблеми все ще перебувають у стадії становлення і вивчення. Наприклад, він писав, що: "... поняття" енергетичний метаболізм "стало дуже складним останнім часом; ми можемо сказати, що воно певною мірою заплутано і, досить важко в двох словах дати йому чітку і ясну характеристику. Воно являє собою розділ фізіології, який в даний час переглядається, тому в даний момент ми не можемо сформулювати свої висновки ".
Першим опублікованим підручником з фізіології фізичних навантажень була робота
Ф. Ла Гранжа "Фізіологія фізичного навантаження" (1889 р.)
В кінці 1800 р. з'явилося безліч теорій, що пояснюють джерело енергії, що забезпечує м'язове скорочення. Як відомо, під час фізичного навантаження м'язи виробляють багато тепла, тому, згідно з деякими теоріями, це тепло використовується побічно або безпосередньо, щоб змусити скорочуватися м'язові волокна.
У наступному столітті Уолтер Флетчер і Фредерік Гоуленд Хопкінс встановили тісний взаємозв'язок між м'язовим скороченням і утворенням лактату. Стало ясно, що енергія для виконання м'язового скорочення утворюється внаслідок розпаду м'язового глікогену з утворенням молочної кислоти, хоча деталі цієї реакції залишалися нез'ясованими. Оскільки для м'язового скорочення потрібно досить багато енергії, м'язова тканина послужила ідеальною моделлю для розкриття таємниць клітинного метаболізму. У 1921 р. Арчібальд (А.В.) Хілл отримав Нобелівську премію за дослідження енергетичного метаболізму.
У той період часу біохімія перебувала в колисці свого розвитку, проте вона швидко завойовувала визнання завдяки зусиллям таких вчених - лауреатів Нобелівської премії, - як Альберт Сенф-Дьордь, Отто Мейергоф, Август Крог і Ханс Кребс, активно вивчали проблему вироблення енергії живими клітинами.
Більшість своїх досліджень Хілл провів на ізольованих м'язах жаби, проте він був одним з перших, хто провів фізіологічні дослідження на людині. Ці дослідження стали можливі завдяки технічної допомоги Джона Холдена, який розробив метод і прилад для вимірювання споживання кисню під час фізичного навантаження.
Цими та іншими вченими була закладена основа сучасного розуміння процесу утворення енергії, що опинився в центрі пильної вивчення в середині нашого століття, яка в даний час досліджується в лабораторіях фізіологічних навантажень з використанням комп'ютерних систем для виміру споживання кисню.
Фізіологія фізичних навантажень.
Фізіологія завжди була основою клінічної медицини. Точно також фізіологія фізичних навантажень завжди надавала необхідну інформацію для багатьох інших галузей, таких, як фізичне виховання, фізична підготовленість, збереження здоров'я.
Незважаючи на те, що в Гарвардському університеті (США) в лабораторії втоми працювали такі фахівці, як ДАТ-ли Серджент, Дж. Х. Мак - Карді та інші вчені, які вивчали вплив фізичного тренування на силу і витривалість, ініціатива використання даних у науці про фізичному вихованні належить Карповичу, російській емігрантові, також працював в цій лабораторії.
Карпович проводив власні дослідження і викладав фізіологію в Спрингфілдська коледжі (Массачусетс) з 1927 року до своєї смерті в 1968 році.
Хоча він вніс значний внесок в область фізичного виховання і фізіології фізичних навантажень, тим не менш, його найбільше пам'ятають як видатного викладача.
Інший представник цього коледжу, тренер з плавання Т.К. Каретон, створив лабораторію фізіології фізичних навантажень при Університеті штату Іллінойс у 1941 році.
Каретон продовжував займатися дослідницькою діяльністю, був учителем багатьох із сучасних провідних вчених у галузі фізичної підготовки та фізіології фізичних навантажень, до свого відходу на пенсію в 1971 році.
Програми фізичної підготовки, розроблені Т.К. Каретоном зі своїми студентами, а також книга Кеннета Купера "Аеробіка", опублікована в 1968 році, фізіологічно обгрунтували доцільність використання фізичних навантажень для забезпечення здорового способу життя.
З середини XIX століття існувала думка про необхідність регулярного фізичного діяльності для підтримки оптимального стану здоров'я, проте тільки в кінці 60-х років XX століття воно стало загальновизнаним.
Подальші дослідження довели значення фізичних навантажень для протидії фізичній спаду, зумовленого процесом старіння.
Усвідомлення потреби у фізичній діяльності сприяло усвідомленню важливості превентивної медицини та необхідності розробки програм для підтримки і зміцнення здоров'я.
Хоча фізіології фізичних навантажень не можна ставити в заслугу сучасний рух за збереження здоров'я, тим не менш, саме вона забезпечила основної комплекс знань і обгрунтування включення фізичних навантажень як невід'ємного компонента здорового способу життя, а також заклала основи науки про значення фізичних навантажень для хворих і здорових.
Сучасна фізіологія фізичних навантажень та спорту
Багато досягнення в галузі фізіології фізичних навантажень обумовлені вдосконаленням методик. Так, у 60-х роках створення електронних аналізаторів для виміру дихальної суміші значно полегшило і зробило більш ефективним вивчення енергетичного метаболізму. Ця методика, а також радіо телеметрія (заснована на використанні радіопередавальних сигналів), що застосовується для контролю частоти серцевих скорочень і температури тіла під час фізичного навантаження, були розроблені в результаті програми космічних досліджень США. До кінця 60-х років більшість досліджень в галузі фізіології фізичних навантажень було направлено на вивчення їх впливу на весь організм.У переважній більшості досліджень вимірювали такі змінні величини, як споживання кисню, частоту серцевих скорочень, температуру тіла і інтенсивність потовиділення. Впливу м'язових навантажень на клітину приділялося набагато менше уваги.
