24
- переходом доминирующей роли правого полушария к левому [7].
В возрасте 10-12 лет происходит совершенствование интегративных
функций высших отделов мозга. Происходит усиленный рост отростков
корковых нейронов, обеспечивающий функциональные связи между
нейронными ансамблями различных корковых областей. В результате на
протяжении среднего и старшего школьного возраста формируются
многочисленные внутрисистемные и межсистемные функциональные
взаимосвязи в организме.
В возрасте от 10 до 13 лет у подростков достоверно сокращается время
принятия решения и общее время решения тактических задач. Эти временные
показатели мало изменяются к 16-летнему возрасту, но еще не достигают
взрослых величин [7].
Дети в старшем школьном возрасте могут делать правильный выбор из
многоальтернативных ситуаций, сохранять высокую умственную
работоспособность в напряженных условиях деятельности, в ситуациях с
дефицитом времени. Рабочие доминанты, формирующиеся в высших отделах
мозга, становятся стабильными, обеспечивая высокую помехоустойчивость
юных спортсменов [7].
После 14-15 лет у подростков и, особенно в юношеском возрасте
ведущую роль играет левое полушарие. Оно обеспечивает дробный анализ
афферентной информации, высокий уровень абстрактно-логических
операций, формирование речевой регуляции движений, совершенствование
чувства времени и процессов экстраполяции [7].
Возрастные перестройки центральной системы управления
обеспечивают более экономное и эффективное выполнение работы.
Уточняются моторные команды к работающим мышцам и совершенствуются
межмышечные координации. Усиливается повышение произвольной
мобилизации функциональных резервов организма, волевое преодоление
утомления и, соответственно, увеличивает длительность работы до отказа [7].
25
В юношеском возрасте на основе значительного развития различных
качественных характеристик двигательной деятельности возможна
специализация во многих видах спорта и достижение высоких спортивных
результатов.
В растущем и развивающемся организме энерготраты на двигательную
активность составляют около половины суточных энерготрат. У мальчиков в
14-15 лет суточная двигательная активность увеличивается на треть, по
сравнению с 8-9-летними детьми [38].
В покое основные энерготраты приходятся на органы с наиболее
интенсивным обменом веществ – мозг, печень, почки, а во время работы – на
работающие мышцы. С этим связано то, что с увеличением роста мышц и
уровня двигательной деятельности резко возрастают энерготраты у
подростков [1].
Подростки хорошо приспособлены к выполнению работы аэробного
характера – циклических упражнений умеренной мощности (около 70% от
МПК). Выполнение нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности
(90-100% МПК) для них труднопереносимо, так как в этом возрасте
недостаточно развиты анаэробные возможности организма [38].
Краеугольной задачей всех жизненно-важных биохимических
процессов в организме является регулярное пополнение и реактивизация с
рекреацией АТФ - аденозинтрифосфата, который является уникальным
химическим веществом, совершенно необходимым в работе всей мышечной
системы организма [22].
Выполнение любых упражнений сопровождается мышечными
усилиями или мышечной работой, что требует определенный уровень
энергетического обеспечения. Одним из основных источников энергии
является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая при реакции
расщепления дает много энергии мышечным клеткам. С целью поддержания
работоспособности, а конкретнее способности мышечных волокон
сокращаться и совершать необходимую работу в соревновательной
26
деятельности, крайне важно поддерживать баланс и равновесие между
уровнем затрат и восстановление молекул АТФ в активных мышцах. Во время
выполнения мышечной работы ресинтез АТФ осуществляется при аэробных и
анаэробных условиях. Работа аэробного характера сопровождается
окислением АТФ кислородом. Анаэробные реакции определяются как
реакции при отсутствии кислорода и подразделяются на алактатный или
фосфогенный и гликолитический процесс ресинтеза АТФ. Для определения
какой тип ресинтеза АТФ присущ той или иной работе были предложены
мощности работы, которые определяются по интенсивности выполнения
каких-либо упражнений. Наиболее благоприятная работа для организма
является аэробной, поскольку не вызывает патологических сдвигов,
минимальна вероятность достижения состояния спортивного переутомления.
