к физическим нагрузкам

Лекция 14. Физиологические особенности адаптации детей

Среднего и старшего школьного возраста

к физическим нагрузкам

Вопросы:

1. Особенности развития физических качеств детей среднего и старшего школьного возраста.

2. Особенности энергетики мышечной деятельности и реакции вегетативных систем на физические нагрузки.

3. Влияние спортивной тренировки на развитие функций организма и динамику работоспособности.

1. К среднему и старшему школьному возрасту у детей сформированы все основные меха­низмы управления движениями, свойственные взрослому организму. Это обеспечивает совершенство вы­полнения длительных упражнений с коррекции моторных программ по ходу движения (если это необходимо) и выполнение кратковре­менных двигательных актов – бросков, ударов, метаний, прыжков. Становится возможным начать углубленную специализацию во многих видах спорта.

На протяжении среднего и старшего школьного возраста формируются многочисленные внутрисистемные и межсистемные функциональные взаимосвязи в организме. Совершенствуются зрительно-двигательные, рече-двигательные, вестибуло-моторные и др. рефлексы. Отмечается высо­кий уровень интеграции деятельности сенсорных систем. Налажива­ется сочетание различных моторных реакций между собой. Хорошо дифференцируются и воспроизводятся мышечные усилия. В биоме­ханической структуре и функциональной организации локомоций (ходьбы, бега) достигается высокая координационная точность. Возникает возможность точного произ­вольного управления отдельными мышцами и даже изолированны­ми двигательными единицами. Управляемость мышечными группа­ми рук, головы и шеи выражена лучше, чем других мышечных групп.

Достигается высокий уровень сочетания двигательных и вегета­тивных реакций. Налаживается стабильное соответствие темпа шагов и дыхания, тонкое сочетание моторных компонентов двигательных навыков с вегетативными компонентами, согласование реакций сер­дечно-сосудистой и дыхательной систем.

У подростков существенно улучшается переработка информации и повышается эффективность тактического мышления, уменьшается количество ошибочных решений. В возрасте от 10 до 13 лет у подростков достоверно сокращается время принятия решения и общее время решения тактических задач. Дети в старшем школьном возрасте могут делать правильный и выбор из многоальтернативных ситуаций, сохранять высокую умственную работоспособность в напряженных условиях деятельности, в ситуа­циях с дефицитом времени. Рабочие доминанты, формирующиеся в высших отделах мозга, становятся стабильными, обеспечивая высо­кую помехоустойчивость юных спортсменов.

Становится более информативным ощущение усталости. Эта способность помогает правильной раскладке сил спортсмена на дистанции, рациональному управле­нию функциональными резервами организма. Возрастные перестройки центральной системы управления обес­печивают более экономное и эффективное выполнение работы, повышается произвольная мобилизации функциональных резервов организма, волевое преодоление утомления, что способствует увеличению длительности работы до отказа.

Возрастной период от 10 до 17-19 лет характеризуется достижением максимального развития большинства физических качеств – гибкости, быстроты, ловкости, силы, скоростно-силовых возможно­стей, а также большими изменениями выносливости, которая дости­гает максимального развития несколько позже – к 20-25 годам.

Средний и старший школьный возраст особенно благоприятен для физического воспитания, так как соответствует проявлениям многих сенситивных периодов развития физических качеств, т. е. периодов, наиболее чувствительных к тренирующим воздействиям.

Совершенствование гибкости, начинающееся в дош­кольном и младшем школьном возрасте, продолжается в среднем школьном возрасте. Гибкость подростков тем выше, чем больше длиннотные размеры тела. Наиболее высоких значений гибкость до­стигает к 15-летнему возрасту, после чего без дальнейшей трениров­ки начинает снижаться. У девочек гибкость выражена лучше, чем у мальчиков.

Наиболее благоприятный период развития ловкости отмечается с 7 до 14 лет, что связано с дальнейшим развитием функций КБП. Развитию лов­кости способствует совершенствование процессов экстраполяции. После 35-летнего возраста проявления ловкости ухудшаются, осо­бенно нарушаясь в пожилом возрасте.

С 10 до 15 лет резко улучшаются различные показатели качества быстроты, достигая к 15-летнему возрасту взрослых величин и сохраняясь на этом уровне примерно до 35 лет. В ЦНС подро­стка увеличивается скорость протекания нервных процессов и повышается подвижность нервных процессов. Это способ­ствует повышению скорости переработки информации в коре боль­ших полушарий.

К 15-летнему возрасту дости­гают взрослого уровня показатели теппинг-теста – 50-60 ударов за 10 с и максимальной скорости бега. Особенно значительно улучшаются скоростные параметры у мальчиков.

