Лекция 24. Физиологическая характеристика физических упражнений и их классификация

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 23

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

(4 часа)

1. Общие принципы физиологической классификации физических упражнений.

1.1. Физиологическая характеристика поз.

1.2. Физиологическая характеристика движений.

2. Физиологическая характеристика динамической циклической работы разной мощности.

3. Классификация ациклических упражнений.

4. Физиологическая характеристика упражнений качественного значения.

5. Физиологическая характеристика ситуационных упражнений (переменной мощности).

1. Общие принципы физиологической классификации физических упражнений

Упражнение – совокупность движений, направленных на достижение определённой цели, то есть процесс многократного повторения определённой деятельности на фоне постоянного контроля её эффективности.

Движение – перемещение организма или отдельных его частей, включает в себя процессы осуществления двигательных актов и поддержание позы.

Двигательная активность (количество регулярно выполняемых движений) человека весьма разнообразна, поэтому необходима классификация физических упражнений, в том числе и спортивных. Физиологическая классификация объединяет в группы упражнения со сходными функциональными характеристиками. Принципы классификации могут быть различными. При аналитической классификации выбирается какой-то один определенный признак (классификатор), по которому все упражнения делятся на группы. Если в качестве классификаторов используются различные признаки – это аналитические (синтетические) классификации (табл. 1).

Таблица 1

Аналитические классификации физических упражнений

(С.Н. Кучкин, С.А. Бакулин, 2001)

Общепринятой в настоящее время считается классификация физических упражнений, предложенная В.С. Фарфелем (1970 год). В этой системе в силу многообразия и разнохарактерности физических упражнений применены различные критерии классификации:

КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

(по В.С. Фарфелю, 1970)

Двигательная деятельность человека проявляется в поддержании позы и выполнении моторных актов.

1.1. Физиологическая характеристика поз

Поза— это закрепление частей скелета в определенном положении. При этом обеспечивается поддержание заданного угла или необходимого напряжения мышц.

При сохранении позы скелетные мышцы осуществляют две формы механической реакции:

1. тонического напряжения;

2. фазных сокращений.

Основные позы, которые сопровождают спортивную деятельность, — это:

1. лежание - усилия мышц минимальны,

2. сидение - требует напряжения мышц туловища и шеи,

3. стояние - из-за высокого положения общего центра масс и малой опоры требует значительных антигравитационных усилий мышц-разгибателей задней поверхности тела,

4. с опорой на руки — наиболее сложные позы:

а. в позах «вис» и «упор» координация менее сложна, но требуются большие усилия мышц.

б. наибольшую сложность представляют стойки. В этом случае требуется не только большая сила мышц рук, но и хорошая координация при малой опоре и необычном положении вниз головой, которое вызывает у нетренированных лиц значительный приток крови к голове и массивную афферентную импульсацию от смещенных внутренних органов и от вестибулярного аппарата.

Поза является основой любого движения, обеспечивая опору работающим мышцам, выполняя фиксацию суставов в нужные моменты. Поддержание сложных поз в неподвижном положении или при движении обеспечивает сохранение равновесия тела.

1.2. Характеристика физических движений

В основе физиологической классификации физических упражнений лежат такие критерии как: мощность выполняемой работы, ее длительность, характер усилий, особенности работы мышц и управления движениями и др.

Характеристика физических движений представлена в таблице 2.

Таблица 2

Характеристика физических движений

Все указанные виды физических упражнений характеризуются перемещением тела или его частей в пространстве. Такая работа, связанная с движением, называется динамической.

Физиологическая классификация физических упражнений отличается от классификации, принятой в теории физического воспитания. Объясняется это тем, что в физиологии учитываются в первую очередь сдвиги, возникающие при работе в различных системах организма. Для теории же физического воспитания наиболее важным критерием является характер совершаемых движений и прилагаемых при этом усилий.

2. Физиологическая характеристика динамической циклической работы разной мощности

Между физиологической мощностью циклической работы и временем ее выполнения имеется определенная зависимость. Стандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов. В.С. Фарфель выделил четыре зоны относительной мощности циклических движений: максимальную, субмаксимальную, боль­шую и умеренную (табл. 3). Каждой зоне соответствует харак­терный механизм образования энергии с одной из 3 систем энергообеспечения: фосфагенная, лактацидная (гликолитическая) и кислородная.

Используя данные п. 2 лекции, заполните таблицу 3.