Приблизно в той же час, коли Дж. Бергстрем вдруге ввів у практику метод пункційної біопсії, з'явилася ціла плеяда молодих фахівців у галузі фізіології фізичних навантажень і біохімії. Бенгт Солт (Стокгольм) надавав великого значення методу біопсії для вивчення структури і біохімії м'язи.
Б. Солт і Дж. Бергстрем в кінці 60-х років вперше вивчили вплив раціону харчування на витривалість і живлення м'язів. Приблизно в той же самий час Реджі Еджертон (Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес) і Філ Голлнік (Університет штату Вашингтон) стали використовувати у своїх експериментах щурів для вивчення характеристик окремих м'язових волокон і їх реакцій на фізичне тренування.
Поєднання знань Б. Солта в області методики біопсії з біохімічною ерудицією Ф.Гол-лніка дало можливість саме цим двом ученим провести перші дослідження характеристик м'язових волокон людини і впливу на них фізичних навантажень.
І хоча багато біохіміки використовували фізичні навантаження для вивчення метаболізму, лише одиниці з них надали таке ж величезний вплив на сучасний стан фізіології фізичних навантажень людини, як Дж. Бергстрем, Б. Солт і Ф. Голлнік.
Тепер, коли ми з'ясували історичну основу фізіології фізичних навантажень - прародительки спортивної фізіології, ми можемо приступити до вивчення суті фізіології фізичних навантажень і спорту.
C рочная фізіологічні реакції на фізичне навантаження
Починаючи вивчати фізіологію фізичних навантажень і спорту, необхідно, насамперед, з'ясувати, як реагує організм на певний вид навантаження, наприклад, біг на тредбане.
Така реакція називається строкової адаптацією. Подання про термінову адаптації полегшить розуміння постійної адаптації, що відбувається в організмі, коли він стикається з повторними циклами фізичних навантажень, наприклад, зміною функції серцево-судинної системи після 6 місячних тренувальних навантажень на розвиток витривалості. Розглянемо основні поняття і принципи, пов'язані як з терміновими реакціями на фізичні навантаження, так і з постійною адаптацією до тренувань.
Як визначити фізіологічні реакції на фізичне навантаження?
Ні бігун високого рівня, ні звичайний любитель бігу підтюпцем не займаються бігом в умовах, що дозволяють здійснити детальний фізіологічний контроль.
Лише деякі фізіологічні змінні можна контролювати під час виконання фізичного навантаження на майданчику, причому деякі з них можна точно виміряти, не порушуючи фізичну діяльність. Наприклад, засоби радіо телеметрії і мініатюрні магнітофони можна використовувати під час виконання фізичного навантаження для контролю:
- Діяльності серця (ЧСС і електрокардіограма);
- Частоти дихання;
- Внутрішньої температури і температури шкіри;
- М'язової діяльності.
Останні розробки дозволяють навіть безпосередньо контролювати споживання кисню під час довільної фізичної діяльності за межами дослідницької лабораторії.
Фактори, які слід враховувати при контролі.
Багато факторів можуть змінити строкову реакцію організму на фізичне навантаження. При цьому особливо слід враховувати умови навколишнього середовища. Такі фактори, як температура і вологість у лабораторії, а також освітленість та наявність шуму в місці проведення тесту, можуть помітно вплинути на реакцію організму і в стані спокою, і при виконанні фізичного навантаження. Слід навіть враховувати, коли і яку кількість їжі з'їдено.
Слід враховувати і ретельно контролювати умови, при яких тестують випробовуваних, як у спокої, так і при виконанні фізичного навантаження. Такі фактори навколишнього середовища, як температура, вологість, висота над рівнем моря, рівень шуму, можуть впливати на ступінь реакції всіх основних фізіологічних систем. Точно так само слід контролювати добові та менструальні цикли. У жінок слід також враховувати нормальний 28-денний менструальний цикл, який досить часто викликає значні зміни:
- Маси тіла;
- Загальної кількості рідини в організмі;
- Температури тіла;
- Інтенсивності обміну речовин;
- Частоти серцевих скорочень;
- Систолічного об'єму крові (кількість крові, що викидається з шлуночків серця при кожному скороченні).
Ці змінні слід враховувати при тестуванні жінок, які також слід проводити в один і той же період менструального циклу.
Зміна умов навколишнього середовища таким же чином впливає на більшість фізіологічних змінних, що вимірюються під час фізичного навантаження.
Фактори навколишнього середовища слід враховувати, порівнюючи як результати тестів одного випробуваного, що проводилися в різні дні, так і зіставляючи результати різних піддослідних.
Фізіологічні реакції, як у спокої, так і при виконанні фізичного навантаження коливаються протягом дня.
Термін "добове зміна" означає коливання протягом 24-годинного проміжку.
Довготривала фізіологічна адаптація до тренувальних навантажень.
При вивченні термінової адаптації на фізичне навантаження нас цікавить негайна реакція організму на окремий цикл навантаження.
Інший основною сферою інтересу в галузі фізіології фізичних навантажень і спорту є реакція організму протягом певного періоду часу на повторювані цикли навантажень.
Якщо ви регулярно займаєтеся фізичною діяльністю протягом тижнів, ваш організм адаптується. Фізіологічна адаптація внаслідок постійних фізичних навантажень підвищує здатність виконувати фізичне навантаження, а також ефективність виконання. При силових тренуваннях збільшується сила м'язів, при аеробних підвищується ефективність функціонування серця і легенів, а також збільшується витривалість організму. Ці адаптації специфічні для різних типів тренувальних навантажень.
Основні принципи тренувальних навантажень.
Принцип індивідуальності. У нас з вами неоднакова здатність адаптуватися до тренувальних навантажень. Спадковість відіграє головну роль у визначенні того, як швидко і якою мірою організм адаптується до тренувальної програми. За винятком монозиготних близнюків немає двох людей, що мають абсолютно однакові генетичні характеристики.
