Анатомо-морфологическое строение организма

Правильная организация процесса физического воспитания и спор­тивной тренировки предопределяет необходимость знаний о строении человеческого тела, закономерностях деятельности составляющих его организма при функциональном обеспечении движений человека. Без этого невозможно обоснованно осуществлять подбор физических уп­ражнений, определять их объем и интенсивность с учетом задач учеб­но-тренировочного занятия. Особенно это важно при самостоятель­ных тренировках.

В настоящее время анатомо-морфологическое строение организма человека общепринято изучать и излагать в следующей последова­тельности: клетки, ткани, органы, системы.

Клетка

Единство организма человека с внешней средой проявляется преж­де всего в постоянно непрекращающемся обмене веществ и энергии.

Постоянный обмен веществ и энергии выражается, с одной стороны, процессами ассимиляции — усвоением поступающих в организм пита­тельных веществ и кислорода, которые сопровождаются накоплением в организме потенциальной энергии, с другой стороны, процессами дис­симиляции — постоянным распадом усвоенных сложных химических веществ на более простые с высвобождением химической энергии, кото­рая затем переходит в биоэлектрическую, тепловую, механическую.

Эти важнейшие для организма процессы жизнедеятельности осу­ществляются в элементарной живой системе — клетке. Она является основой зарождения,

развития, саморегуляции, существования лю­бых живых организмов. Клетка способна автоматически настраивать­ся на оптимальный режим работы в непрерывно меняющихся услови­ях функционирования. Например, в ситуациях, когда современной электронно-вычислительной машине требуется 30 ч для расчета необ­ходимого режима обменных процессов в клетке (при 1000 операциях в 1 с), клетка реагирует почти мгновенно.

В организме человека насчитывается более 100 трлн регулярно об­новляющихся клеток. Клетки разнообразны по своим размерам, форме и функциям. Определенные группы клеток специализированы. Основная часть любой клетки — ядро и цитоплазма.

В ядре клетки расположены нитевидные образования — хромосо­мы, которые являются носителями наследственных задатков организ­ма, передающихся от родителей.

В цитоплазме — полужидкой внутренней среде клетки, где проис­ходит химическое взаимодействие различных веществ и кислорода, — расположены мельчайшие структуры — органоиды. В их разновиднос­тях образуются белки и другие вещества, служащие источником энер­гии, играющие главную роль в осуществлении функций клетки. Клет­ка покрыта мембраной, состоящей из нескольких слоев молекул и обеспечивающей избирательную проницаемость веществ. Через мем­брану находящиеся в межклеточном пространстве в растворенном со­стоянии питательные вещества, соли, а также кислород проникают в клетку. Через нее же удаляются из клетки вещества, которые образу­ются в результате протекающих в ней реакций.

Основное жизненное свойство клетки — это обмен веществ, или метаболизм. То есть клетка обладает сложными и эффективными си­стемами превращения одного вида энергии в другой. Химическая энергия может превращаться в механическую работу при сокращении клетки, в электрическую — при проведении нервного импульса или в другой химический процесс, связанный с ростом и делением самой клетки. В конце концов, энергия переходит в виде тепла во внешнюю среду. Образно говоря, каждая клетка организма представляет собой одновременно фабрику по переработке веществ, поступающих в орга­низм; электростанцию, вырабатывающую биологическую энергию; компьютер и множительный аппарат с большим объемом хранения и выдачи наследственной информации.

Повышение двигательной активности человека создает для каж­дой клетки, участвующей в обеспечении процесса движения (через увеличение количества нервных связей между клетками, определяю­щих ритмику биохимических процессов, через увеличение поступле­ния из межклеточной жидкости питательных веществ и кислорода), дополнительные условия и возможности для:

•деления и размножения клеток (роста тканей);

• выработки дополнительной энергии;

• активации выведения из клеток и организма продуктов распада после биохимических процессов.

Сохраняя свою относительную автономию, клетка входит в состав той или иной тканевой системы.

Ткань

Это совокупность клеток, имеющих одинаковое строение, функ­цию. В зависимости от функциональной специализации выделяют четыре вида тканей.

Эпителиальные ткани обеспечивают обмен веществ между орга­низмом и окружающей средой, а также выполняют защитную и тер­морегуляционную функции.

Соединительные ткани объединяют хрящевую, костную, собственно соединительную ткань; они выполняют пластическую, защитную и меха­ническую (опорную) функции и играют важную роль в питании тканей.

Нервная ткань состоит из различных нервных клеток, обеспечиваю­щих восприятие, трансформацию и проведение возбуждений. Она про­низывает каждую клетку и эпителиальной, и соединительной, и мышеч­ной ткани, является проводником центральной нервной системы (ЦНС), в том числе и при управлении каждым движением человека.

Мышечная ткань устроена очень сложно. В простейшем изложе­нии это выглядит следующим образом. Мышца имеет волокнистую структуру. Каждое ее волокно — это мышца в миниатюре. Основа мышцы — белки, главные свойства — возбудимость и сократимость. Возбуждение мышечных волокон представляет собой сложную систе­му энергетических, химических, структурных и иных изменений в клетках, обеспечивающих специфическую работу мышечной ткани.

В процессе мышечного сокращения потенциальная химическая энергия переходит в потенциальную механическую энергию напряже­ния и кинетическую энергию движения. Работа мышц, движение от­дельных частей тела происходит именно в результате способности клеток мышечной ткани переходить в состояние возбуждения и сокращения.

