Основные механизмы адаптации дыхания к мышечной деятельности

Содержание
Введение……………………………………………………………………...3
1 Адаптация: понятие и особенности………………………………………5
1.1 Понятие и особенности адаптации организма человека……………...5
1.2 Адаптация к мышечной деятельности…………………………………9
2 Адаптация дыхания к мышечной деятельности………………………..13
2.1 Особенности адаптации дыхания к мышечной деятельности………13
2.2 Механизмы адаптации дыхания к мышечной деятельности………..15
Заключение…………………………………………………………………22
Список использованных источников и литературы……………………..24
Введение
Одной из важнейших проблем современной физиологии и медицины является исследование закономерностей процесса адаптации организма к различным условиям среды. Приспособление к любой деятельности человека представляет собой сложный, многоуровневый процесс, затрагивающий различные функциональные системы организма (Киселев Л.В. Системный подход к оценке адаптации в спорте. Красноярск, 1986. 98 с.; Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. М.: Медицина, 1988. 104 с.).
Проведенные в последние годы исследования механизмов адаптации людей к различным условиям деятельности привели нас к убеждению в том, что физиологические факторы при долговременной адаптации обязательно сопровождаются следующими процессами: а) перестройкой регуляторных механизмов, б) мобилизацией и использованием физиологических резервов организма, в) формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека (Солодков А.С. Физиологические аспекты адаптации моряков. Л.: ВМА, 1981. 46 с.; Солодков А.С. Адаптивные возможности человека. 1982. 445 с.). По сути дела, эти три физиологических реакции являются главными и основными составляющими процесса адаптации, а общебиологическая закономерность таких адаптивных перестроек относится к любой деятельности человека. (Солодков А. С. Адаптация к мышечной деятельности: состояние проблемы и перспективы ее развития. СПб ГАФК им. П.Ф. Лесгафта [сайт]. URL: http://vestnik.yspu.org/releases/uchenue_praktikam/11_6/ (дата обращения 4.01.2017)).
Актуальность работы заключается в том, что проблема адаптации человека к специфической мышечной деятельности в настоящее время является одной из ведущих в прикладной физиологии (Меерсон Ф., Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981. 120 с.; Меерсон Ф.З., Солопов И. Н. Диагностика и управление функциональным состоянием. Волгоград: ВГАФК, 2008. 59 с.). Это связано с освоением человеком все новых ареалов жизни и видов производственной деятельности, таких как высокогорье, подводный шельф, авиация и космос, когда все более необходимым становится быстрое и эффективное приспособление организма к экстремальным условиям обитания и производства.
Объект исследования: особенности адаптации человека
Предмет исследования: механизмы адаптации дыхания к мышечной деятельности
Цель работы: выявить и охарактеризовать основные механизмы адаптации дыхания к мышечной деятельности
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1) Дать характеристику понятию «адаптация».
2) Выявить особенности адаптации дыхания человека.
3) Выявить и охарактеризовать механизм адаптации организма к мышечной деятельности.
4) Выявить и охарактеризовать основные механизмы адаптации дыхания к мышечной деятельности.
1 Адаптация: понятие и особенности
1.1 Понятие и особенности адаптации организма человека
Адаптация – это совокупность реакций и механизмов, обеспечивающих жизнедеятельность организма в различных условиях среды обитания. Состояние адаптивных механизмов – один из критериев здоровья человека. Адаптивные реакции возникают под влиянием различных геосоциальных факторов, основными из которых являются антропогенные факторы окружающей среды и стрессовые нагрузки (Агаджанян Н.А., Власова И.Г., Ермакова Н.В., Торшин В.И. Основы физиологии человека. М.: РУДН, 2005. 201 с.). Адаптивные реакции реализуются на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Классификацию адаптивных реакций можно объединить на врожденные и приобретенные, которые по скорости возникновения и длительности действия подразделяются на суточные, долговременные и постоянные (Аршавский И.А. Очерки по возрастной физиологии, М.: Медицина, 1967. 54 с.).
В основе развития резистентности организма к действующему стрессу лежат клеточные механизмы адаптации и формирование соответствующей функциональной системы, обеспечивающей приспособление организма. При этом во всех элементах адаптационной функциональной системы происходят структурные изменения (Механизм адаптации организма к мышечной деятельности: [сайт]. URL: http://www.healdisease.ru/htns-811-2.html (дата обращени 6.01.2017)).
Процесс адаптации реализуется во всех случаях, когда в системе «человек-среда» возникают значимые изменения, приводящие к нарушению адекватности их отношений. Поскольку человек и среда находятся не в статическом, а в динамическом равновесии, их соотношение меняется постоянно, также постоянно осуществляется и процесс адаптации (Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека. Л., 1988. 23 с.). Равновесие, по мнению В.Г. Леонтьева, представляет собой динамический процесс уравновешивания. Этот процесс протекает не только внутри одной системы, но и задействует другие системы и вовлекает системы внешней среды. Уравновешивание не может происходить в рамках одной изолированной системы и только за счет собственных ресурсов, необходимо наличие связанных систем для передачи ресурсов от одной системы к другой, от этой к третьей и т.д. Поэтому «уравновешивание в одной системе организма или личности ведет к нарушению равновесия в другой, а равновесие в этой - к нарушению ее в третьей и так бесконечно» (Леонтьев В.Г. Психологические механизмы мотивации, Новосибирск, 1992. 76 с.).