Тому адаптація різних випробуваних до однієї і тієї ж програмою навантажень буде різною. Коливання інтенсивності клітинного розвитку, обміну речовин, а також нервової та ендокринної регуляції також обумовлюють значні індивідуальні відмінності. Саме ці відмінності пояснюють, чому в одних людей спостерігаються значні поліпшення після занять за даною програмою тренувальних навантажень, а у інших після такої ж програми поліпшення мінімальні або їх взагалі немає. Саме тому будь-яка програма тренувальних навантажень повинна враховувати специфічні потреби та здатності окремих досліджуваних. Це - принцип індивідуальності
Принцип специфічності.
Тренувальні адаптації дуже специфічні до типу фізичної діяльності, а також обсягу та інтенсивності виконуваних фізичних навантажень. Для поліпшення м'язової сили, наприклад, толкателю ядра не слід акцентувати увагу на бігу на довгі дистанції або виконувати повільні силові навантаження з низькою інтенсивністю.
Точно так само, стаєр немає сенсу займатися головним чином інтервальними тренуваннями спринтерського типу.
Саме тому спортсмени, що тренуються на розвиток сили та потужності, наприклад, важкоатлети, зазвичай маючи велику силу, характеризуються таким самим рівнем аеробної витривалості, як і нетреновані люди.
Згідно з принципом специфічності тренувальна програма повинна забезпечити навантаження тих фізіологічних систем, які мають вирішальне значення для досягнення оптимальних результатів у даному виді спорту з тим, щоб досягти специфічної тренувальної адаптації.
Принцип припинення тренувальних навантажень. Більшість спортсменів погодяться з тим, що регулярні фізичні навантаження підвищують здатність м'язів виробляти більше енергії і менше втомлюватися.
Точно так само тренувальні заняття, спрямовані на розвиток витривалості, покращують здатність спортсмена виконувати більший обсяг роботи протягом більш тривалого періоду часу. Однак якщо ви припиніть тренуватися, рівень вашої підготовленості помітно знизиться. Все, чого ви досягли внаслідок тренування, загубиться. Цей принцип припинення тренувальних навантажень породив популярне вислів "використовуйте або втратите". Тренувальна програма повинна включати план збереження досягнутого. У розділі 13 ми розглянемо специфічні фізіологічні зміни, що відбуваються в організмі при припиненні дії тренувальних стимулів.
Принцип прогресивної перевантаження.
Два важливих поняття - перевантаження і прогресивна тренування - є основою всіх видів тренування. Відповідно до принципу прогресивної перевантаження, всі тренувальні програми повинні включати ці два компоненти. Наприклад, щоб збільшити м'язову силу, м'язи слід перевантажувати. Це означає, що навантаження повинна перевищувати звичайну. Прогресивна силове тренування має на увазі, що зі збільшенням сили м'язів пропорційно велика величина опору необхідна для подальшого стимулювання збільшення їхньої сили.
Як приклад візьмемо молоду людину, яка може виконати лише 10 повторень жиму на лаві маси 68 кг (150 фунтів), перш ніж досягне стану втоми. Через 1 - 2 тижні силових тренувань він зможе збільшити кількість повторень до 14 - 15 (маса та сама). Потім, збільшивши масу на 2,3 кг (5 фунтів), він зможе виконати 8 - 10 повторень. Продовжуючи тренуватися, він знову збільшить кількість повторень і протягом чергових 1 - 2 тижнів буде готовий додати ще 2,3 кг (5 фунтів) до маси снаряда. Таким чином, здійснюється прогресивне збільшення маси, яку піднімають. Таким же чином можна прогресивно збільшити тренувальний обсяг (інтенсивність і тривалість), займаючись анаеробними і аеробними тренуваннями.
З вищесказаного можна зробити висновки.
- Головним аспектом вивчення фізіологів в області фізіології м'язової діяльності є адаптація організму до постійних (тривалим) тренувальним навантаженням.
- Відповідно до принципу індивідуальності, кожна людина є єдиним у своєму роді, тому при плануванні програм тренувань слід брати до уваги індивідуальні особливості. Різні люди по-різному реагують на дану програму тренувань.
- Відповідно до принципу специфічності, для підвищення ефективності тренування вони повинні максимально відповідати специфіці м'язової діяльності, якою займається випробуваний. Спортсмен, що займається видом спорту, що вимагають прояви величезної сили, наприклад, важкою атлетикою, не збільшить силу внаслідок бігу на довгі дистанції.
-У відповідності з принципом припинення тренувальних занять, досягнуте в результаті цих занять втрачається, якщо вони припиняються або різко знижується їх обсяг. Щоб уникнути цього всі тренувальні програми повинні містити програму збереження досягнутого.
- Відповідно до принципу прогресивної перевантаження, тренувальні заняття повинні включати навантаження на організм (м'язи, серцево-судинну систему), що перевищують звичайні; у міру адаптації організму тренувальні навантаження збільшуються.
Види тренувальних програм.
З'ясувавши основні тренувальні принципи, ми можемо розглянути деякі види тренувальних програм:
- Силове тренування;
- Інтервальна тренування;
- Безперервна тренування;
- Кругова тренування.
Інтервальне тренування.
У інтервальної тренуванні короткі або середні періоди роботи чергуються з такими ж періодами відпочинку або низької активності. В основу інтервального тренування закладено чіткий фізіологічний принцип. Вчені встановили, що спортсмени можуть виконувати значно більший обсяг роботи, розбиваючи її на короткі інтенсивні цикли з періодами відпочинку або низької діяльності між послідовними циклами роботи. Інтервальне тренування застосовна практично в кожному виді спорту, найчастіше її використовують для підготовки бігунів і плавців. Принципи інтервального тренування можна адаптувати до інших видів діяльності, вибравши форму або режим навантаження і змінюючи основні змінні залежно від виду спорту та індивідуальних особливостей спортсмена. Під кожного спортсмена "підігнати":
- Кількість повторень і циклів на кожному тренувальному занятті;
- Тривалість інтервалу відпочинку (відновлення);
- Вид діяльності під час відпочинку;
- Кількість тренувальних занять на тиждень.