Кровь — жидкая ткань, которая может выступать и как самостоя­тельная физиологическая система. Кровь, циркулирующая в кровенос­ной системе, обеспечивает жизнедеятельность клеток и тканей организ­ма. Кислород в клетки и ткани доставляется только кровью, и только кровью из тканей уносятся образующиеся в них продукты окисления.

Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: красных кровяных телец (эритроцитов), белых кровяных телец (лейко­цитов), кровяных пластинок (тромбоцитов). В 1 мл крови в норме со­держится 4,4—5 млн эритроцитов, 6—8 тыс. лейкоцитов, 200—300 тыс. тромбоцитов (рис. 3.3).

Эритроциты — клетки, почти полностью заполненные особым бел­ком — гемоглобином. Гемоглобин способен давать нестойкое соедине­ние с кислородом (оксигемоглобин, имеющий яркий алый цвет), что позволяет крови транспортировать кислород из легких к тканям тела. Именно гемоглобин является тем «вагончиком», который перевозит кислород по всему организму. Малый размер эритроцитов позволяет им проходить по тончайшим кровеносным сосудам — капиллярам. Эрит­роциты участвуют и в переносе углекислого газа из тканей в легкие.

Физические упражнения способствуют увеличению количества гемо­глобина в эритроцитах и количества эритроцитов в крови, что повышает кислородную емкость крови и ее транспортабельность в организме.

Лейкоциты — белые кровяные тельца, выполняют преимущественно защитную функцию. Они могут выходить из кровяного русла непосред­ственно в ткани тела в пораженном его участке и там уничтожать ино­родные для организма белки, в том числе болезнетворные микробы.

Тромбоциты значительно меньше эритроцитов. Они играют важ­ную роль в сложном процессе свертывания крови при повреждениях какой-либо из тканей.

В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, пита­тельные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также со­держатся продукты распада, удаленные из тканей.

При движении крови по капиллярам, пронизывающим все ткани, через их полупроницаемые стенки постоянно просачиваются в меж­тканевое пространство часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Кровь непре­рывно отдает в межтканевую жидкость питательные вещества, ис­пользуемые клетками, и поглощает вещества, выделяемые ими. Здесь же, между клетками, расположены мельчайшие лимфатические сосу­ды. Некоторые вещества межтканевой жидкости просачиваются в эти сосуды и образуют лимфу, которая выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, участвует в перераспределении жидкости в организме, доставляет жиры к клет­кам тканей, поддерживает нормальное протекание процессов обмена веществ в тканях, удаляет из организма болезнетворные микроорга­низмы. Лимфа по лимфатическим сосудам возвращается в кровь, в венозную часть сосудистой системы.

Количество крови составляет 7—8% массы тела человека. (Напри­мер, в организме человека весом 70 кг содержится 5—6 л крови.) В по­кое 40—50% крови выключается из кровообращения и находится в «кровяных депо»: в печени, селезенке, в сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при активной мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение. Наибольший объем крови рефлекторно направляется к работающему органу. Все это регулируется центральной нервной системой.

Органы

Это части организма, выполняющие определенную функцию (сердце, легкие, почки и т.д.).

Орган имеет свою, только ему свойственную форму и положение в организме. Он может состоять из нескольких тканей, но, как правило, одна из них играет первостепенную роль. Так, преобладающая ткань кости — костная, главная ткань мускула — мышечная и т.д. В то же время в каждом органе есть соединительная, нервная и эпителиаль­ная (например, кровеносные сосуды) ткани. Каждый из органов явля­ется составной частью одной из физиологических систем организма. Поэтому, рассматривая преимущественно двигательную сферу жизне­деятельности человека, будет целесообразнее освещать строение и ра­боту отдельных органов совместно с работой всей системы, в которую входит этот орган.

Системы органов

Органы, объединенные определенной физиологической функци­ей, составляют физиологическую систему.

Различают следующие физиологические системы: опоры и движе­ния (костная и мышечная), кровеносную, дыхательную, нервную, по­кровную, пищеварительную, выделительную, половую, эндокринную.

В обеспечении двигательной активности человека практически за­действованы почти все физиологические системы. Однако определяю­щими являются первые четыре из перечисленных выше физиологиче­ских систем. Понимание функций и работы этих систем — одно из условий осмысленного выполнения физических упражнений при физ-культурно-спортивных или жизненно-бытовых физических нагрузках.

Объединение различных органов и систем для решения какой-ли­бо функциональной задачи называют функциональной системой. На­пример, быстрый (или длительный) бег может быть обеспечен функ­циональной системой, включающей большое число различных органов и систем: нервную, органы движения, дыхания, кровообра­щения, потоотделения и др.

Система опоры и движения

Эта система объединяет в себе две подсистемы — костную и мы­шечную, она состоит из большого числа парных и непарных костей, мышц, связок, мышечных сухожилий.

Кости, соединяясь между собой различными суставами, образуют скелет — опору человеческого тела (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Скелет человека. Вид спереди: 1 — череп, 2 — позвоночный столб, 3 — ключица, 4 — ребро, 5 — грудина, 6 — плечевая кость, 7 — луче­вая кость, 8 — локтевая кость, 9 — кости запястья, 10 — пястные кости, 11 — фаланги пальцев кисти, 12 — под­вздошная кость, 13 — крестец, 14 — лобковая кость, 15— седалищная кость, 16 — бедренная кость, 17 — надколенник, 18 — большеберцовая кость, 19 — мало­берцовая кость, 20 — кости предплюсны, 21 — плюсне­вые кости, 22 — фаланги пальцев стопы

Кости скелета состоят преимущественно из костной ткани, пронизанной кровеносными, лимфатическими сосудами и волокнами нервной ткани. При любых положениях тела (стоянии, сидении, лежании) все органы опираются на кости. Главной опорой скелета служит позвоночный столб, состо­ящий из 33—34 отдельных позвонков с межпозвоночными хрящевы­ми дисками. В этом и состоит опорная функция скелета.