Упражнения аэробного характера положительно сказываются на деятельности
кардио-респираторной системы, мышц, головного мозга за счет ускорения
циркуляции крови по сосудам. Упражнения аэробного характера
положительно влияют на обменные процессы, а также доступностью. Для
контроля за аэробными нагрузками не требуется специального контроля,
поскольку, как было сказано ранее, трудно достичь серьезного переутомления.
При аэробных процессах окисляются жиры и углеводы в митохондриях
мышечных клеток, а во время митохондриального окисления исходные
вещества в ходе химических реакций превращаются в воду и углекислый газ.
Длительность аэробной работы может достигать несколько часов. Для
анаэробной работы характер высокий темп выполнения упражнений и
длительный бескислородный режим вызывает серьезные биохимические и
физиологические сдвиги в различных системах и в организме спортсмена в
целом. Анаэробные упражнения являются важнейшей составляющей при
совершенствовании специальной выносливости, однако требуется
тщательный контроль в связи с риском перегрузить сердечно-сосудистую
систему. На фоне чрезмерного утомления резко возрастает травматизм,
27
возникновение различных заболеваний, нарушение обменных процессов,
снижение резервов организма, срыв адаптации и др. [38].
Однако любая работа сопровождается как аэробными, так и
анаэробными процессами. Чем ниже нагрузка, тем больше доля аэробных
механизмов ресинтеза АТФ, чем выше нагрузка, тем больше анаэробных
процессов. Для классификации нагрузки с учетом доли различных процессов
были предложены зоны интенсивности, которые определяются по средним
значениям частоты сердечных сокращений за 1 минуту. При повышении
интенсивности нагрузки возрастает нагрузка на кардио-респираторную
систему и происходит закономерное повышение частоты сердечных
сокращений [39].
Например, анаэробная алактатная работа характеризуется выполнение
упражнений с максимальной мощностью или максимальным темпом не более
10 секунд [38].
Ферментативное расщепление запасов гликогена в отсутствии
достаточного снабжения кислорода называется анаэробным гликолитическим
ресинтезом АТФ. Такая работа длится от 20 до 90 секунд [38].
Максимально возможные запасы этого энергоёмкого вещества,
аденозинтрифосфата, к сожалению, не бесконечны в организме человека. На
сегодняшний день в мире не существует какого-либо научно доказанного
способа и метода искусственно или при помощи физических нагрузок на
тренировках как-либо их увеличить [38].
Количество запасов аденозинтрифосфата является примерно
одинаковым у всех ныне живущих людей на планете. Примечательно, что как
у спортсменов, так и у людей, абсолютно не занимающихся спортом, данный
показатель определятся схожими конечными количественными значениями.
Доказано, что существует наличие всего трёх источников поступления
энергии, а также всего трёх видов биологических и химических способов
обеспечения энергией: фосфагенного, окислительного и лактацидного
методов [39].
28
Человек также способен работать в автономном режиме и без участия
кислорода в его жизнедеятельности. Такой функциональный режим возможен
только на очень коротких отрезках времени. Этот процесс существует из-за
аккумулирования общей структурной внутренней мощности анаэробных
(безкислородных) ферментных систем, наличия всевозможных
восстановительных агрегатов в организме человека и т. д. В безкислородном
режиме тело функционирует при помощи постоянных дыхательных
(окислительно-фосфорилированных) реакций, выполнение которых
вегетативно системой, без нашего непосредственного участия, заложено в
наших генах. Энергоёмким веществом в таких реакциях чаще всего являются
различные жирные кислоты. Белки здесь употребляются в меньшей степени,
однако, при существенном уменьшении общего веса человеческого тела (при
отсутствии жировых запасов) важность их, как энергоёмкого продукта
увеличивается в разы. Смысл безкислородного обеспечения энергией
заключается в практически мгновенной транспортировке молекул кислорода,
добытых с помощью вдоха лёгкими из воздуха, к митохондриям, для того,
чтобы в них осуществлялось окислительное фосфорилирование энергоёмких
веществ [22].
На сегодняшний лень существует всего два способа создания
аденозинтрифосфата: анаэробный и аэробный.