Основной задачей постоянно осуществляющегося процесса адаптации является поддержание состояния гомеостаза. Концепция гомеостаза впервые была вы-двинута в физиологии К. Бернаром (C. Bernard) и развита в работах У. Кеннона (U. Kahnnon), Г. Селье (H. Selye), А.Д. Слонима и др. Согласно этой концепции гомеостаз понимается как постоянство ряда показателей внутренней среды организма, которое является необходимым условием жизнедеятельности любой биологической системы (Юревиц А.Ж., Аверьянов В.С., Виноградова О.В. и др. Адаптация к профессиональной деятельности. СПб., 1993. 214 с.). По мнению А.С. Солодкова, процесс адаптации связан с неодинаковой биологической значимостью различных функциональных систем организма. При экстремальных воздействиях на человека они изменяются различным образом в зависимости от того, какую роль играет каждая из них в общей приспособительной реакции. Адаптация основана на согласованных реакциях отдельных органов и систем, которые изменяются хотя и неодинаково, но в целом обеспечивают оптимальное функционирование целостного организма. Этим, например, обусловлено торможение деятельности органов пищеварения и выделения у спортсменов при интенсивной физической работе, в результате чего сохраняются резервные возможности организма для усиления функций дыхания и кровообращения, непосредственно обеспечивающих организм кислородом (Солодков А.С. Физиологические основы адаптации к физическим нагрузкам. Л., ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта. 1988. 12 с.)
В ряде направлений психологии представление о том, что каждая система стремится к сохранению своей стабильности, было перенесено также на взаимодействие человека с окружением. Такой перенос характерен, в частности, для концепции Ж. Пиаже (J. Piaget) и для теории поля К. Левина (K. Lewin) (Флейвелл Дж. Генетическая психология Жана Пиаже. М., 1967. 109 с.). Ф.Б. Березин отмечает в этой связи, что «процессы адаптации включают в себя не только оптимизацию функционирования организма, но и поддержание сбалансированности в системе организм-среда» (Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека. Л., 1988. 3 с.).
Нарушение гомеостатического баланса в системе человек-среда, по мнению Ф.Б. Березина, может возникнуть в следующих случаях: при резком изменении условий среды, в результате которого существующие механизмы адаптации могут оказаться недостаточно эффективными; при существенном преобразовании потребностей и целей индивида (даже в относительно стабильной среде); при значительном уменьшении физических или психических ресурсов личности (Березин Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека, Л., 1988. 249 с.).
По определению В.И. Медведева, «адаптация - это целенаправленная системная реакция организма, обеспечивающая возможность всех видов социальной деятельности и жизнедеятельности при воздействии факторов, интенсивность и экстенсивность которых ведет к нарушениям гомеостатического баланса» (Медведев В.И. О проблеме адаптации. Компоненты адаптационного процесса. Л., 1984. 3 с.). Эта реакция может иметь различную силу и интенсивность.
Адаптация в широком смысле - это приспособление организма к среде обитания, к условиям его существования. Условия же жизни спортсмена существенно отличаются от тех, что наблюдаются у людей, не занимающихся спортом. Это необходимость соблюдения строгого режима дня, стрессовые состояния во время соревнований, частые разъезды, смена часовых поясов и климатических зон, подчиненность требованиям тренера и, наконец, это необходимость систематически выполнять большие физические нагрузки  (Адаптация систем организма к физической нагрузке: [сайт]. URL: HYPERLINK "http://biofile.ru/bio/4573.html" http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017)).
Собственно, процесс адаптации начинается с фазы разрушения старой программы поддержания гомеостаза, при этом возникает достаточно сложное положение, когда старая программа уже не функционирует, а новые еще не созданы или оказываются не завершенными. Эта фаза характеризуется рядом специфических признаков. Во-первых, это гиперреагирование на нагрузки малой и средней интенсивности и отказ от выполнения нагрузок большей тяжести. Во-вторых, эта фаза адаптации сопровождается снятием механизмов компенсации имеющихся патологических процессов. На этой стадии включаются временные механизмы так называемой превентивной адаптации, позволяющие хотя и не на оптимальном уровне, но достигнуть целей деятельности и "пережить" сложный период отсутствия адекватной программы регулирования. Важнейшим компонентом превентивной адаптации является поведенческая адаптация (Яницкий М.С. Адаптационный процесс: психологические механизмы и закономерности динамики, Учебное пособие. - Кемерово. Кемеровский государственный университет, 1999. 34 с.).
Адаптация может включать как физиологические, так и поведенческие реакции в зависимости от уровня организации системы. Главное содержание адаптации - внутренние процессы в системе, которые обеспечивают сохранение ее внешних функций по отношению к среде, т.е. сохранение гомеостаза. В противоположность адаптации, компенсация обеспечивает сохранение структур и функции в ответной реакции организма, изменяющегося под влиянием среды, и снижает тем самым цену адаптации (Воложин А.И., Субботин Ю.К. Адаптация и компенсация - универсальный биологический механизм приспособления. М., 1987. 8 с.).