Скелет выполняет и защитные функции, ограждая жизненно важные внутренние органы от внешних механических воздействий (кости черепа, грудная клетка, кости таза). Кроме того, некоторые части скелета — по­звоночник с его функциональными изгибами и суставы нижних конечно­стей — совместно с мышцами осуществляют амортизационные функции при ходьбе, беге, прыжках, оберегая мозг человека и его внутренние орга­ны от неблагоприятных длительных или сильных толчков и сотрясений.

Двигательные функции системы опоры и движения реализуются посредством взаимодействия костей скелета, его суставов, по сути являющихся рычагами, и мышц. Большинство костей, соединяющихся между собой связками и мышечными сухожилиями, образуют суста­вы (конечности, позвоночник и др.). Сустав (рис. 3.5) полностью за­ключен в суставную сумку, стенки которой выделяют синовиальную жидкость, выполняющую роль смазки.

Главная функция суставов — осуществление движений. Наряду с этим они выполняют роль своеобразных тормозов, гасящих инерцию движения, что позволяет производить мгновенную остановку после бы­строго движения. Отсутствие достаточной двигательной активности мышц, окружающих кости и прилегающих к суставам, приводит к нару­шению обмена веществ в костной ткани и потере их прочности, а в сус­тавах — к разрыхлению суставного хряща, к изменению суставных по­верхностей, к появлению болевых ощущений.

Мышцы. У человека насчитывается более 600 мышц. Они составля­ют у мужчин 35—40% веса тела (у спортсменов 50% и более), у жен­щин несколько меньше.

Мышечная система обеспечивает движение человека, вертикаль­ное положение тела, фиксацию внутренних органов в определенном положении, дыхательные движения, усиление тока крови и лимфы

(«мышечный насос»), теплорегуляцию организма вместе с другими системами.

При работе мышцы развивают опреде­ленную силу, которую можно измерить. Многие скелетные мышцы обладают зна­чительной силой, способной преодолеть даже вес собственного тела. Систематиче­ская направленная тренировка увеличи­вает силу мышц, главным образом, за счет увеличения и утолщения мышечных во­локон. Топография основных групп ске­летных мышц представлена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Главные мышцы человека (по Г.С. Решетникову):

I - мышцы, осуществляющие движения кисти и пальцев; 2 - двуглавая мышца плеча; 3 - трехглавая мышца плеча; 4-lельтовидная мышца; 5 - большая грудная мышца; 6 - большая круглая мышца; 7 - широчайшая мышца спины; 8 - трапециевидная мышца; 9 - передняя зубчатая мышца; 10 - грудино-ключично-сосцевидная мышца;

II - лестничные мышцы; 12 - прямая мышца живота; 13 - наружная косая мышца;
14 — большая ягодичная мышца; 15 — двуглавая мышца бедра; 16 — полусухожильная
мышца; 17 — мышца-натягиватель широкой фасции бедра; 18 — портняжная мышца;
19 — четырехглавая мышца бедра; 20 — приводящие мышцы бедра; 21 — трехглавая
мышца голени (21А — икроножная мышца. 21Б — камбаловидная мышца); 22 — передняя
большеберцовая мышца; 23 — мышцы стопы

При совершенствовании своих сило­вых возможностей важно знать не толь­ко анатомическую топографию мышц, но и точки прикрепления тренируемых мышц к костям скелета. Это позволяет избирательно подбирать тренировочные упражнения — например, на сгибание или разгибание отдельных частей тела, или на пронацию (поворот внутрь), супинацию (поворот наружу) отдельных конечностей или их частей.

Кровеносная (сердечно-сосудистая) система Кровеносная система состоит из сердца и сети кровеносных сосу­дов. Ее функция — обеспечение непрерывной доставки к каждой клетке, ткани, органу питательных веществ, кислорода и гормонов, а также освобождение организма от ненужных веществ — углекислого газа и других продуктов внутреннего обмена. С сосудистой системой связаны также селезенка («депо крови») и красный костный мозг, яв­ляющийся органом кровотворения.

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Левый желудочек сердца и правое предсердие обслу­живают большой круг кровообращения, а правый желудочек и левое предсердие — малый. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвра­щается в виде венозной крови в правое предсердие. Из правого пред­сердия кровь переходит в правый желудочек, и оттуда, из правого же­лудочка, начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщаясь кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь переходит в левый желудочек и оттуда снова в большой круг кровообращения.

Сердце — центральный орган кровеносной системы, который соеди­нен с кровеносными сосудами различного диаметра. Функция серд­ца — прогонять кровь по сосудам, чтобы обеспечить газообмен между клетками и внешним воздухом. Вес сердца здорового человека — 300— 500 г по 5—7 г на килограмм веса в зависимости от тренированности. По существу, сердце — это четырехкамерный насос, делящийся на две половины — левую и правую, каждая из которых состоит из предсердия и желудочка, соединенных между собой клапанами, обеспечивающими свободное поступление крови из предсердия в желудочек, но препят­ствующими его обратному току. Оно ритмично сокращается и гонит кровь по сосудам ко всем органам и тканям организма.