Безперервна тренування.
Сама назва говорить про те, що цей вид тренування передбачає безперервну діяльність без інтервалів відпочинку. Це може бути високоінтенсивна безперервна діяльність середньої тривалості або тренувальна навантаження невеликої інтенсивності протягом тривалого періоду часу. Розглянемо обидва види.
- Високоінтенсивна безперервна тренування.
Інтенсивність роботи при такому тренуванні складає 85-95% максимальної ЧСС спортсмена. Наприклад, бігун на середні дистанції може пробігти 8 км (5 миль) зі швидкістю 3 хв / км (5 хв / миль) і середньої ЧСС 180 ударів / хв (припустивши, що ЧСС = 200 ударів / хв).
Високоінтенсивна безперервна тренування дуже ефективні для підготовки спортсменів, які займаються такими видами спорту, що вимагають прояву витривалості, коли не виконується великий обсяг роботи.
Тренування спортсмена з постійною, близькою змагальної інтенсивністю, підвищує здатність підтримувати однаковий темп під час забігу. Як правило, веде до поліпшення результатів.
Регулярні навантаження і забіги з інтенсивністю підвищують швидкість ніг, їх силу і м'язову витривалість.
На жаль, подібна тренувальна програма пред'являє спортсмену екстраординарні вимоги, особливо якщо вона розрахована на тижні чи місяці. Рекомендується періодично вводити варіанти з більш низькою інтенсивністю (1 - 2 рази на тиждень), щоб дати спортсменові трохи перепочити після виснажливих, високоінтенсивних безперервних тренувань.
Тривала тренування низької інтенсивності.
Цей вид тренування став виключно популярним в кінці 60-х років поточного сторіччя. Спортсмен тренується з відносно низькою інтенсивністю, скажімо 60-80% ЧСС. Частота серцевих скорочень рідко перевищує 160 ударів / хв у молодих спортсменів і 140 - у більш зрілих.
Головна мета тренування не швидкість, а дистанція. Спортсмени, котрі займаються видами спорту, що вимагають прояву витривалості, можуть пробігати 24-48 км кожен день, що складе за тиждень 160-320 км (100-200 миль). Швидкість бігу при цьому набагато нижче максимальної швидкості, яку може підтримувати спортсмен.
Цей метод тренування значно легше, ніж метод високоинтенсивной безперервної тренування, оскільки надає значно менше навантаження на серцево-судинну та респіраторну систему. Разом з тим біг на великі дистанції може викликати значний дискомфорт в ділянці м'язів та суглобів і приводити до травми.
Цей метод тренування, мабуть, найчастіше використовується для розвитку витривалості:
- Тими, хто хоче "бути в формі" з точки зору стану здоров'я;
спортсменами, що займаються командними видами спорту, які використовують тренування на розвиток витривалості тільки для загальнофізичної підготовки;
- Спортсменами, охочими зберегти високий рівень витривалості між змаганнями.
Для цих цілей рівень інтенсивності зберігається в межах 60-80% ЧСС, а дистанція скорочується. Наприклад, бігуни можуть скоротити дистанцію до 5-8 км.
Слід зазначити, що даний метод дуже ефективний для розвитку загальної витривалості, оскільки дозволяє виконувати роботу з найбільш підходящою інтенсивністю. Для людей середнього і старшого віку, які хочуть досягти або зберегти прийнятний рівень фізичної підготовленості, цей метод найбільше підходить і найменш небезпечний. Вправи високої інтенсивності потенційно небезпечні для людей похилого віку. Цим людям також не рекомендується займатися спринтерськими або "вибуховими" видами фізичної діяльності.
Тренування фартлек.
Фартлек - гра зі швидкістю - представляє собою форму безперервного навантаження з натяком на інтервальну тренування.
Цей тренувальний метод був розроблений у Швеції в 30-і роки XX століття і використовується переважно бігунами на довгі дистанції.
Тривалість забігу при такому вигляді тренування становить 45 хв і більше. Спортсмен може, за бажанням, змінювати швидкість від високої швидкості, до швидкості бігу підтюпцем. Це вільна форма тренувань, в якій головна мета не дистанція і час, а одержання задоволення. Тренувальні заняття зазвичай проводять у сільській місцевості, що буяє безліччю підйомів і спусків. Спортсмен сам вибирає як маршрут, так і швидкість бігу. Однак періодично швидкість повинна досягати високих рівнів. Багато тренерів використовують фартлек, як додаток до високоінтенсивним безперервним тренувальним навантаженням або інтервального тренувальній програмі для порушення монотонності якого-небудь одного їх виду.
Кругове тренування. При кругової тренуванні спортсмен виконує серію обраних вправ у послідовності, званої колом. Коло зазвичай складається з 6 - 10 тренажерів. На кожному тренажері спортсмен виконує певну вправу, наприклад, віджимання або згинання рук, потім переходить на наступний тренажер.
Слід прагнути виконати роботу в колі як можна швидше.
Показником поліпшення є виконання всієї роботи за менший відрізок часу або виконання більшого обсягу роботи на кожному тренажері або і те, й інше.
Крім того, оскільки спортсмен бігає між тренажерами, у міру збільшення відстані між ними поліпшується і діяльність серцево-судинної системи.
При об'єднанні кругового тренування і традиційної силовий отримуємо кругову силове тренування. Традиційна силове тренування передбачає, як правило, повільне і методичне виконання роботи. Інтервали роботи дуже короткі, а періоди відпочинку - тривалі.