Мы полагаем, что подобное разделение неоправданно сужает понятие адаптации, понимаемой большинством авторов как двусторонний адаптивно-адаптирующий процесс, с приспособительными реакциями, направленными соответственно на внутреннюю либо внешнюю среду. В.И. Медведев выделяет три типа реагирования в общей реакции приспособления, различия которых также связаны с преимущественной направленностью изменений на один из элементов системы среда-человек. При первом типе для человека, включенного в социальную структуру общества и выполняющего определенные социальные задачи, приспособление может быть решено путем воздействия на комплекс раздражителей, приводящих к изменению гомеостатического регулирования. При этом форма воздействия на среду может быть пассивной, например, путем избегания, или активной, связанной с преобразованием среды. Второй и третий типы направлены на изменение форм реагирования человека как биологической структуры. Один из них предполагает включение уже существующих программ регулирования и обозначается как реакция привыкания. Другой тип реакции предусматривает обязательное изменение программы гомеостатического регулирования и рассматривается как собственно адаптационный процесс (Медведев В.И. О проблеме адаптации // Компоненты адаптационного процесса. Л., 1984.3 с.).
1.2 Адаптация к мышечной деятельности
Адаптация к мышечной работе - это структурно-функциональная перестройка организма, позволяющая спортсмену выполнять физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие мышечные усилия по сравнению с нетренированным человеком (Адаптация систем организма к физической нагрузке: [сайт]. URL : http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017)).
В физиологическом отношении адаптация к мышечной деятельности является системным ответом организма, направленным на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это. С этих позиций адаптацию к физическим нагрузкам следует рассматривать как динамический процесс, в основе которого лежит формирование новой программы реагирования, а сам приспособительный процесс, его динамика и физиологические механизмы определяются состоянием и соотношением внешних и внутренних условий деятельности (Платонов В.Н. Адаптация в спорте. Киев, 1988. 125 с.; Солодков А.С. Физиологические основы адаптации к физическим нагрузкам, Л., ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1988. 28 с.).
Мышечная система не только обеспечивает локомоторные функции, но и оказывает стимулирующее воздействие на все важнейшие системы организма, играет важную роль в процессах терморегуляции. В процессе адаптации к физической нагрузке развивается гипертрофия скелетных мышц, увеличивается число ядер и миофибрилл в мышечных волокнах, а также содержание миоглобина и количество митохондрий. Увеличение функциональной деятельности приводит к увеличению синтеза белка, увеличения емкости капиллярной сети в мышцах, содержания гликогена, АТФ, креатинфосфата, дыхательных ферментов (Дубровский В.И. Лечебная физическая культура (кинезотерапия). М., 1998. 55 с.).
В результате физической тренировки увеличиваются толщина моторных нервных волокон, количество терминальных нервных нервных веточек. При действии постоянной физической нагрузки сердце приобретает высокую сократительную способность. Усиленная сократительная деятельность сердца вызывает гипертрофию миокарда в обычных физиологических рамках (Фарфель В.С. Физиология спорта. М.: Физкультура и спорт, 1960. 67 с.).
Мышечная работа требует повышенного притока кислорода и субстратов к мышцам. Это обеспечивается увеличенным объемом кровотока через работающие мышцы. Поэтому увеличение минутного объема кровотока при работе - один из наиболее надежных механизмов срочной адаптации к динамической нагрузке. Он реализуется по разному: или за счет увеличения частоты сердечных сокращений, или за счет повышения ударного объема крови (Быков Е.В., Исаев А.П., Сашенков С.Л.Спорт и кровообращение: Возрастные аспекты, Челябинск: УралГАФК, 1998. 98 с.).Способность различных систем организма эффективно приспосабливать свою деятельность к меняющимся условиям окружающей среды, и в частности к физическим нагрузкам, обеспечивается, в первую очередь, работой центральных регуляторных механизмов. Создание в процессе эволюции человека регуляторных систем привело к появлению возможности более тонко и точно реагировать на внешнею среду и к увеличению диапазона приспособляемости без морфологической и биохимической перестройки тканей, адаптации за счет физиологических механизмов, изменения функций подготовки, оптимизации ответных реакций (Смирнов В. М., Дубровский В. И. Физиология физического воспитания и спорта. М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2002. 45 с.).
Иначе говоря, все физиологические реакции могут быть либо адаптированными к определенным условиям среды (физической нагрузке), т.е. прошедшими процесс адаптации, либо не адаптированными, т.е. находящимися в процессе адаптации. Поэтому индивидуальная адаптация человека в динамике должна рассматриваться как предварительный процесс, в котором основным является создание новых адаптивных программ на основе информации об изменении внешней среды (физической нагрузки) и последующее состояние уже с наличием выработанных, сохраняющихся длительное время программ, механизмов их активного поиска, на основе которых ответные реакции организма с помощью систем регуляции доводятся до оптимальных.
Применительно к двигательной подготовке наибольшее значение имеют два типа адаптации: срочная (нестабильная) и долговременная (стабильная). Проявлением срочной адаптации может служить реакция организма спортсмена на однократную физическую нагрузку. Характер реакции при этом обусловливается силой воздействия нагрузки, уровнем возможностей функциональных систем организма и их способностью к эффективному восстановлению.