Сердце — автоматическое устройство с внутренней автономной иннервацией. Однако на его работу существенное регулирующее воз­действие оказывает и центральная нервная система: непосредственно это воздействие ветви блуждающего нерва (замедляет деятельность сердца) и симпатического (ускоряет). Ритмика сердечных циклов состоит из трех фаз: сокращения пред­сердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Вре­менные соотношения этих трех фаз во многом зависят от развития и тренированности сердечной мышцы и от аналогичного состояния кро­вяного русла (аорты, артерий, ка­пиллярной сети и венозных сосу­дов). Движение крови в сосудах обусловлено силой и частотой сокращений сердца и тонусом кро­веносных сосудов, от которых зависит давление крови в артери­альной системе. Частота сердеч­ных сокращений у здорового взрослого человека составляет 60— 80 ударов в минуту.

Двигательная активность человека, занятия физическими упражнениями, спортом оказывают существенное влияние на развитие и состояние сердца. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь
сильно в тренировке и не поддается ей столь легко, как сердце. Работая

с большой нагрузкой при выполнении спортивных и трудовых физичес­ких упражнений, сердце неизбежно тренируется. Оно приспосабливает­ся к переброске намного большего количества крови, чем это может сде­лать сердце нетренированного человека. В процессе регулярных занятий физическими упражнениями, как правило, происходит увеличение мас­сы сердечной мышцы и размеров сердца (табл. 3.1).

Показателями работоспособности сердца являются, в первую оче­редь, частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови (подробнее об этом см. гл. 4).

Сеть кровеносных сосудов. Кровь в организме под воздействием ра­боты сердца находится в постоянном движении, которое называется кровообращением. Оно осуществляется по обширной сети кровенос­ных сосудов: отходящая от сердца аорта переходит в артерии, артериолы и заканчивается мельчайшими капиллярами, через которые кислород и питательные вещества попадают в ткани. По венам кровь возвращается в сердце под воздействием разности давлений в артери­ях и венах, которое обеспечивает непрерывный ток крови по крове­носным сосудам.

Артерии — кровеносные сосуды, по которым кровь движется от сердца, имеют плотные упругие мышечные стенки. Самые мелкие ар­терии разветвляются на микроскопические сосуды — капилляры, про­низывающие весь организм. Их толщина в 10—15 раз тоньше человече­ского волоса, и они охватывают все ткани тела. Например, в 1 мм работающей скелетной мышцы действует около 3 тыс. капилляров. Ес­ли все капилляры человека уложить в одну линию, то ее длина составит 100 тыс. км. Капилляры имеют тонкие полупроницаемые стенки, через которые во всех тканях организма осуществляется обмен веществ. В состоянии покоя или малой двигательной активности значительная часть ка­пилляров не участвует в кровообращении. Из ка­пилляров кровь переходит в вены — сосуды, по ко­торым она движется к сердцу. Вены имеют тонкие и мягкие стенки и клапаны (в магистральных ве­нах конечностей туловища), которые пропускают кровь только в сторону сердца.

Движению крови по сосудам способствует дея­тельность окружающих их мышц («мышечный на­сос»). Сокращаясь и расслабляясь, мышцы то сдавливают сосуды, то дают им расправиться и тем самым проталкивают кровь по направлению от сердца (в артериях) и к сердцу (ввенах), так как движению крови в противоположную от сердца сторону препятствуют клапаны, имеющиеся в ве­нозных сосудах (рис. 3.8).

Чем чаще и полнее со­кращаются и расслабляются мышцы, тем большую помощь сердцу оказывает «мышечный насос». Особенно эффективно он работает при ходьбе, беге, беге на лыжах, на коньках, при плавании и т.п. «Мышечный насос» способствует более бы­строму отдыху сердца после интенсивной физической нагрузки.

Постоянная физическая работа, регулярные физические упражне­ния благоприятно сказываются и на системе кровообращения, так как способствуют снижению тонуса стенок сосудов, расширению со­судов и всего кровяного русла, в том числе и за счет вовлечения в кро­вообращение резервной части капиллярной сети. Умственная работа, равно как и нервно-эмоциональное напряжение, наоборот, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже к спазмам. Такая реакция особенно свойственна сосудам сердца и мозга.

Дыхательная система

Дыхательная система участвует в обеспечении организма кислоро­дом и в освобождении его от углекислого газа (рис. 3.9). Воздух посту­пает сначала в носовую (ротовую) полость, затем в носоглотку, гор­тань и дальше в трахею. Трахея в нижней своей части делится на два бронха, каждый из которых, входя в легкие, древовидно разветвляется.

Конечные мельчайшие развет­вления бронхов (бронхиолы) пере­ходят в закрытые альвеолярные ходы, в стенках которых имеется большое количество шаровидных образований — легочных пузырь­ков (альвеол). Каждая альвеола окружена густой сетью кровенос­ных капилляров. Именно здесь происходит газообмен между кровью и атмосферным воздухом легких. Общая поверхность всех легочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м².

Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспор­тируется к легким, а затем выводится из организма во время выдоха. Об­мен воздуха в легких происходит в результате дыхательных движений грудной клетки. Через каждые 3—4 с у человека под влиянием импуль­сов, поступающих из ЦНС, происходит сокращение дыхательных мышц — диафрагмы и наружных межреберных мышц. В результате объ­ем грудной клетки увеличивается. В легкие засасывается порция возду­ха, происходит вдох. Выдох в покое производится пассивно, при рас­слаблении мышц, осуществлявших вдох, так как грудная клетка под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается, и воздух из легких выталкивается. При интенсивной физической работе в выдохе дополнительно участвуют мышцы брюшного пресса, внутрен­ние межреберные и другие скелетные мышцы.