При кругової силовому тренуванні робота зазвичай виконується з інтенсивністю близько 40 - 60% максимальної сили протягом 30-секундного інтервалу, період відпочинку між робочими інтервалами - 15 секунд, хоча інтервали роботи та відпочинку можна видозмінювати.
Наприклад, на першому тренажері спортсмен виконує за 30 секунд стільки повторень, скільки може, потім відпочиває 15 секунд, переходячи до іншого тренажеру. Починає наступний 30-секундний період роботи.
Зазвичай за коло виконують роботу на 6 - 8 тренажерах. Рекомендується виконувати 2 - 3 цикли.
Кругова силове тренування забезпечує середнє збільшення аеробної витривалості і значне збільшення сили, м'язової витривалості та гнучкості. Крім того, кругова силове тренування може значно змінити склад тіла, збільшивши м'язову масу і знизивши вміст жиру в організмі.
Методологія досліджень.
Розглянемо дослідження, які дозволять нам встановити, як функціонує організм під час м'язової діяльності і як змінюється його функціонування внаслідок тренувань.
Дослідження можуть проводитися як в лабораторних, так і в польових умовах. Лабораторні дослідження, як правило, відрізняються більшим ступенем точності, оскільки можна використовувати більш спеціалізовані прилади, а також більш ретельно контролювати умови проведення тестів.
Приміром, безпосереднє вимірювання максимального споживання кисню (МПК) в лабораторних умовах дозволяє найбільш точно оцінити кардіо-респіраторну витривалість. Разом з тим для оцінки або визначення очікуваного МПК використовують деякі польові тести, наприклад, біг на 2,4 км.
Польовий тест, не відрізняючись абсолютною точністю, дозволяє, тим не менш, досить точно оцінити МПК. До того ж він не вимагає великих витрат на проведення і дозволяє обстежити велику кількість випробовуваних за короткий час. Щоб безпосередньо визначити МПК, необхідно піти в університетську лабораторію або в лікарню, але також можна легко оцінити МПК на підставі результату бігу на 2,4 км.
Іноді найбільш прийнятний польовий тест. Наприклад, під час перших досліджень в галузі впливу аутоперфузіі крові, коли у спортсмена брали пробу крові, деякий час зберігали її і потім знову вводили в організм, всі дослідження проводилися в лабораторних умовах. Отримані результати відрізнялися великим ступенем точності внаслідок ретельного контролю над умовами. Однак вони не дозволяли визначити, покращує аутоперфузія крові фізичну діяльність. Тільки пізніше, коли в дослідженні поєднувалися лабораторні тести з польовими обстеженнями під час справжнього бігу, це завдання було вирішено.
Методи обстеження.
- Одноразова обстеження передбачає одноразовий збір даних у різних груп населення та подальше їх порівняння за групами.
- Тривалий повторне обстеження передбачає спостереження за досліджуваними протягом тривалого періоду часу, а також збір даних через певні інтервали часу для виявлення індивідуальних змін. Метод дозволяє одержати більш точну інформацію, проте не завжди може бути застосований. У такому випадку метод одноразового обстеження дає можливість отримати деяку інформацію з питань, що цікавлять.
- Дослідження можуть проводитися в лабораторних і польових умовах. У лабораторних дослідженнях забезпечується ретельний контроль більшості змінних. Крім того, використовується найбільш досконала і точна апаратура. Дослідження, що проводяться в польових умовах, не забезпечують такий же контроль змінних і не дозволяють використовувати різну апаратуру.
Разом з тим, в польових умовах, фізична діяльність досліджуваних, як правило, більш природна, ніж в лабораторних умовах.
Кожен метод має свої переваги і недоліки, тому досить часто в дослідженнях поєднують обидва методи, що дозволяє одержати більш точну інформацію.
Розглянувши витоки фізіології вправ і спорту можна зробити висновок, що сучасна інформація в цих областях грунтується на старих знаннях і є своєрідним містком до майбутніх відкриттів, оскільки на багато питань поки що не отримано відповіді. Проблеми, що займають учених сучасності: термінові реакції на фізичні навантаження і довготривалу адаптацію до тривалих тренувальних навантажень потребують подальшого вивчення. Вимагають розвитку основні принципи тренування, а також різні типи тренувальних програм, методи досліджень.
Багато факторів можуть змінити строкову реакцію організму на фізичне навантаження. При цьому особливо слід враховувати умови навколишнього середовища. Такі фактори, як температура і вологість у лабораторії, а також освітленість та наявність шуму в місці проведення тесту, можуть помітно вплинути на реакцію організму і в стані спокою, і при виконанні фізичного навантаження. Слід навіть враховувати, коли і яку кількість їжі з'їдено.
Слід враховувати і ретельно контролювати умови, при яких тестують випробовуваних, як у спокої, так і при виконанні фізичного навантаження. Такі фактори навколишнього середовища, як температура, вологість, висота над рівнем моря, рівень шуму, можуть впливати на ступінь реакції всіх основних фізіологічних систем. Точно так само слід контролювати добові та менструальні цикли. У жінок слід також враховувати нормальний 28-денний менструальний цикл, який досить часто викликає значні зміни:
- Маси тіла;
- Загальної кількості рідини в організмі;
- Температури тіла;
- Інтенсивності обміну речовин;
- Частоти серцевих скорочень;
- Систолічного об'єму крові (кількість крові, що викидається з шлуночків серця при кожному скороченні).
Ці змінні слід враховувати при тестуванні жінок, які також слід проводити в один і той же період менструального циклу.
Зміна умов навколишнього середовища таким же чином впливає на більшість фізіологічних змінних, що вимірюються під час фізичного навантаження.
Фактори навколишнього середовища слід враховувати, порівнюючи як результати тестів одного випробуваного, що проводилися в різні дні, так і зіставляючи результати різних піддослідних.