В срочных адаптационных реакциях можно выделить три стадии:
1) активизируется деятельность различных функциональных систем и их компонентов, обеспечивающих выполнение определенной деятельности;
2) деятельность функциональных систем осуществляется в так называемом устойчивом состоянии;
3) нарушается оптимальное соотношение между потребностями и их удовлетворением в результате развития утомления.
Необходимо помнить, что слишком частое применение нагрузок, связанных с переходом организма в третью стадию, может отрицательно сказаться на этапах формирования долговременной адаптации, а, следовательно, и развитии двигательных способностей. Направленность долговременной адаптации находится в прямой зависимости от преимущественной направленности применяемой тренировочной нагрузки.
Так, например, работа, направленная на развитие аэробных возможностей организма, приводит к возникновению адаптивных изменений в органах и функциях, определяющих уровень аэробной производительности; выполнение нагрузки силовой направленности приводит к увеличению объема мышц, повышению энергетического потенциала их волокон, улучшению мышечной координации и т.д. С ростом уровня двигательной подготовленности адаптационные реакции становятся все более специфическими, что необходимо учитывать при выборе средств и методов развития двигательных способностей. У более подготовленных это наблюдается значительно реже. Сохранение достигнутого уровня долговременной адаптации требует систематического применения поддерживающих нагрузок. Прекращение и существенное уменьшение тренировочных нагрузок вызывает противоположный адаптации процесс - деадаптацию, которая распространяется на все стороны подготовленности занимающихся, в том числе и физическую. Деадаптация протекает тем быстрее, чем короче период формирования адаптации, причем темпы снижения уровня развития различных двигательных способностей и компонентов функциональной подготовленности неодинаковы (Покровский В.М., Коротько Г.Ф. Физиология человека. М.: Медицина, 1997. 32 с.).
2 Адаптация дыхания к мышечной деятельности
2.1 Особенности адаптации дыхания к мышечной деятельности
Одним из важных вегетативных компонентов адаптации является дыхательная система, поскольку ее способность увеличивать свою функцию нередко становится звеном, лимитирующим интенсивность и длительность развития приспособительных реакций организма. Оценка функции внешнего дыхания является важнейшей частью общей оценки и интерпретации изменений, происходящих в организме человека под влиянием различных факторов: изменений внешней среды, занятий физкультурой и спортом, болезни. Во все периоды онтогенеза система дыхания, как система ответственная за адаптацию, должна быть функционально полноценна и адекватна метаболическим потребностям организма, поддерживать его энергетический баланс (Беленко И.С., Шаханов А.В. Особенности адаптации системы внешнего дыхания к повышенной мышечной деятельности у юных спортсменов игровых видов спорта с различными соматическими типами // Вестник Адыгейского государственного университета. 2008, 20 с.).
В работах Т.Д. Кузнецовой (1983) выявлена тесная связь функции внешнего дыхания с двигательной функцией, что выражается в изменении параметров дыхания в зависимости от интенсивности и характера двигательной деятельности (Кузнецова Т.Д. Динамика функциональных показателей дыхательной системы подростков 12-13 лет в процессе адаптации к дозированной физической нагрузке // Особенности развития физиологических систем школьников. М., 1983. 45 с.).
В исследованиях С.Н. Кучкина (1986) показано, что на начальном этапе адаптации к физической нагрузке рост аэробной производительности организма в значительной мере определяется увеличением объема легких и возрастающими вентиляционными возможностями аппарата внешнего дыхания (Кучкин С.Н. Резервы дыхательной системы и аэробная производительность организма: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Казань, 1986. 48 с.). 
Рядом исследователей установлено, что систематическаямышечная работа стимулирует развитие дыхательной функции и в процессе пролонгированного тренировочного эффекта формируется рациональный, физиологически совершенный тип дыхания, что с физиологической точки зрения является одним из условий, обеспечивающих аэробную производительность организма, физическую работоспособность, выносливость и мастерство спортсмена (Ванюшин Ю.С. Показатели внешнего дыхания и газообмена у спортсменов разных видов спорта // Растущий организм; адаптация к физической и умственной нагрузке: тез. симпоз. и школы-семин. молодых ученых и учителей. Казань, 1996. 20 с.; Дубилей В.В. Физиология и патология системы дыхания у спортсменов. М., 1991. 55 с.; Шаханова А.В. Влияние расширенного двигательного режима на онтогенетическое развитие и физическую подготовленность детей и подростков: автореф. дис. ... д-ра биол. Наук. М., 1998. 30 с.). Известно, что при физических нагрузках принцип экономизации функцииреализуется посредством дальнейшего улучшения эффективности легочного газообмена на фоне увеличения минутного объема дыхания за счет преобладающего роста объема дыхания над его частотой, более короткого периода врабатывания в связи с совершенствованием механизмов регуляции дыхания (Дубилей В.В. Физиология и патология системы дыхания у спортсменов. М., 1991. 55 с.).