Анаэробный способ (гликолиз) возможен благодаря особенностям
ферментных структур, которые расположены на мембране ретикулума
(саркоплазме), а также свойствам креатинфосфата [38].
Существует всего для пути для преобразования пирувата. Первый – при
помощи митохондрий, превращает пируват в Ацетил-коэнзим-А, далее в
окислительном фосфорилировании образовывается углекислый газа, воду и
АТФ. Этот преобразовательный способ - глюкоза – пируват - митохондрия -
углекислый газ и вода - называется аэробным гликолизом [22].
Другой способ заключается в использовании ферментов лактат-
дегидрогеназы мышечного вида (ЛДГ-М), где пируват превращается в лактат.
29
Данный метаболический способ - глюкоза - пируват - лактат - называется
анаэробным гликолизом, также он сопровождается образованием и
накоплением некоторого количества положительно заряженных ионов
водорода.
Аэробный путь (окислительное фосфорилирование) базируется на
процессе окисления кислородом при помощи митохондрий, находящихся во
всех клетках нашего организма. Когда креатинфосфат попадает в
непосредственную близость с митохондриями, чтобы запустилась реакция, то
сразу же начинает своё взаимодействие с ними. При помощи митохондрий в
клетках тела, КрФ (креатинфосфокиназа) начинает выполняться ресинтез
АТФ, который обеспечивается за счёт вновь образованных в митохондриях
энергоёмких молекул аденозинтрифосфата. АДФ и Ф вновь поступают в
митохондрию для образования новой молекулы АТФ и так далее по
циклическому принципу [38].
Чтобы синтезировать одну молекулу АТФ существует два
метаболических способа:
- аэробный гликолиз;
- окисление липидов кислородом.
Кислородные процессы связаны с поглощением положительно
заряженных ионов водорода отрицательными частицами. В МMB (медленных
мышечных волокнах) сердца и диафрагмы в большом количестве находится
фермент ЛДГ-Н (лактат - дегидрогеназа сердечного типа), который
способствует ускорению преобразования лактата в пируват. Из-за этого, при
функционировании ММВ, устранение лактата и отрицательно заряженных
ионов водорода протекает гораздо быстрее [39].
Увеличение в MB (мышечных волокнах) лактата и отрицательных
частиц H (водорода), приводит к ингибированию окисления липидов, а
интенсивное окисление жиров, в свою очередь, приводит к накоплению в
клетках мышечных волокон организма человека цитрата, который имеет
свойства угнетения ферментов гликолиза [22].
30
Главными индикаторами аэробной работоспособности служат:
МПК (максимально возможное потребление кислорода), скорость или
время аккумулирования МПК, а также продолжительность поддержания
работоспособности на предельных возможностях МПК. Тем не менее, в 80-ые
годы авторитетными иностранными учёными было доказано, что показатель
МПК имеет низкий предсказательный уровень, как фактор достижения
человеком значимых спортивных результатов на длинных дистанциях в
циклических видах спорта высших достижений. Более адекватно
информирующими сегодня считают характеристики работоспособности на
уровне аэробного и анаэробного порогов человека [22].
Главными факторами, ограничивающими развитие наибольшей
работоспособности, могут являться как общие показатели
производительности сердца - минутный объём крови, так и предельные
возможности мышечного аппарата организма [7].
Характеристика анаэробной производительности отображается при
помощи данных показателей:
- МКД (максимальный кислородный долг);
- мощность внутриклеточных анаэробных ферментных систем
организма;
- максимально возможные запасы энергоёмких веществ во всём
человеческом организме;
- степень развития компенсирующих механизмов, которые
обеспечивают поддержание внутренней саморегуляции и способности
сохранять общее постоянство работ всех основных жизненно необходимых
систем и своего состояния при помощи определённых автоматических
ответных реакций - гомеостазиса организма;
- текущий уровень тканевых адаптаций.
В целом, можно сделать вывод, что за энергетические запросы
организма отвечают и аэробные и анаэробные способы энергообеспечения
[38].