Деятельность дыхательной системы через ЦНС строго координи­руется с другими системами. Если, например, при физической работе повышается частота дыхания, то соответственно возрастает частота сердечных сокращений (ЧСС).

Частота и глубина дыхания (совместно с сердечно-сосудистой си­стемой) влияют на приток крови в легких. В норме на 6—9 л воздуха, проходящих через легкие за 1 мин, приходится около 5 л крови. При нарушении акта дыхания приток крови может уменьшиться, снижает­ся насыщение ее кислородом.

Систематические занятия физическими упражнениями укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению подвижности (экскурсии) и объема грудной клетки, вовлекают в дыхательный про­цесс дополнительное число альвеол, так как далеко не все из них задействованы в состоянии покоя. Все это существенно повышает ре­зервные возможности дыхательной системы, повышает работоспо­собность организма человека.

Нервная система

Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферических отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). ЦНС координирует деятельность различных органов и систем орга­низма. Процессы, протекающие в ЦНС, лежат в основе как двига­тельной, так и всей психической деятельности человека.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных импульсов функцию. Главным «исполнителем» спинного мозга является сеть соматической нервной системы, инервирующей произвольную (скелетную) мускулатуру и обеспечивающей общую чувствительность тела и отдельных органов чувств. Тонус центров спинного мозга регулируется высшими отделами ЦНС, находящими­ся в головном мозге.

Специализированным отделом нервной системы, регулируемым корой больших полушарий, является вегетативная нервная система. В отличие от соматической, вегетативная нервная система автономно регулирует деятельность внутренних органов — дыхания, кровообра­щения, выделения, размножения, желез внутренней секреции, регу­ляции обмена веществ, термообразования, а также участвует в форми­ровании эмоциональных реакций (страх, гнев, радость). Деятельность вегетативной нервной системы в основном непроизвольна и сознани­ем непосредственно не контролируется.

Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Согласно современным представлениям, в коре голов­ного мозга насчитывается свыше 14 млрд клеток и 100 тыс. млрд межкле­точных связей. Это система высшей сложности, определяющая физичес­кую, интеллектуальную и духовную сущность человека. Мозг человека— необозримое множество нервных цепей, соединенных в невероятную схему движений, мышления, генерирующую мощность до 20 Вт, способ­ную хранить в себе до 1 000 000 000 000 000 бит информации.

Кора больших полушарий головного мозга — наиболее молодой в филогенетическом отношении отдел ЦНС по сравнению со спинным мозгом и его функциями. Именно этим объясняется определенная неустойчивость функций головного мозга (например, умственная де­ятельность) по сравнению с рефлекторными действиями двигатель­ных нервных клеток спинного мозга, непосредственно обеспечиваю­щих физические нагрузки человека.

Мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы. Составляя всего около 2% массы тела челове­ка, мозг поглощает 18—25% потребляемого всем организмом кислорода и очень чувствителен к его недостатку. В этом случае возникает слабость, понижается умственная работоспособность, ухудшается память, появля­ется раздражительность, возможны головные боли. Причиной может оказаться и элементарный недостаток движений, физической нагрузки, которая активизирует поступление кислорода крови в головной мозг.

Рецепторы и анализаторы как самостоятельная система организма

Рецепторы — это такие нервные образования, которые восприни­мают раздражения и во многом определяют способность организма быстро приспособиться к изменениям в окружающей среде, транс­формируя внешние раздражения (температуру, звук, свет и т.д.), а так­же с внутренних органов и опорно-двигательного аппарата, в нервные импульсы, поступающие в ЦНС.

Рецепторы человека делятся на две группы: экстеро- (внешние) и интеро- (внутренние). В свою очередь, внутренние рецепторы делятся на висцеро- (на внутренних органах) и проприо- (на органах опоры и движения) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной ча­стью анализирующей системы — анализатора. Анализатор состоит из трех отделов: рецептора, проводниковой части и центрального образо­вания в головном мозге. К анализаторам, обеспечивающим жизнедея­тельность человека, относятся кожный, двигательный, вестибулярный, зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, висцеральный (со­стояние ряда внутренних органов). При разнообразных движениях че­ловека наиболее задействованы: двигательный (рецепторы в мышцах, сухожилиях и связках — проприорецепторы возбуждаются под влияни­ем давления и растяжения), вестибулярный (воспринимает положение тела в пространстве), зрительный (восприятие пространства) и отчас­ти — кожный (тактильная, болевая, тепловая чувствительность).

Другие внутренние органы и системы организма человека Пищеварительная система включает следующие органы: ротовую полость, слюнные железы, глотку, пищевод, желудок, кишечник, пе­чень, поджелудочную железу. В этих органах пища механически и хи­мически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества. Они всасываются в кишечнике и доставляются кровью ко всем клеткам организма. Для эффективного переварива­ния пищи большое значение имеет выделение необходимого количе­ства пищеварительных соков и активность перистальтических (пере­двигающих пищу) движений желудка и кишечника.

Оптимальная физическая нагрузка увеличивает потребность орга­низма в питательных веществах, стимулирует выделение пищевари­тельных соков, активизирует перистальтику кишечника и тем самым повышает эффективность процессов пищеварения.