Таблица 3

Характеристика изменений в организме при работе

различной относительной мощности

1. Работа максимальной мощности

Предельное время выполне­ния упражнения 20-30 с. Удельные энергозатраты 4,0 ккал/с, об­щий расход энергии 80 ккал. Такая работа относится к анаэробным алактатным нагрузкам, т.е. ведущие системы энергообеспече­ния: фосфагенная 95 %, лактацидная – 5 %. Кислородный запрос большой и составляет 40–60 л/мин, но из-за того, что упражне­ние кратковременное, кислородный долг невелик и составляет не более 8 л. Минутный объем дыхания как и минутный объем крови составляют около 40 л/мин. Потребление кислорода незначительное. Короткий рабочий период недостаточен для заметных сдвигов в системах дыхания и кровообращения. Лактат крови 5–7 мМоль/л. Однако, в силу высокого уровня предстартового возбуждения ЧСС достигает высокого значения — до 200 уд мин. В результате активного выхода из печени углеводов в крови обнаруживается повышенное содержание глюкозы — гипергликемия.

Ведущими системами организма при работе в зоне максимальной мощности являются центральная нервная система и двигательный аппарат, так как требуется высокий уровень возбудимости и лабильности нервных центров и скелетных мышц, хорошая подвижность нервных процессов, способность к быстрому расслаблению мышечных волокон и достаточные запасы в них креатинфосфата. Утомление на­ступает из-за невозможности поддержания высокого темпа движений, т.е. с утомлением нервных центров, а значит со снижение сократительной активности быстрых ДЕ, за­держкой передачи возбуждения в синапсах, истощения фосфаге­нов, небольшого накопления молочной кислоты. Запасов АТФ и креатинфосфата хватает всего на 8-10 с работы. Восстановление 30–40 мин. Может возникнуть гравитационный шок.

Виды физических упражнений: спринтерский бег, плавание 50 м, велогонка 200 м с хода.

2. Работа субмаксимальной (ниже максимальной) мощности

Продолжительность от 20-30 с до 3-5 мин. Сюда относятся нагрузки анаэробно-аэробного характера. С увеличением дистанции скорость локомоций в этой зоне резко падает, и, соответственно, быстро снижаются единичные энерготраты, зато суммарные энерготраты возрастают. Удельные энергозатраты 2,5 - 0,8 ккал/с, общий расход энергии до 200 ккал. Энергетические системы, участвующие в работе: фосфагенная – 20 %, лактацидная 55 - 40 %, кислородная 25 - 12 %. Потребление кислорода к концу работы может достигать 95 - 100 % от МПК, кислородный запрос равен 25 - 12 л. Работа мышц осуществляется при максимально возможном кислород­ном долге, который может достигать 24 - 26 литров, при этом от 66 до 84 % его составляет лактатная фракция, что обусловлено накоплением в организме огромных количеств молочной кислоты – до 250–300 мг % и выше.

Покрытие энерготрат преимущественно за счет анаэробных реакций гликолиза при водит к предельному нарастанию концентрации лактата в крови, которая увеличивается по сравнению с уровнем покоя в 25 раз. В этих условиях рН крови снижается до 6,4. Снижение внутриклеточного рН нарушает клеточные процессы производства энергии и сокращения мышц. В частности, сниже­ние рН ниже 6,9 притормаживает процесс гликолиза и производ­ство АТФ, а при рН 6,4 расщепление гликогена прекращается, вы­зывая резкое снижение количества АТФ в мышцах. Кроме того, из мышечных волокон вытесняется кальций, что снижает сокра­тительные способности мышц. Все это требует наличия у спор­тсменов своеобразного, сложно тренируемого психофизиологи­ческого качества – «умения терпеть». У нетренированных людей при такой величине рН может развиться ацидотическая кома.

Работа сердца нарастает до максимальной, ЧСС составляет 180 - 200 уд/мин. Систолическое АД достигает 180 - 200 мм рт. ст., диастолическое не изменяется или немного повышается. Систолический объем крови по сравнению с уровнем покоя повышается очень сильно. МОК к 4-5-й мин работы может увеличиваться до 30–35 л/мин, легочная вентиляция – 100–150 л/мин. Утомление воз­никает из-за накопления лактата, сдвига рНи кислородного долга. Утомляется нервная система (торможение активности нервных цен­тров, снижение сократительной способности мышц). Отодвинуть наступление утомления при выполнении работы позволяют буфер­ные системы мышц и крови. Емкость буферной системы мышц не­велика и позволяет нейтрализовывать протоны в течение 10–15 с. Щелочные резервы крови предохраняют ее от закисления, глав­ная роль при этом принадлежит бикарбонатному буферу.

Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности являются кислородтранспортные системы — кровь, кровообращение и дыхание, а также центральная нервная система, роль которой очень велика, так как она должна управлять движениями, осуществляемыми с очень высокой скоростью, в условиях недостаточного кислородного снабжения самих нервных центров.