Систематическая мышечная деятельность сопровождается увеличением силы дыхательной мускулатуры. Отчетливо растет мощность дыхательных движений. Формируется рациональный, физиологически совершенный тип дыхания. Глубокий вдох, форсированный выдох при интенсивной мышечной работе повышает легочную и альвеолярную вентиляцию. Величина ЖЕЛ у спортсменов значительно выше, чем у нетренированных подростков. Под влиянием постоянных физических нагрузок возрастает способность организма переносить гипоксическое состояние, связанное с мышечной работой или с недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе.
Скорость движения воздушной струи у спортсменов достигает 7-7,5 л/с на вдохе и 5-6 л/с на выдохе. У нетренированных людей мощность вдоха не превышает 5-5,5 л/с, выдоха - 5 л/с.
Мышечная работа вызывает многократное (в 15-20 раз) увеличение объема легочной вентиляции. У спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость, минутный объем легочной вентиляции достигает 130-150 л/мин и более. У нетренированных людей увеличение легочной вентиляции при работе является результатом учащения дыхания (Адаптация систем организма к физической нагрузке: [сайт]. URL: http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017)). У спортсменов при высокой частоте дыхания растет и глубина дыхания. Это наиболее рациональный способ срочной адаптации дыхательного аппарата к нагрузке.
Достижение предельных величин легочной вентиляции, что свойственно высококвалифицированным спортсменам, является результатом высокой согласованности актов с сокращением дыхательных мышц, а также с движениями в пространстве и во времени: расстройство координации в работе дыхательных мышц нарушает ритм дыхания и приводит к ухудшению легочной вентиляции. (Адаптация систем организма к физической нагрузке: [сайт]. URL: http:// biofile.ru/bio/4573. html (дата обращения 4.01.2017)).
Решающая роль в нарастании объема легочной вентиляции в начале работы принадлежит нейрогенным механизмам. Импульсация от сокращающихся скелетных мышц, а также нисходящие нервные импульсы из двигательных зон коры полушарий большого мозга стимулируют дыхательный центр. Гуморальные факторы регуляции включаются позже, при продолжающейся работе и достижении адекватных ей величин легочной вентиляции. Регуляторная роль СО2 проявляется в поддержании необходимой частоты дыхания и установлении необходимого соответствия легочной вентиляции величине физической нагрузки (Адаптация систем организма к физической нагрузке: [сайт]. URL: http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017)).
2.2 Механизм адаптации дыхания к мышечной деятельности
Биохимические и физиологические механизмы адаптации к физическим нагрузкам сформировались в ходе длительной эволюции животного мира и зафиксированы в структуре ДНК. Поэтому у каждого человека имеются врожденные механизмы адаптации, унаследованные от родителей. Такая врожденная адаптация называется генотипической.
Физиологические и биохимические механизмы адаптации к мышечной работе базируются на генетических и средовых факторах.
Генетические (врожденные) факторы (тип телосложения, особенности обмена веществ, тип нервной системы, архитектура мышц: длина саркомера, соотношение быстрых и медленных волокон) составляют основу генотипической адаптации. Эти особенности необходимо учитывать при отборе для занятий отдельными видами спорта (Биохимические механизмы адаптации к мышечной работе: [сайт]. URL: http://studbooks.net/715344/turizm/mehanizmy_adaptatsii_myshechnoy_rabote (дата обращения 5.01.2017)).
Систематические тренировки, относящиеся к факторам внешней среды, совершенствуют индивидуальные адаптационные механизмы, вызывая прирост их показателей. Такой вид адаптации называется фенотипической.
Адаптация биохимических механизмов организма человека к воздействию физических нагрузок подчиняется общебиологическим закономерностям и носит фазный характер. Во временном аспекте и по особенностям изменений в обмене веществ адаптацию делят на срочную и долговременную (Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности. Киев: Олимпийская литература, 2000. 72 с.).
Под срочной адаптацией понимают ответную реакцию организма на однократную нагрузку, которая реализуется на основе уже готовых, т.е. ранее сформированных биохимических механизмов. С началом мышечной работы повышается тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы, увеличивается выброс в кровь стрессорных гормонов, повышается скорость кровотока и легочная вентиляция. Мышцы и другие органы получают больше кислорода и энергетических веществ. В обмене веществ начинают преобладать катаболические реакции, активирующие ресинтез АТФ. Мышцы получают больше энергии (Биохимические механизмы адаптации к мышечной работе: [сайт]. URL: http://studbooks.net/715344/turizm/mehanizmy_adaptatsii_myshechnoy_rabote (дата обращения 5.01.2017)).
В мышцах и в организме, в целом, повышается концентрация продуктов энергетического обмена (АДФ, креатина, пировиноградной, молочной, янтарной, жирных кислот, кетоновых тел, СО2, аммиака, мочевины и др. веществ), изменяются кислотно-щелочной и вводно-солевой баланс. В свою очередь, метаболиты вносят определенную коррекцию в регуляцию биохимических процессов, происходящих в различных тканях и органах. Организм готов к выполнению определенной мышечной работы (Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности, 73 с.)
Таким образом, организм изначально обладает способностью адаптироваться к выполнению физической нагрузки. В принципе молекулярные механизмы адаптации одинаковы для любого организма. Однако уровень реализации отдельных адаптационных механизмов характеризуется значительными индивидуальными колебаниями и в существенной мере зависит от соматотипа и типа высшей нервной деятельности каждого индивида (Адаптация систем организма к физической нагрузке : [сайт]. URL: http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017)).