Фізіологічні реакції, як у спокої, так і при виконанні фізичного навантаження коливаються протягом дня.
Термін "добове зміна" означає коливання протягом 24-годинного проміжку.
Довготривала фізіологічна адаптація до тренувальних навантажень.
При вивченні термінової адаптації на фізичне навантаження нас цікавить негайна реакція організму на окремий цикл навантаження.
Інший основною сферою інтересу в галузі фізіології фізичних навантажень і спорту є реакція організму протягом певного періоду часу на повторювані цикли навантажень.
Якщо ви регулярно займаєтеся фізичною діяльністю протягом тижнів, ваш організм адаптується. Фізіологічна адаптація внаслідок постійних фізичних навантажень підвищує здатність виконувати фізичне навантаження, а також ефективність виконання. При силових тренуваннях збільшується сила м'язів, при аеробних підвищується ефективність функціонування серця і легенів, а також збільшується витривалість організму. Ці адаптації специфічні для різних типів тренувальних навантажень.
Основні принципи тренувальних навантажень.
Принцип індивідуальності. У нас з вами неоднакова здатність адаптуватися до тренувальних навантажень. Спадковість відіграє головну роль у визначенні того, як швидко і якою мірою організм адаптується до тренувальної програми. За винятком монозиготних близнюків немає двох людей, що мають абсолютно однакові генетичні характеристики.
Тому адаптація різних випробуваних до однієї і тієї ж програмою навантажень буде різною. Коливання інтенсивності клітинного розвитку, обміну речовин, а також нервової та ендокринної регуляції також обумовлюють значні індивідуальні відмінності. Саме ці відмінності пояснюють, чому в одних людей спостерігаються значні поліпшення після занять за даною програмою тренувальних навантажень, а у інших після такої ж програми поліпшення мінімальні або їх взагалі немає. Саме тому будь-яка програма тренувальних навантажень повинна враховувати специфічні потреби та здатності окремих досліджуваних. Це - принцип індивідуальності
Принцип специфічності.
Тренувальні адаптації дуже специфічні до типу фізичної діяльності, а також обсягу та інтенсивності виконуваних фізичних навантажень. Для поліпшення м'язової сили, наприклад, толкателю ядра не слід акцентувати увагу на бігу на довгі дистанції або виконувати повільні силові навантаження з низькою інтенсивністю.
Точно так само, стаєр немає сенсу займатися головним чином інтервальними тренуваннями спринтерського типу.
Саме тому спортсмени, що тренуються на розвиток сили та потужності, наприклад, важкоатлети, зазвичай маючи велику силу, характеризуються таким самим рівнем аеробної витривалості, як і нетреновані люди.
Згідно з принципом специфічності тренувальна програма повинна забезпечити навантаження тих фізіологічних систем, які мають вирішальне значення для досягнення оптимальних результатів у даному виді спорту з тим, щоб досягти специфічної тренувальної адаптації.
Принцип припинення тренувальних навантажень. Більшість спортсменів погодяться з тим, що регулярні фізичні навантаження підвищують здатність м'язів виробляти більше енергії і менше втомлюватися.
Точно так само тренувальні заняття, спрямовані на розвиток витривалості, покращують здатність спортсмена виконувати більший обсяг роботи протягом більш тривалого періоду часу. Однак якщо ви припиніть тренуватися, рівень вашої підготовленості помітно знизиться. Все, чого ви досягли внаслідок тренування, загубиться. Цей принцип припинення тренувальних навантажень породив популярне вислів "використовуйте або втратите". Тренувальна програма повинна включати план збереження досягнутого. У розділі 13 ми розглянемо специфічні фізіологічні зміни, що відбуваються в організмі при припиненні дії тренувальних стимулів.
Принцип прогресивної перевантаження.
Два важливих поняття - перевантаження і прогресивна тренування - є основою всіх видів тренування. Відповідно до принципу прогресивної перевантаження, всі тренувальні програми повинні включати ці два компоненти. Наприклад, щоб збільшити м'язову силу, м'язи слід перевантажувати. Це означає, що навантаження повинна перевищувати звичайну. Прогресивна силове тренування має на увазі, що зі збільшенням сили м'язів пропорційно велика величина опору необхідна для подальшого стимулювання збільшення їхньої сили.
Як приклад візьмемо молоду людину, яка може виконати лише 10 повторень жиму на лаві маси 68 кг (150 фунтів), перш ніж досягне стану втоми. Через 1 - 2 тижні силових тренувань він зможе збільшити кількість повторень до 14 - 15 (маса та сама). Потім, збільшивши масу на 2,3 кг (5 фунтів), він зможе виконати 8 - 10 повторень. Продовжуючи тренуватися, він знову збільшить кількість повторень і протягом чергових 1 - 2 тижнів буде готовий додати ще 2,3 кг (5 фунтів) до маси снаряда. Таким чином, здійснюється прогресивне збільшення маси, яку піднімають. Таким же чином можна прогресивно збільшити тренувальний обсяг (інтенсивність і тривалість), займаючись анаеробними і аеробними тренуваннями.
З вищесказаного можна зробити висновки.
- Головним аспектом вивчення фізіологів в області фізіології м'язової діяльності є адаптація організму до постійних (тривалим) тренувальним навантаженням.
- Відповідно до принципу індивідуальності, кожна людина є єдиним у своєму роді, тому при плануванні програм тренувань слід брати до уваги індивідуальні особливості. Різні люди по-різному реагують на дану програму тренувань.
- Відповідно до принципу специфічності, для підвищення ефективності тренування вони повинні максимально відповідати специфіці м'язової діяльності, якою займається випробуваний. Спортсмен, що займається видом спорту, що вимагають прояви величезної сили, наприклад, важкою атлетикою, не збільшить силу внаслідок бігу на довгі дистанції.