Возраст 11-14 лет является сенситивным для развития скоростно-силовых возможностей, В этом периоде отмечается наибольший прирост прыгучести, резкости ударов и бросков. К 14-15-летнему возрасту достигается наибольшая высота и дальность прыжков, особенно у мальчиков.

Мышечная сила нарастает в медленном темпе до 11-летнего возрас­та. Затем наступает замедление темпов ее прироста, связанное с разви­тием препубертатного периода (11-13 лет у мальчиков) и началом пе­рестроечных процессов в организме. После 14 лет начинается суще­ственный прирост мышечной силы, особенно выраженный у мальчиков и связанный с усиленной секрецией мужских половых гормонов (андрогенов).

В скелетных мышцах наблюдается миофибриллярная гипертро­фия, отражающая процессы усиленного синтеза сократительных белков (актина и миозина) в миофибриллах. Под влиянием развития быстрых мотонейронов в нервной системе происходят изменения в составе мышечных волокон — заметно нарастает объем быстрых и мощных гликолитических волокон.

Сенситивный период развития качества силы приходится на 14-17 лет. В возрасте 18-20 лет мышечная сила достигает максимальных значений для взрослого нетренированного человека. В юно­шеском возрасте устанавливается характерная для взрослого орга­низма топография мышечной силы, однако коррекцию в нее вносит специфика мышечной тренировки.

Позже других качеств развивается выносливость к длительной циклической работе умеренной мощности. Сенситивный период ее разви­тия приходится на возраст 15-20 лет, когда в достаточной мере созрева­ют функции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, обеспечива­ющих работу аэробного характера. В 20-25 лет это качество достигает высокого развития и дольше других сохраняется в онтогенезе человека (примерно до 55 лет и более). Статическая выносливость увеличивается меньше, чем динамическая. Она уменьшается в пубер­татном периоде, а затем нарастает, особенно к возрасту 18-20 лет.

В юношеском возрасте на основе значительного развития различ­ных качественных характеристик двигательной деятельности воз­можна специализация во многих видах спорта и достижение высоких спортивных результатов. Лишь в видах спорта, требующих предель­ного развитии выносливости (бег на длинные и сверхдлинные дис­танции, лыжные гонки и др.), высшие достижения появляются в более позднем возрасте – 20-35 лет.

2. В растущем и развивающемся организме энерготраты на двига­тельную активность составляют около половины суточных энерготрат. В покое основные энерготраты приходят­ся на органы с наиболее интенсивным обменом веществ – мозг, пе­чень, почки, а во время работы – на работающие мышцы. С этим связано то, что с увеличением роста мышц и уровня двигательной деятельности резко возрастают энерготраты у подростков.

Основного развития у подростков достигают процессы аэробной энергопродукции. Бурное увеличение мышечной массы, преоблада­ние в мышцах медленных волокон окислительного типа, нарастание в мышцах количества митохондрий и миоглобина, повышение ак­тивности окислительных ферментов, улучшение утилизации прино­симого кровью кислорода, а также совершенствование механизмов регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем – все это приводит к повышению аэробных возможностей организма и величины МПК. Максимальных значений абсолютные величины МПК достигают в возрасте 14-15 лет. Подростки в этот период хорошо приспособлены к выполнению работы аэробного характера – циклических упражнений умеренной мощности (около 70% от МПК). Выполнение нагрузок максималь­ной и субмаксимальной мощности (90-100% МПК) для них трудно переносимо, так как в этом возрасте недостаточно развиты анаэроб­ные возможности организма.

Относительные величины МПК (мл/мин.кг) на протяжении среднего и старшего школьного возраста (10-17лет) практически не изменяются. Это связано с тем, что годовые приросты аэробных возможностей не превышают приростов массы тела. Од­нако у юных спортсменов, имеющих лучше развитые скелетные мышцы, формирующие аэробное энергообеспечение, относитель­ные величины МПК выше, чем у сверстников, не занимающихся спортом.

Относительные величины МПК в женском организме ниже, чем в мужском. Объясняется это тем, что в составе тела у них больше доля жирового компонента, потребляющего незначительное количество энергии.

Стабильные величины относительного МПК очень важны в плане отбора. Так как они не изменяются в процессе тренировки и уже в 9-10-летнем возрасте соответствуют взрослым показателям, то их сле­дует использовать как информативные прогностические показатели для отбора детей в ДЮСШ, особенно в виды спорта, требующие раз­вития выносливости.