Однако положительное влияние мышечной работы на пищеварение наблюдается не всегда. При напряженной мышечной работе происходит, например, торможение пищевых центров в ЦНС, уменьшается кро­воснабжение органов пищеварения и пищеварительных желез в связи с оттоком крови к работающим мышцам. Все это угнетает работу органов пищеварения. С другой стороны, переваривание пищи, особенно обиль­ной, отрицательно влияет на двигательную деятельность. Наблюдаемые после приема пищи возбуждение пищевых нервных центров и отток кро­ви от мышц к органам брюшной полости снижает эффективность мы­шечной работы. Именно поэтому прием пищи следует производить в оп­тимальных количествах за 2—3 часа до физических нагрузок.

Покровная система. В нее входят кожа и слизистые оболочки. Ко­жа покрывает тело снаружи. Слизистые оболочки выстилают изнутри полости носа, рта, дыхательных путей и пищеварительной системы. Кроме защитных свойств, покровная система частично выполняет выделительную и терморегуляционную функции.

Выделительная система осуществляет функцию поддержания оп­тимальных отношений с внешней средой и сохранения внутренней среды организма, главным образом через выделение продуктов внут­реннего обмена. Основную функцию полноценного освобождения организма от конечных продуктов обмена веществ выполняют почки, потовые железы и легкие. Почки и потовые железы дополняют и час­тично взаимозаменяют работу друг друга. При больших физических нагрузках потовые железы и легкие, увеличивая активность своей вы­делительной функции, значительно помогают почкам в выведении из организма вредных продуктов обмена веществ.

Говоря о системе выделения, необходимо остановиться и на про­цессе теплообмена организма человека, особенно актуального при физических нагрузках.

Постоянную температуру тела человека поддерживает специальная система терморегуляции, состоящая из физических механизмов тепло­отдачи: теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Однако некото­рый подъем температуры тела, в частности на 1—1,5°С, наблюдаемый при мышечной работе, способствует более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов, повышению рабо­тоспособности организма и эластичности мышц. Повышение темпера­туры тела до 38—38,5°С у нетренированного человека может привести к тепловому удару. Тренированные люди подобную температуру перено­сят хорошо, и их работоспособность сохраняется на высоком уровне.

Эндокринная система включает различные железы внутренней сек­реции. Каждая из желез вырабатывает и выделяет в кровь особые био­логические вещества (гормоны), регулирующие жизнедеятельность органов и систем.

Половая система выполняет функцию размножения. В ней форми­руются половые клетки. Половая активность человека напрямую свя­зана с его физическим состоянием.

Вышеуказанные системы органов очень редко работают изолиро­ванно.

Итак, эволюционное биологическое становление организма чело­века в его филогенезе создало сложное, но рациональное строение, обеспечивающее его оптимальное функционирование при различных и разнонаправленных воздействиях внешней среды.

3.1.3. Организм как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся биологическая система

Человеческий организм — сложная биологическая система, в которой все клетки, ткани, органы и системы тесно взаимосвязаны. В сово­купности они являются единой саморазвивающейся и саморегулиру­ющейся системой.

Естественное развитие и старение организма человека на протяже­нии всей его жизни, с момента зачатия и до ухода из жизни (онтоге­нез), во многом наследуются от родителей. Генетически обусловлен­ные черты и особенности этого биологического процесса заложены в индивидуальном генетическом коде на уровне клетки.

В основе жизнедеятельности живого организма лежит автоматиче­ское саморегулируемое поддержание жизненно важных внутренних факторов на необходимом постоянном уровне. Поддержание посто­янства во внутренней среде — фундаментальный биологический за­кон. Всякое отклонение ведет к немедленной мобилизации внутрен­них регуляторных механизмов, восстанавливающих этот постоянный уровень. Регулируемое необходимое постоянство внутренней среды было названо гомеостазом.

Гомеостаз сохраняет постоянство состава физико-химических и биологических свойств внутренней среды, несмотря на изменения во внешней среде и физические сдвиги, возникающие в процессе жизне­деятельности организма. Все это позволяет клеткам организма сущес­твовать и функционировать в гомеостатически узких физиологических и биологических границах относительно постоянной внешней среды.

Это постоянство физико-химических параметров поддерживается саморегуляцией обмена веществ, кровообращения, дыхании, пищеварения, вьщеления и других физических процессов. Например, из­вестно, что частота сокращений сердца зависит от содержания в крови кислорода, который необходим для нормальной работы клеток. Боль­ше всего нуждаются в кислороде клетки головного мозга и клетки сер­дечной мышцы. Как только концентрация кислорода в крови снижает­ся (например, в душном помещении), специальные чувствительные клетки в стенках кровеносных сосудов посылают в мозг сигналы. По нервам, идущим от мозга к сердцу, направляется команда. В результате этого сердце начинает учащенно биться и быстрее проталкивает кровь по сосудам. Значит, к клеткам и тканям организма поступит больше крови, и они получат необходимое для работы количество кислорода.

Система саморегуляции работы организма осуществляется двумя механизмами — гуморальным и нервным. Гуморальный (лат. humor — жидкость) механизм эволюционно более древний, он наблюдается да­же у представителей растительного мира. С помощью этого механизма биологически активные химические вещества через жидкие среды ор­ганизма (кровь, лимфу, межклеточную жидкость) поступают во все клетки и органы.

Биологически активные вещества вырабатываются двумя типами желез:

• железы внешней секреции (слезные, потовые, слюнные и др.);

• железы внутренней секреции — гормоны (гипофиз, вилочковая железа, надпочечники др.).

Гормоны разносятся кровью (максимальная скорость кровотока около 0,5 м/с) по всему организму и регулируют процессы обмена ве­ществ, роста, развития и др., так как даже в небольших концентраци­ях гормоны могут обладать огромной биологической активностью.