-У відповідності з принципом припинення тренувальних занять, досягнуте в результаті цих занять втрачається, якщо вони припиняються або різко знижується їх обсяг. Щоб уникнути цього всі тренувальні програми повинні містити програму збереження досягнутого.
- Відповідно до принципу прогресивної перевантаження, тренувальні заняття повинні включати навантаження на організм (м'язи, серцево-судинну систему), що перевищують звичайні; у міру адаптації організму тренувальні навантаження збільшуються.
Види тренувальних програм.
З'ясувавши основні тренувальні принципи, ми можемо розглянути деякі види тренувальних програм:
- Силове тренування;
- Інтервальна тренування;
- Безперервна тренування;
- Кругова тренування.
Силове тренування.
Силове тренування спрямована на збільшення сили, потужності і м'язової витривалості. Плануючи силові тренувальні навантаження, необхідно, в першу чергу, визначити, які м'язові групи ви хочете тренувати, а потім підібрати відповідні вправи.Інтервальне тренування.
У інтервальної тренуванні короткі або середні періоди роботи чергуються з такими ж періодами відпочинку або низької активності. В основу інтервального тренування закладено чіткий фізіологічний принцип. Вчені встановили, що спортсмени можуть виконувати значно більший обсяг роботи, розбиваючи її на короткі інтенсивні цикли з періодами відпочинку або низької діяльності між послідовними циклами роботи. Інтервальне тренування застосовна практично в кожному виді спорту, найчастіше її використовують для підготовки бігунів і плавців. Принципи інтервального тренування можна адаптувати до інших видів діяльності, вибравши форму або режим навантаження і змінюючи основні змінні залежно від виду спорту та індивідуальних особливостей спортсмена. Під кожного спортсмена "підігнати":
- Кількість повторень і циклів на кожному тренувальному занятті;
- Тривалість інтервалу відпочинку (відновлення);
- Вид діяльності під час відпочинку;
- Кількість тренувальних занять на тиждень.
Безперервна тренування.
Сама назва говорить про те, що цей вид тренування передбачає безперервну діяльність без інтервалів відпочинку. Це може бути високоінтенсивна безперервна діяльність середньої тривалості або тренувальна навантаження невеликої інтенсивності протягом тривалого періоду часу. Розглянемо обидва види.
- Високоінтенсивна безперервна тренування.
Інтенсивність роботи при такому тренуванні складає 85-95% максимальної ЧСС спортсмена. Наприклад, бігун на середні дистанції може пробігти 8 км (5 миль) зі швидкістю 3 хв / км (5 хв / миль) і середньої ЧСС 180 ударів / хв (припустивши, що ЧСС = 200 ударів / хв).
Високоінтенсивна безперервна тренування дуже ефективні для підготовки спортсменів, які займаються такими видами спорту, що вимагають прояву витривалості, коли не виконується великий обсяг роботи.
Тренування спортсмена з постійною, близькою змагальної інтенсивністю, підвищує здатність підтримувати однаковий темп під час забігу. Як правило, веде до поліпшення результатів.
Регулярні навантаження і забіги з інтенсивністю підвищують швидкість ніг, їх силу і м'язову витривалість.
На жаль, подібна тренувальна програма пред'являє спортсмену екстраординарні вимоги, особливо якщо вона розрахована на тижні чи місяці. Рекомендується періодично вводити варіанти з більш низькою інтенсивністю (1 - 2 рази на тиждень), щоб дати спортсменові трохи перепочити після виснажливих, високоінтенсивних безперервних тренувань.
Тривала тренування низької інтенсивності.
Цей вид тренування став виключно популярним в кінці 60-х років поточного сторіччя. Спортсмен тренується з відносно низькою інтенсивністю, скажімо 60-80% ЧСС. Частота серцевих скорочень рідко перевищує 160 ударів / хв у молодих спортсменів і 140 - у більш зрілих.
Головна мета тренування не швидкість, а дистанція. Спортсмени, котрі займаються видами спорту, що вимагають прояву витривалості, можуть пробігати 24-48 км кожен день, що складе за тиждень 160-320 км (100-200 миль). Швидкість бігу при цьому набагато нижче максимальної швидкості, яку може підтримувати спортсмен.
Цей метод тренування значно легше, ніж метод високоинтенсивной безперервної тренування, оскільки надає значно менше навантаження на серцево-судинну та респіраторну систему. Разом з тим біг на великі дистанції може викликати значний дискомфорт в ділянці м'язів та суглобів і приводити до травми.
Цей метод тренування, мабуть, найчастіше використовується для розвитку витривалості:
- Тими, хто хоче "бути в формі" з точки зору стану здоров'я;
спортсменами, що займаються командними видами спорту, які використовують тренування на розвиток витривалості тільки для загальнофізичної підготовки;
- Спортсменами, охочими зберегти високий рівень витривалості між змаганнями.
Для цих цілей рівень інтенсивності зберігається в межах 60-80% ЧСС, а дистанція скорочується. Наприклад, бігуни можуть скоротити дистанцію до 5-8 км.
Слід зазначити, що даний метод дуже ефективний для розвитку загальної витривалості, оскільки дозволяє виконувати роботу з найбільш підходящою інтенсивністю. Для людей середнього і старшого віку, які хочуть досягти або зберегти прийнятний рівень фізичної підготовленості, цей метод найбільше підходить і найменш небезпечний. Вправи високої інтенсивності потенційно небезпечні для людей похилого віку. Цим людям також не рекомендується займатися спринтерськими або "вибуховими" видами фізичної діяльності.
Тренування фартлек.
Фартлек - гра зі швидкістю - представляє собою форму безперервного навантаження з натяком на інтервальну тренування.
Цей тренувальний метод був розроблений у Швеції в 30-і роки XX століття і використовується переважно бігунами на довгі дистанції.