Например, одни индивиды обладают выраженной способностью адаптироваться к выполнению кратковременных силовых или скоростных упражнений, но быстро утомляются при продолжительной работе. Другие же легко переносят длительные нагрузки невысокой мощности, но не могут развить большую силу и быстроту. Индивидуальные особенности генотипической адаптации необходимо учитывать при отборе для занятий отдельными видами спорта (Адаптация систем организма к физической нагрузке : [сайт]. URL : http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017)).
Важным физиологическим механизмом повышения эффективности дыхания является закрепление условно-рефлекторных связей, обеспечивающих согласованное дыхание с длительностью выполнения отдельных частей целостного акта. В этом отчетливо проявляется системный характер управления физиологическими функциями. В сформировавшейся и закрепленной условнорефлекторным путем системе управления специализированной двигательной функции оказываются запрограммированными наиболее эффективные способы кислородного обеспечения мышечной деятельности (Медведев В.И. Устойчивость физиологических и психологических функций человека при действии экстремальных факторов. Л., 1982. 59 с.).
Систематическая мышечная деятельность сопровождается увеличением силы дыхательной мускулатуры. Отчетливо растет мощность дыхательных движений. Формируется рациональный, физиологически совершенный тип дыхания. Глубокий вдох, форсированный выдох при интенсивной мышечной работе повышает легочную и альвеолярную вентиляцию. Величина ЖЕЛ у спортсменов значительно выше, чем у нетренированных подростков. Под влиянием постоянных физических нагрузок возрастает способность организма переносить гипоксическое состояние, связанное с мышечной работой или с недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе.
Важнейшим показателем газообмена является максимальное потребление кислорода, которое становится выше у тренированных детей, по сравнению с нетренированными. Расчет максимального потребления кислорода на единицу мышечной массы показывает, что у подростков-спортсменов имеются некоторые преимущества перед взрослыми (Платонов В.Н. Адаптация в спорте. Киев: Здоровья, 1988. 72 с.).
При выполнении предельной мышечной работы возможности у спортсменов к увеличению обмена значительно больше, чем у нетренированных. (Механизм адаптации организма к мышечной деятельности: [сайт]. URL : http://www.healdisease.ru/htns-811-2.html (дата обращения 6.01.2017)).
Тренируемость аэробных механизмов энергообеспечения доказана экспериментально на бегунах длинных дистанций. Предельные показатели энергообмена в условиях мышечной деятельности являются важнейшими характеристиками функциональной готовности. Доказано, что чем выше аэробная производительность, тем реальнее длительное время выполнять интенсивную работу. Достижение максимальной аэробной производительности и способности выполнять работу при высоком кислородном долге обеспечивается напряженными тренировочными занятиями.
Интенсивность дыхания тесно связана с интенсивностью окислительных процессов: глубина и частота дыхательных движений уменьшаются при покое и увеличиваются при работе, притом тем сильнее, чем напряженнее работа. Так, у тренированных людей при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50 и даже до 100 л в минуту (Бабский Е.Б., Забков А.А., Косицкий Г.И., Ходоров Б.И. Физиология человека. М.: Медицина, 1972. 204 с.).
Одновременно с усилением дыхания во время работы наступает усиление деятельности сердца, приводящее к увеличению минутного объема кровотока. Вентиляция легких и минутный объем кровотока нарастают в соответствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов.
У человека потребление кислорода составляет в покое 250…350 мл в минуту, а во время работы может достигать 4500…5000 мл. Транспорт такого большого количества кислорода возможен потому, что при работе систолический объем может увеличиваться втрое (с 70 до 200 мл), а частота сердечных сокращений в 2 и даже 3 раза (с 70 до 150 и даже 200 сокращений в минуту).
Вычислено, что при повышении потребления кислорода при мышечной работе на 100 мл в минуту минутный объем кровотока возрастает примерно на 800…1000 мл. Увеличению транспорта кислорода при тяжелой мышечной работе способствует также выбрасывание эритроцитов из кровяных депо и обеднение крови водой вследствие потения, что ведет к некоторому сгущению крови и повышению концентрации гемоглобина, а, следовательно, и к увеличению кислородной емкости крови.
Значительно увеличивается при работе коэффициент утилизации кислорода. Из каждого литра крови, протекающей по большому кругу, клетки организма утилизируют в покое 60…80 мл кислорода, а во время работы – до 120 мл (кислородная емкость 1 л крови равна около 200 мл О2).
Повышенное поступление кислорода в ткани при мышечной работе зависит от того, что понижение напряжения кислорода в работающих мышцах, увеличение напряжения углекислого газа и концентрации Н+-ионов в крови способствуют увеличению диссоциации оксигемоглобина. Особенно значителен прирост утилизации кислорода у тренированных людей. Крог объяснял это еще и тем, что у тренированных людей во время работы происходит раскрытие большего количества капилляров, чем у нетренированных.