■ В процессе эволюции животного мира наряду с гуморальным регу-ляторным механизмом возник более совершенный — нервный ме­ханизм регуляции. Первое его преимущество — адресность, т.е. им­пульс нервной регуляторной связи направлен к строго определенным клеткам; второе — взаимодействие клеток через нервную систему осу­ществляется быстрее (до 120 м/с); третье — этот механизм быстро «включается» и моментально «выключается».

Посредством периферической нервной системы (как соматичес­кой, так и вегетативной) рефлекторным путем осуществляется связь головного и спинного мозга со всеми клетками, тканями и органами. Известно, что рефлекс — это ответная реакция организма на то или иное раздражение, реализуемая через действие нервных импульсов.

Под влиянием рефлексов в ЦНС возникают процессы возбужде­ния и торможения. Они являются двумя противоположными регуля­торными сторонами единого процесса уравновешивания взаимодей­ствия организма с внешней средой.

Возбуждение — деятельное состояние нервных клеток, имеющее определенные временные и функциональные пределы.

Торможение — состояние нервных клеток, направленное на их ох­ранение от возбуждения, на восстановление их активности.

Саморегуляция всех сложнейших физиологических функций в ор­ганизме не может осуществляться ни чисто гуморальным путем, ни только нервной системой. Однако следует отметить некоторый прио­ритет нервной системы над гуморальной при обеспечении важнейше­го свойства организма — саморегуляции.

Таковы в самых общих чертах саморазвивающие и саморегулирую­щие биологические механизмы человеческого организма, позволяю­щие сохранять постоянство внутренней среды, т.е. Жизнь.

3.1.4. Естественное возрастное физическое развитие человека - базовая основа для его совершенствования

От рождения человека до его биологического созревания проходит около 20—22 лет. В течение этого длительного времени происходят сложные процессы морфологического, физического и психологического развития. Первые два процесса объединяются в понятие «физическое развитие».

Физическое развитие — закономерный естественный процесс станов­ления и изменения морфологических и функциональных свойств организма в продолжении индивидуальной жизни. В качестве критериев физичес­кого развития выступают, главным образом, основные антропометри­ческие (макроморфологические) показатели: длина тела (рост), масса тела (вес), обхват, периметр (окружность) грудной клетки.

Естественное физическое развитие связано и с возрастной динамикой ряда функциональных показателей. В этом плане при оценке физическо­го развития наиболее часто принимаются во внимание степень соответ­ствия развития основных двигательных качеств (ловкость, быстрота, гиб­кость, сила, выносливость) усредненным возрастным показателям.

Динамика физического развития отдельного человека тесно связана с его индивидуальными возрастными особенностями, на которые в боль­шей или меньшей степени оказывает свое влияние наследственность.

Свое позитивное или негативное воздействие на физическое раз­витие могут оказывать постоянно изменяющиеся условия внешней среды — бытового, учебно-трудового, экологического характера и др. Но очень важно, что целый ряд показателей физического развития человека на протяжении всей его жизни может подвергнуться направленно­му воздействию для их существенной коррекции или совершенствования посредством активных занятий физическими упражнениями.

Возрастные изменения длины тела (рост)

Длина тела существенно отличается у мужчин и женщин. Она име­ет достаточно устойчивый наследственный характер от родителей, хо­тя нередко наблюдаются проявления наследственности от более стар­ших поколений.

В среднем в возрасте 18—25 лет (у женщин раньше, у мужчин поз­же) происходит окончательное окостеневание скелета и завершается рост тела в длину. Индивидуальные отклонения по времени в этом процессе нередко значительны. Это может быть связано с временны­ми или постоянными эндокринными нарушениями, различными функциональными нагрузками, бытовыми условиями жизни и др.

Однако длительные собственные наблюдения автора указывают на то, что у значительной части московских студентов рост тела заканчива­ется несколько позже (о возможностях функционального воздействия на процесс роста говорится в последующих темах учебного курса).

Следует отметить достаточно продолжительную по времени и воз­расту стабилизацию длины тела после 22—25 лет и у мужчин и у жен­щин. Некоторые уменьшения роста наблюдается лишь у пожилых лю­дей, что часто связано с уплотнением межпозвоночных дисков и, главное, с нарушением осанки из-за преимущественного ослабления соответствующих мышц-разгибателей.

Соотношение длины и массы тела

Морфологическая норма массы тела находится в тесной связи с его длиной. В молодом возрасте и у представителей более старших возрастных групп обычно происходит естественная стабилизация ро­ста и веса тела. Стабилизируются и их соотношения, которые в изве­стной степени зависят и от типа телосложения, во многом определя­емого наследственностью.

Естественное становление основных физических качеств

С учетом исследований многих авторов были установлены законо­мерности естественного возрастного развития отдельных физических качеств.

Ловкость — способность быстро и рационально координировать движение тела — наиболее интенсивно развивается при освоении раз­личных движений с 7 до 12 лет, затем до 14—15 лет этот процесс ста­билизируется, после чего ловкость вновь несколько повышается до 17—18-летнего возраста. То есть наиболее благоприятный период для освоения различных движений совпадает с юношеским возрастом.

Быстрота — это способность в наименьшее время выполнить то или иное однократное действие или осуществлить заданную работу. Это физическое качество достигает своего естественного максимума к 15—17 годам, а потом ухудшается. В табл. 3.2 приводится ряд показа­телей, характеризующих быстроту, — время простой слуховой реак­ции, темпинг-тест и время отталкивания при вертикальном прыжке у мужчин (принципиально такие же данные и у женщин).