Восстановление 1,5–2 часа. После нагрузки со средними зна­чениями рН в артериальной крови около 6,9 нормализация пока­зателей наблюдается: рН артериальной крови — через 1 ч, уровня глюкозы в артериальной крови – через 3 ч, концентрации глюкозы в мышечной ткани – через 3 дня.

Виды физических упражнений в зоне субмаксимальной мощности: бег 400, 800, 1000 и 1500 м; плавание 100, 200, 400 м; бег на коньках 400, 500, 1500, 3000 м; велогонки 300, 1000, 2000, 3000 и 4000 м.

3. Работа большой мощности

Продолжительность от 5-6 мин до 20-30 мин. При работе большой мощности деятельность вегетативных систем организма, усиливаясь в первые минуты, затем поддерживается на относительно постоянном уровне. Работа в этой зоне мощности характеризуется как аэробно-анаэробная. Особенное значение здесь, наряду с гликолитическим энергообразованием, цимеют реакции окисления углеводов. Системы энергообеспечения: фосфагенная 5–10 %, лакта­цидная 15–20 %, кислородная 70–80 %. Максимальное усиление функций кардиореспираторной системы обеспечивает достижение организмом спортсмена МПК. Потребление кислорода 85–95 % от МПК. Однако кислородный долг, составляя 10-30% от запроса - 12л, при большой длительности работы достигает к концу дистанции большой величины. Этим объясняется высокая концентрация лактата в крови и заметное снижение рН крови.

Ведущее значение в зоне большой мощности имеют функции кардиореспираторной системы, а также системы терморегуляции и желез внутренней секреции. Уже на первых минутах работы частота дыхания устанавливается на постоянном уровне, характерном для данного спортсмена. Минутный объем дыхания может достигать 130 -160 л/мин.

На протяжении дистанции наблюдается стабилизация показателей потребления кислорода, дыхания и кровообращения, хотя полного удовлетворения потребления кислорода во время работы не происходит, т, е. устанавливается кажущееся устойчивое состояние. Сдвиг рН 7,2–7,3, максимальная работа сердца. ЧСС сохраняется достаточно постоянно на оптимальном рабочем уровне – 180 - 200 уд мин. Систолическое АД достигает 180 - 200 мм рт. ст., диастолическое немного снижается. Систолический объем крови составляет 120 - 160 мл. Минутнй объем кровотока возрастает до 25-35 л/мин, а иногда и больше. Единичные энерготраты — невысоки, но суммарные энерготраты достигают 750-900 ккал.

Для работы в этой зоне характерно ложное устойчивое состояние по потреблению кислорода. Источником энергии при работе яв­ляется гликоген мышц, и чем интенсивнее работа, тем больше ско­рость расходования мышечного гликогена. Наибольшее истощение гликогена отмечается в мышцах, наиболее активно участвующих в работе. К моменту отказа от работы содержание гликогена в рабо­тающей мышце близко к нулю.

Работа большой мощности вызывает усиленное потоотделение. Потеря организмом воды с по́том приводит к тому, что образование мочи почками уменьшается. Удельный вес мочи после финиша повышен: в ней содержится молочная кислота и другие продукты обмена веществ. Нередко после окончания дистанции в моче появляется белок. После напряженных соревнований белок может выделяться с мочой в течение 1 - 2 суток.

Причинами утомления при работе большой мощности являют­ся истощение гликогена мышц, утомление кислородтранспортной системы, кислородный долг. Восстановление длится 1–2 дня.

Виды физических упражнений в зоне большой мощности: бег 2, 3, 5, 10 км; плавание 800, 1500 м; бег на коньках 5, 10 км; велогонки 5, 10, 20 км; лыжные гонки — 5, 10 км: гребля—1.5,2 км и др.

4. Работа умеренной мощности

Продолжительность работы от 30-40 мин до нескольких часов. Термин "умеренная" - условный (относительно низкий темп движений при очень тяжелой работе, которая нередко приводит к крайнему истощению).

Деятельность вегетативных систем организма, усиливаясь в первые минуты, затем поддерживается на относительно постоянном уровне, который значительно ниже максимальных величин. В связи с этим значительно увеличивается выход крови из депо, в ней увеличивается содержание форменных элементов и гемоглобина. Этому способствует также усиленная работа красного костного мозга и обильное потоотделение - кровь густеет.

Энергообеспечение осуществляется почти исключительно аэробным путем, причем по мере расходования глюкозы происходит переход на окисление жиров. Единичные энерготраты — незначительны, зато суммарные энерготраты огромны — до 2-3 тыс. ккал и более.

Системы энергообеспечения: лактацидная система 5 %, кислородная 95 %. Кислородный запрос 5 л/мин, потребление кис­лорода составляет 55–80 % от МПК, кислородный долг до 4 литров, а концентрация лактата почти не превышает нормы. Для работы в этой зоне характерно истинное устойчивое состояние по потреблению кислорода.