Одной из причин увеличения легочной вентиляции при интенсивной мышечной работе является накопление молочной кислоты в тканях и переход ее в кровь. Содержание молочной кислоты в крови может достигать при этом 50…100 и даже 200 мг % вместо 5…22 мг % в условиях мышечного покоя. Молочная кислота вытесняет угольную кислоту из ее связей с ионами натрия и калия, что приводит к повышению напряжения углекислого газа в крови и к возбуждению дыхательного центра.
Накопление молочной кислоты при мышечной работе возникает потому, что интенсивно работающие мышечные волокна испытывают недостаток в кислороде и часть молочной кислоты не может окислиться до конечных продуктов – углекислого газа и воды. Такое состояние Хилл назвал кислородной задолженностью. Оно возникает при весьма интенсивной мышечной работе, например, у спортсменов во время напряженных соревнований.
Окисление образовавшейся во время работы мышц молочной кислоты завершается уже после окончания работы – во время восстановительного периода, в течение которого сохраняется интенсивное дыхание, достаточное для того, чтобы излишние количества накопившейся в организме молочной кислоты были ликвидированы.
Накопление в организме молочной кислоты – не единственная причина усиления дыхания и кровообращения при работе мышц. Как показали исследования М. Е. Маршака, мышечная работа ведет к усилению дыхания даже в том случае, если у человека, работающего на эргометриеском велосипеде, конечности перетянуты жгутом, препятствующим поступлению молочной кислоты и других продуктов из работающих мышц в кровь. Усиление дыхания возникает при этом рефлекторным путем. Сигналом, вызывающим усиление дыхания и кровообращения, является возникающее при сокращении раздражение проприорецепторов мышц. Этот рефлекторный компонент принимает участие в любом усилении дыхания при мышечной работе (Бабский Е.Б., Забков А.А., Косицкий Г.И., Ходоров Б.И. Физиология человека. 206 с.).
Таким образом, усиление вентиляции при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями, происходящими в организме, – накоплением углекислоты и недоокисленных продуктов обмена, а с другой – рефлекторными влияниями.
Значительную роль в координации функций органов и физиологических систем при мышечной работе играет кора головного мозга. Так, в предстартовом состоянии у спортсменов отмечается увеличение силы и частоты сердечных сокращений, возрастает легочная вентиляция, повышается кровяное давление. Следовательно, условнорефлекторный механизм – один из важнейших нервных механизмов адаптации организма к меняющимся условиях внешней среды.
Система дыхания обеспечивает возросшие потребности организма в кислороде. Системы же кровообращения и крови, перестраиваясь на новый функциональный уровень, способствуют транспорту кислорода к тканям и углекислого газа к легким (Бабский Е.Б., Забков А.А., Косицкий Г.И., Ходоров Б.И. Физиология человека. 207 с.).
Заключение
В данной работе была дана характеристика понятию «адаптация». Выявлены особенности адаптации дыхания человека. Выявлен и охарактеризован механизм адаптации организма к мышечной деятельности. Выявлены и охарактеризованы основные механизмы адаптации дыхания к мышечной деятельности.
Как и все другие процессы автоматической регуляции физиологических функций, регуляция дыхания осуществляется в организме на основе принципа обратной связи. Это значит, что деятельность дыхательного центра, регулирующего снабжение организма кислородом и удаление образующегося в нем углекислого газа, определяется состоянием регулируемого им процесса. Накопление в крови углекислоты, а также недостаток кислорода являются факторами, вызывающими возбуждение дыхательного центра.
Важным физиологическим механизмом повышения эффективности дыхания является закрепление условно-рефлекторных связей, обеспечивающих согласованное дыхание с длительностью выполнения отдельных частей целостного акта. В этом отчетливо проявляется системный характер управления физиологическими функциями. В сформировавшейся и закрепленной условно-рефлекторным путем системе управления специализированной двигательной функции оказываются запрограммированными наиболее эффективные способы кислородного обеспечения мышечной деятельности (Солодков А. С. Адаптация к мышечной деятельности: состояние проблемы и перспективы ее развития. СПб ГАФК им. П.Ф. Лесгафта,1988.38 с.). Систематическая мышечная деятельность сопровождается увеличением силы дыхательной мускулатуры. Отчетливо растет мощность дыхательных движений. Формируется рациональный, физиологически совершенный тип дыхания. Глубокий вдох, форсированный выдох при интенсивной мышечной работе повышает легочную и альвеолярную вентиляцию. Величина ЖЕЛ у спортсменов значительно выше, чем у нетренированных подростков. Под влиянием постоянных физических нагрузок возрастает способность организма переносить гипоксическое состояние, связанное с мышечной работой или с недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе.
Скорость движения воздушной струи у спортсменов достигает 7-7,5 л/с на вдохе и 5-6 л/с на выдохе. У нетренированных людей мощность вдоха не превышает 5-5,5 л/с, выдоха - 5 л/с.
Усиление вентиляции при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями, происходящими в организме, – накоплением углекислоты и недоокисленных продуктов обмена, а с другой – рефлекторными влияниями (Коц Я.М. Спортивная физиология. М.: Физическая культура и спорт, 1986. 132 с.).
Список использованных источников и литературы
Агаджанян, Н.А. Основы физиологии человека / Агаджанян Н.А., Власова И.Г., Ермакова Н.В., Торшин В.И. Учебник. 2-е изд., испр. М.: РУДН, 2005. - 408 с.