Гибкость — способность выполнять движения с большой ампли­тудой. Гибкость имеет существенную возрастную динамику (см. рис. 3.11).

Сила (как двигательное качество), — способность преодолевать внешнее сопротивление либо противодействовать ему посредством мышечных напряжений. Естественное становление силы человека в онтогенезе отличается неравномерностью развития отдельных мы­шечных групп (особенно разгибателей и сгибателей) в различные воз­растные периоды. Однако максимум силовых качеств человека прояв­ляется в возрасте 20—40 лет.

Выносливость — способность организма бороться с утомлением. После сложных раскоординированных периодов роста сердца, дыха­тельной системы, развития функций эндокринной системы в подрост­ковом и юношеском возрасте естественная стабилизация и синхрони-

В этот же период достигают естественного максимума показатели жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и максимального потребления кислорода (МПК), что также характеризует уровень выносливости.

Таким образом, значительное совершенствование каждого из фи­зических качеств в житейских, профессиональных или спортивных целях происходит наиболее продуктивно в благоприятные периоды их естественного становления у человека в онтогенезе.

3.1.5. Степень и условия влияния наследственности на физическое развитие и жизнедеятельность человека

Весь комплекс становления морфологических функциональных по­казателей физического развития человека обусловлен внутренними факторами и внешними условиями. Существенным внутренним фак­тором является генетически заложенная программа наследственнос­ти. Однако наследственность по своей структуре не однозначна. Есть наследственные факторы, явно выраженные (иногда и патологичес­кие), и факторы «предрасположенности» организма индивида к тем или другим отклонениям при нормальном развитии его естественных морфологических или функциональных свойств. Последние могут проявиться в многолетнем процессе становления и жизнедеятельнос­ти только при определенных режимах и в конкретных условиях воз­действия внешней среды. Однако и в этом случае нельзя говорить о фатальности проявления этой наследственности.

Задачи и возможности физической культуры заключаются именно в том, чтобы повысить устойчивость организма к негативным факторам по­средством регулярных занятий, направленного подбора физических уп­ражнений и использования других средств физической культуры. Тем са­мым можно препятствовать проявлению негативной наследственной предрасположенности, включив компенсаторные механизмы организма.

Так, например, генетически заложенная наследственность, прояв­ляющаяся в пониженном содержании гемоглобина в крови, может быть в определенной степени компенсирована тренированностью сердечно-сосудистой и дыхательной систем при обеспечении орга­низма кислородом. Таких примеров можно привести множество.

Подобные задачи физическая культура способна решать в процес­се физического воспитания самостоятельно или совместно с меди­цинскими мероприятиями путем лечения движениями (кинезиотерапии) в лечебной физической культуре (ЛФК).

Еще раз подчеркнем, что далеко не во всех случаях негативная на­следственность носит фатальный характер. С ней можно бороться, в том числе и средствами физической культуры.

3.2. Социально-биологические основы физической культуры

На физическое развитие и повседневную жизнь человека всегда оказы­вала и оказывает свое влияние окружающая среда — природно-клима­тические, экологические, социальные факторы. Воздействие их на орга­низм человека, на поддержание постоянства его внутренней среды может быть как полезным, так и вредным. Поэтому обеспечение нор­мального физического развития организма человека, его жизнедеятель­ности в течение всей жизни невозможно без учета повседневного влия­ния окружающей среды, разнообразного по своей структуре и характеру.

Воздействия указанных выше факторов в одних случаях должны лишь учитываться при организации жизнедеятельности членов обще­ства. В других — активно преобразовываться до уровня возможного приспособления организма без вреда для человека, а в целом ряде случаев следует профилактически создавать препятствия перед воз­можным негативным влиянием окружающей среды. Так, например, при различных изменениях внешней температуры при физкультурно-спортивных занятиях в одних случаях вынужденно меняется подбор упражнений, в других — меняется одежда и спортивная экипировка, в третьих — занятия переносятся в крытые спортивные сооружения.

Таким образом, влияние природно-климатических условий на че­ловека требует от общества и от самого индивида принятия дополни­тельных мер, необходимых для реализации основных социальных за­дач физической культуры и массового спорта.

3.2.1. Влияние природно-климатических факторов

Чаще всего подобное влияние связано с местом проживания человека в нашей большой стране. Так, регионы Крайнего Севера неблагоприятно отличаются от регионов Центра России длительностью зимнего пери­ода с его ограниченностью дневного времени, солнечной радиации, в более высоких северных широтах — также и с недостатком и перепада­ми процентного соотношения кислорода в воздухе. С этим связано вы­нужденное уменьшение естественной двигательной активности насе­ления в большую часть года, что требует искусственно создаваемой дополнительной двигательной компенсации.

В южных регионах наблюдается повышение температуры и сол­нечной радиации в дневные часы в весенне-летний период, что за­трудняет применение значительных физических нагрузок на откры­том воздухе в это время.

В регионах Сибири и Дальнего Востока резкий континентальный климат с его перепадами температур, атмосферного давления и влажно­сти воздуха ограничивает, а в некоторых случаях исключает возможность проведения физкультурно-спортивных занятий на открытом воздухе.

В горных регионах страны, где климат зависит от высоты располо­жения местности над уровнем моря — кроме других климатических факторов на человека воздействуют (существенно, начиная с высоты 1500 м) пониженное атмосферное давление и недостаток кислорода в составе воздуха (табл. 3.3). Это ограничивает возможность круглого­дичных занятий целым рядом спортивных дисциплин.