Сдвиги показателей дыхания и кровообращения ниже максимальных. ЧСС держится на уровне 160-180 уд мин. Систолическое давление равно 160 - 180 мм рт.ст., а диастолическое - 60 - 70 мм рт.ст. К концу работы АД может снижаться. Систолический объем крови не превышает 120 - 140 мл, а МОК составляет 20 - 25 л.

Несмотря на переключение окислительных процессов на утилизацию жиров, на дистанции продолжается расход углеводов. Это приводит к уменьшению почти в 2 раза содержания в крови глюкозы — явлению гипогликемии. Возникает проблема сохранения уровня концентрации глюкозы крови, до­статочного для поддержания деятельности головного мозга. Это резко нарушает функции ЦНС, координацию движений, ориентацию в пространстве, а в тяжелых случаях вызывает потерю сознания. К тому же длительная монотонная работа приводит также к запредельному торможению ЦНС, называемому еще охранительным торможением, так как оно, снижая темп движения или прекращая работу, предохраняет организм спортсмена, в первую очередь нервные клетки, от разрушения и гибели.

В развитии утомления большое значение имеет истощение запасов гликогена печени, истощение гуморальной регуляции, а также нарушение терморегуляции (повышение температуры до 39-40 ^оС, что может вызвать критическое повышение температуры тела, потеря воды и солей. Истощение ограниченных запасов гликогена печени и снижение содержания глюкозы в крови вынуждает мышцы еще более интенсивно исполь­зовать мышечный гликоген.

Резервы выносливости также связаны с большой нагрузкой на кислородтранспортную систему и развитие утомления обу­словлено снижением производительности миокарда. В энергоо­беспечении работы умеренной мощности большую роль играют жиры, вследствие чего образуются недоокисленные продукты их расщепления (кетоновые тела) и вызывают развитие утомления. Длительность восстановления зависит от индивидуальных осо­бенностей и колеблется от 7 до 14 дней.

Ведущее значение в зоне умеренной мощности имеют большие запасы углеводов, предотвращающие гипогликемию, и функциональная устойчивость ЦНС к монотонии, противостоящая развитию запредельного торможения.

Сюда входят сверхдлинные беговые дистанции - 15, 20, 30 км, марафон 42195 м; шоссейные велогонки -100 км и более, лыжные гонки - 15, 30, 50 км и более, спортивная ходьба на дистанциях от 10 до 50 км, гребля на байдарках и каноэ — 10000 м, сверхдлинные заплывы и пр.

Циклические упражнения подразделяются на два класса: анаэробные и аэробные.

1. Анаэробные упражнения характеризуются тем, что проходят в режиме дефицита кислорода в мышцах. Однако при дефиците кислорода упражнения не могут быть продолжительными, поэтому анаэробные упражнения, как правило кратковременные. Сюда относятся легкоатлетические и конькобежные спринтерские дистанции. Причем, чем короче дистанция, тем выше мощность упражнения. Различают анаэробные упражнения максимальной, околомаксимальной и субмаксимальной мощности.

2. Аэробные упражнения характеризуются нормальным снабжением мышц кислородом. Считается, что упражнение аэробное, если преодолен порог анаэробного обмена (ПАНО). Чем тренированнее спортсмен, тем выше уровень ПАНО. Уровень ПАНО обозначается чаще всего в процентах от максимального потребления кислорода (МПК). У нетренированных людей уровень ПАНО 40 – 45 % от МПК, а у высококлассных спортсменов – 55 – 60 %, а иногда 70 %.

Аэробные упражнения подразделяются на пять классов: малой, средней, субмаксимальной, околомаксимальной и максимальной аэробной мощности. Упражнения малой аэробной мощности – это прогулки в невысоком темпе, средней аэробной мощности – это бег трусцой. А вот три последних класса – это бег на длинные дистанции, стайерские конькобежные дистанции, плавание свыше 400 м, академическая гребля и гонки на велосипеде свыше 4 км.

3. Физиологическая классификация ациклических упражнений

Стереотипные ациклические движения – это однократные, имеющие четкое завершение и состоящие из определённой по­следовательности элементов разнообразные движения, в кото­рых проявляется максимум силы, скорости или точности движе­ний. Это все виды единоборств, спортивные игры, гимнастика, фигурное катание и т. д.

Для этих движений характерны:

1. Переменная мощность работы, сопряженная с постоянными изменениями структуры двигательных действий и направления движений.

2. Изменчивость ситуации, сочетаемая с дефицитом времени.

3. Малая производительность.

Нестандартные упражнения условно делятся на три группы: скоростно-силовые, собственно-силовые и прицельные движения.