Тривалість забігу при такому вигляді тренування становить 45 хв і більше. Спортсмен може, за бажанням, змінювати швидкість від високої швидкості, до швидкості бігу підтюпцем. Це вільна форма тренувань, в якій головна мета не дистанція і час, а одержання задоволення. Тренувальні заняття зазвичай проводять у сільській місцевості, що буяє безліччю підйомів і спусків. Спортсмен сам вибирає як маршрут, так і швидкість бігу. Однак періодично швидкість повинна досягати високих рівнів. Багато тренерів використовують фартлек, як додаток до високоінтенсивним безперервним тренувальним навантаженням або інтервального тренувальній програмі для порушення монотонності якого-небудь одного їх виду.
Кругове тренування. При кругової тренуванні спортсмен виконує серію обраних вправ у послідовності, званої колом. Коло зазвичай складається з 6 - 10 тренажерів. На кожному тренажері спортсмен виконує певну вправу, наприклад, віджимання або згинання рук, потім переходить на наступний тренажер.
Слід прагнути виконати роботу в колі як можна швидше.
Показником поліпшення є виконання всієї роботи за менший відрізок часу або виконання більшого обсягу роботи на кожному тренажері або і те, й інше.
Крім того, оскільки спортсмен бігає між тренажерами, у міру збільшення відстані між ними поліпшується і діяльність серцево-судинної системи.
При об'єднанні кругового тренування і традиційної силовий отримуємо кругову силове тренування. Традиційна силове тренування передбачає, як правило, повільне і методичне виконання роботи. Інтервали роботи дуже короткі, а періоди відпочинку - тривалі.
При кругової силовому тренуванні робота зазвичай виконується з інтенсивністю близько 40 - 60% максимальної сили протягом 30-секундного інтервалу, період відпочинку між робочими інтервалами - 15 секунд, хоча інтервали роботи та відпочинку можна видозмінювати.
Наприклад, на першому тренажері спортсмен виконує за 30 секунд стільки повторень, скільки може, потім відпочиває 15 секунд, переходячи до іншого тренажеру. Починає наступний 30-секундний період роботи.
Зазвичай за коло виконують роботу на 6 - 8 тренажерах. Рекомендується виконувати 2 - 3 цикли.
Кругова силове тренування забезпечує середнє збільшення аеробної витривалості і значне збільшення сили, м'язової витривалості та гнучкості. Крім того, кругова силове тренування може значно змінити склад тіла, збільшивши м'язову масу і знизивши вміст жиру в організмі.
Методологія досліджень.
Розглянемо дослідження, які дозволять нам встановити, як функціонує організм під час м'язової діяльності і як змінюється його функціонування внаслідок тренувань.
Дослідження можуть проводитися як в лабораторних, так і в польових умовах. Лабораторні дослідження, як правило, відрізняються більшим ступенем точності, оскільки можна використовувати більш спеціалізовані прилади, а також більш ретельно контролювати умови проведення тестів.
Приміром, безпосереднє вимірювання максимального споживання кисню (МПК) в лабораторних умовах дозволяє найбільш точно оцінити кардіо-респіраторну витривалість. Разом з тим для оцінки або визначення очікуваного МПК використовують деякі польові тести, наприклад, біг на 2,4 км.
Польовий тест, не відрізняючись абсолютною точністю, дозволяє, тим не менш, досить точно оцінити МПК. До того ж він не вимагає великих витрат на проведення і дозволяє обстежити велику кількість випробовуваних за короткий час. Щоб безпосередньо визначити МПК, необхідно піти в університетську лабораторію або в лікарню, але також можна легко оцінити МПК на підставі результату бігу на 2,4 км.
Іноді найбільш прийнятний польовий тест. Наприклад, під час перших досліджень в галузі впливу аутоперфузіі крові, коли у спортсмена брали пробу крові, деякий час зберігали її і потім знову вводили в організм, всі дослідження проводилися в лабораторних умовах. Отримані результати відрізнялися великим ступенем точності внаслідок ретельного контролю над умовами. Однак вони не дозволяли визначити, покращує аутоперфузія крові фізичну діяльність. Тільки пізніше, коли в дослідженні поєднувалися лабораторні тести з польовими обстеженнями під час справжнього бігу, це завдання було вирішено.
Методи обстеження.
- Одноразова обстеження передбачає одноразовий збір даних у різних груп населення та подальше їх порівняння за групами.
- Тривалий повторне обстеження передбачає спостереження за досліджуваними протягом тривалого періоду часу, а також збір даних через певні інтервали часу для виявлення індивідуальних змін. Метод дозволяє одержати більш точну інформацію, проте не завжди може бути застосований. У такому випадку метод одноразового обстеження дає можливість отримати деяку інформацію з питань, що цікавлять.
- Дослідження можуть проводитися в лабораторних і польових умовах. У лабораторних дослідженнях забезпечується ретельний контроль більшості змінних. Крім того, використовується найбільш досконала і точна апаратура. Дослідження, що проводяться в польових умовах, не забезпечують такий же контроль змінних і не дозволяють використовувати різну апаратуру.
Разом з тим, в польових умовах, фізична діяльність досліджуваних, як правило, більш природна, ніж в лабораторних умовах.
Кожен метод має свої переваги і недоліки, тому досить часто в дослідженнях поєднують обидва методи, що дозволяє одержати більш точну інформацію.
Розглянувши витоки фізіології вправ і спорту можна зробити висновок, що сучасна інформація в цих областях грунтується на старих знаннях і є своєрідним містком до майбутніх відкриттів, оскільки на багато питань поки що не отримано відповіді. Проблеми, що займають учених сучасності: термінові реакції на фізичні навантаження і довготривалу адаптацію до тривалих тренувальних навантажень потребують подальшого вивчення. Вимагають розвитку основні принципи тренування, а також різні типи тренувальних програм, методи досліджень.