Аршавский, И.А. Очерки по возрастной физиологии / И.А. Аршавский. - М.: Медицина, 1967. - 203 с.
Бабский, Е.Б. Физиология человека / Е.Б. Бабский, А.А. Забков, Г.И. Косицкий, Б.И. Ходоров. – М.: Медицина, 1972. – 656 с.
Беленко, И.С. Особенности адаптации системы внешнего дыхания к повышенной мышечной деятельности у юных спортсменов игровых видов спорта с различными соматическими типами / И.С. Беленко, А.В. Шаханова // Вестник Адыгейского государственного университета, 2008. - № 4. -302 с.
Березин, Ф.Б. Психическая и психофизиологическая адаптация человека / Ф.Б. Березин. - Л., 1988. - 270 с.
Быков, Е.В. Спорт и кровообращение: Возрастные аспекты / Е.В. Быков, А.П. Исаев, С.Л. Сашенков. - Челябинск: УралГАФК, 1998. – 401 с.
Ванюшин, Ю.С. Показатели внешнего дыхания и газообмена у спортсменов разных видов спорта / Ю.С. Ванюшин. - Казань, 1996. – 20 с.
Волков, Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков. - Киев: Олимпийская литература. 2000. – 72 с.
Воложин, А.И. Адаптация и компенсация - универсальный биологический механизм приспособления / А.И. Воложин, Ю.К. Субботин. - М., 1987. – 8 с.
Дубилей, В.В. Физиология и патология системы дыхания у спортсменов / В.В. Дубилей. - М., 1991. – 55 с.
Дубровский, В.И. Лечебная физическая культура (кинезотерапия) / В.И. Дубровский. - М., 1998. – 24 с.
Киселев, Л.В. Системный подход к оценке адаптации в спорте / Л.В. Киселев. – Красноярск, 1986. - 176 с.
Коц, Я.М. Спортивная физиология / Я.М. Коц. – М.: Физическая культура и спорт, 1986. – 132 с.
Кузнецова, Т.Д. Динамика функциональных показателей дыхательной системы подростков 12-13 лет в процессе адаптации к дозированной физической нагрузке / Т.Д. Кузнецова. М., 1983. - 45 с.
Кучкин, С.Н. Резервы дыхательной системы и аэробная производительность организма: автореф. дис. ... д-ра мед. наук / С.Н. Кучкин. - Казань, 1986. - 48 с.
Леонтьев, В.Г. Психологические механизмы мотивации / В.Г. Леонтьев. - Новосибирск, 1992. – 76 с.
Меерсон, Ф.З. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М.: Медицина,1988. - 254 с.
Медведев, В.И. О проблеме адаптации // Компоненты адаптационного процесса / В.И. Медведев. - Л., 1984.- 3 с.
Платонов, В.Н. Адаптация в спорте / В.Н. Платонов. - Киев. Здоровья, 1988. - 216 с.
Покровский, В.М. Физиология человека/ В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько - М.: Медицина, 1997. - 32 с.
Смирнов, В. М. Физиология физического воспитания и спорта: Учеб. для студ. сред, и высш. учебных заведений / В.М. Смирнов, В.И. Дубровский. - М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2002. - 45 с.
Солодков, А.С. Физиологические аспекты адаптации моряков / А.С. Солодков. - Л.: ВМА, 1981. - 46 с.
Солодков, А.С. Адаптивные возможности человека // Физиология человека / 1982. - №3. - Т.8. - 445 с.
Солодков, А.С. Физиологические основы адаптации к физическим нагрузкам / Солодков А.С. - ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1988. - 38 с.
Фарфель, В.С. Физиология спорта: Очерки / В. С. Фарфель. – М. : Физкультура и спорт, 1960. – 35 с.
Флейвелл, Дж. Генетическая психология Жана Пиаже.: Пер. с англ / Дж. Флейвелл. - М., 1967. – 109 с.
Шаханова, А.В. Влияние расширенного двигательного режима на онтогенетическое развитие и физическую подготовленность детей и подростков: автореф. дис. д-ра биол. наук / А.В. Шаханова. - М., 1998. - 50 с.
Юревиц, А.Ж. Адаптация к профессиональной деятельности // Физиология трудовой деятельности (Основы современной физиологии) / А.Ж. Юревиц, В.С. Аверьянов, О.В. Виноградова. - СПб., 1993.- 214 с.
Яницкий, М.С. Адаптационный процесс: психологические механизмы и закономерности динамики / М.С. Яницкий. - Кемерово. Кемеровский государственный университет, 1999. - 84 с.
Адаптация систем организма к физической нагрузке [Электронный ресурс] -.- URL: http://biofile.ru/bio/4573.html (дата обращения 4.01.2017), свободный.
Биохимические механизмы адаптации к мышечной работе [Электронный ресурс] -.- URL :http: //studbooks.net/715344/turizm/ mehanizmy _adaptatsii_myshechnoy_rabote (дата обращения 5.01.2017), свободный.
Механизм адаптации организма к мышечной деятельности [Электронный ресурс] -.- URL: http://www.healdisease.ru/htns-811-2.html (дата обращения 6.01.2017), свободный.