31
Совершенно необходимо знать о фундаментальной роли аэробных и
анаэробных способов обеспечения организма энергетическими запасами
соревновательной деятельности, ведь отношение данных путей транспортного
сообщения молекулами АТФ или энергообмена и определяет степень и
специфику главных физиологических изменений в организме спортсмена. Оно
даёт основания к тому или иному суждению относительно конкретной
специфичности тренировочных и соревновательных эффектов и процессов.
Это необходимо знать каждому тренеру и спортсмену, если они стремятся к
достижению наивысшего максимально возможного спортивного результата.
Качественная и количественная оценка фосфагенного, лактацидного и
окислительного способов энергообмена в организме человека выражается с
помощью трёх основных критериев: ёмкости, мощности и эффективности [38].
Относительные величины МПК (мл/мин/кг) на протяжении среднего и
старшего школьного возраста (10-17 лет) практически не изменяются. Это
связано с тем, что годовые приросты аэробных возможностей не превышают
приростов массы тела [22].
Повышается адаптация юношей и девушек к работе анаэробного
характера к выполнению циклической работы в зоне максимальной и
субмаксимальной мощности, силовых и скоростно-силовых упражнений [8].
В системе крови у детей среднего и старшего школьного возраста при
физических нагрузках часто возникает миогенный лейкоцитоз.
Большие мышечные нагрузки вызывают неадекватные реакции крови у
подростков – они снижают иммунитет организма. При этом в крови
наблюдается угнетение активности и снижение количества Т-лимфоцитов,
уменьшается количество иммунного белка гамма-интерферона, появляется
феномен исчезающих антител.
С увеличением возраста повышаются функциональные резервы
дыхательной системы. При работе на уровне МПК величина МОД (л/мин)
увеличивается по сравнению с состоянием покоя в возрасте 8-9 лет в 7-8 раз,
в 10-11 лет - в 9-11 раз, в 16-18 лет - в 10-12 раз. Однако эффективность
32
дыхания у подростков и в определенной мере у юношей еще мала. Несмотря
на возросший рабочий уровень легочной вентиляции, альвеолярный воздух у
подростков насыщается кислородом при вдохе меньше, чем у взрослых. Это
обусловлено менее глубоким дыхательным объемом, большим
относительным объемом вредного пространства, меньшей выносливостью
дыхательных мышц, отставанием роста грудной клетки (и соответственно
недостаточной величиной ЖЕЛ), незрелостью регуляторных процессов [7].
В связи с отмеченными особенностями растущего организма в процессе
физического воспитания требуется тщательное дозирование и
индивидуализация нагрузок, контроль над текущим состоянием детей.
Постепенное наращивание физических нагрузок в соответствии с
возрастными функциональными возможностями организма обеспечит
рациональное течение адаптационного процесса, сохранение здоровья детей.
1.5. Выводы по главе 1
Анализ литературы позволил установить особенности организма и
адаптации детей среднего и старшего школьного возраста к физической
нагрузке. Формирование организма человека сопровождается рядом анатомо-
морфологических, физиологических, биохимических, психологических
изменений. В процессе физического развития претерпевают изменения все
системы организма. Одним из важнейших средств, которое обеспечивает
полноценное и гармоничное физического развитие являются средства
физической культуры.
33
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методы исследования
Для решения поставленных задач были использованы следующие
методы исследования:
1. Анализ специальной литературы.
2. Антропометрическое исследование.
3. Кистевая динамометрия.
4. Спирометрия.
5. Педагогическое тестирование.
6. Методы математической статистики.
Анализ специальной литературы проводился для выявления
особенности и адаптации к физическим нагрузкам детей среднего и старшего
школьного возраста. Нами было проанализировано 58 источников.
Антропометрические методы проводились для оценки длины и массы
тела. На основе роста и веса рассчитывался расчет индекса массы тела. Обхват
груди измерялся для расчета индекса Пинье по следующей формуле: Индекс
Пинье = длина тела – (вес + окружность грудной клетки).
Кистевая динамометрия проводилась для оценки силы мышц
предплечья. Для этого использовался кистевой динамометр (рисунок 1)
Мегеон-34090 (Россия). У всех детей определялась сила доминантной руки.
Всем испытуемым предоставлялось по 3 попытки для каждой руки,
засчитывался наилучший показатель.