После 14-летнего возраста устанавливается характерный для каждого индивида состав (композиция) мышечных волокон. С появлением гликолитических волокон происходит быстрое совершенствование анаэробных возможностей растущего организма. Сократительная деятельность этих волокон не зависит от работы кислородтранспортной системы (крови, сердечно-сосудистой и ды­хательной систем), так как они получают энергию в бескислородных условиях. В результате повышается адаптация юношей и девушек к работе анаэробного характера – к выполнению циклической работы в зоне максимальной и субмаксимальной мощности, силовых и скоростно-силовых упражнений.

Мощность выполняемой работы увеличивается с 11 до 16 лет бо­лее, чем на 200%. Объем выполненной работы макси­мальной мощности повышается по сравнению с 7-летним возрастом в 10 лет на 50%, а в 14-15 лет – на 300-400 %.

Однако, экономичность и эффективность работы еще не дос­тигают взрослых значений, КПД работы, выполняемой на уровне МПК, в 14-15 лет составляет всего 65-70% взрослого уровня, а про­цесс восстановления значительно более длительный. У юношей 17-и лет длительность восстановления в 2 раза превышает время восста­новления у 20-летних при той же выполненной работе.

Период врабатывания как в возрасте 7-10 лет, так и в возрасте 15-18 лет характеризуется начальным резким увеличением показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем с последую­щим медленным повышением до необходимого рабочего уровня. Длительность устойчивого состояния при постоянной мощности ра­боты (или оптимального состояния при переменной мощности) ко­роче, чем у взрослых, а утомление наступает быстрее. Быстрое на­ступление утомления, в частности, обусловлено малой переносимос­тью кислородного дефицита. Величина максимального кислородного долга у подростков меньше, чем у взрослых: в 9-10 лет она составляет всего 0.8-1.2 л, в 12-14 лет – 2-2.5 л (у нетренированных взрослых – 6-10 л).

В связи с незавершенностью роста массы сердечной мышцы и объема сердца у подростков увеличение систолического объема крови не достигает еще взрослых величин. Даже при максимальном нарас­тании систолического объема при работе его значения лишь в 2 раза превышают уровень покоя, а у взрослых – в 2.5 раза. В возрасте 8-9 лет максимальные значения систолического объема составляют 70 мл, в 10-11 лет – 80мл, в 14-15лет – 100-120 мл, у взрослых мужчин 20-22 лет – 140мл.

Вели­чина МОК у подростков постепенно повышается: в 10-12 лет она равна 3,2 л/мин, в 13-16 лет – 3,8 л/мин, в юношеском возрасте МОК приближается ко взрослому уровню (у взрослых М ОК=4,5-5 л/мин).

С увеличением возраста повышаются функциональные резервы ды­хательной системы. При работе на уровне МПК величина МОД (л/мин) увеличивается по сравнению с состоянием покоя в возрасте 8-9 лет в 7,5 раз, в 10-11 лет – в 9-11 раз, в 16-18 лет – в 10-12 раз. Однако эффективность дыхания у подростков и в определенной мере у юношей еще мала. Несмотря на возросший рабочий уровень легочной венти­ляции, альвеолярный воздуху подростков насыщается кислородом при вдохе меньше, чем у взрослых. Это обусловлено менее глубоким дыхательным объемом, большим относительным объемом вредного пространства, меньшей выносливостью дыхательных мышц, отста­ванием роста грудной клетки (и соответственно недостаточной вели­чиной ЖЕЛ), незрелостью регуляторных процессов.

К несовершенству газообмена в легких добавляется еще низкая величина кислородной емкости крови и менее эффективный газооб­мен в тканях, где невысок коэффициент утилизации кислорода, т. е. малая величина кислорода переходит из артериальной крови в ткани и значительная его часть уносится венозной кровью обратно. У под­ростков отмечается менее выгодное соотношение поступления кис­лорода в легкие и потребление его тканями: у ребенка 8-9 лет и под­ростка 15-16 лет это соотношение составляет 6:1, а у нетренированно­го взрослого человека оно равно 5:1 и у тренированного взрослого — 4:1. У взрослых людей каждый литр кислорода при работе на уровне МПК извлекается из 25 л воздуха, а у под­ростка – из 35 л, т. е. требуемая работа легких почти в 1, 5 раза боль­ше, чем у взрослых.

При этом кислородный запрос на работу у подростков и юношей выше, чем у взрослых на ту же нагрузку. Отмеченные особенности удовлетворения кислородного запроса свидетельствуют о важности регламентирования физических нагрузок у подростков и юношей.

Форсирование нагрузок особенно в период полового созревания мо­жет привести к тяжелым последствиям. При больших нагрузках возникает патологическая инволюция вилочковой железы, нарушение иммунитета приводит к повышенной заболеваемости детей. Угнетается секреция соматотропного гормона, что приводит к задержке роста, а также гормонов коры надпочечников. В связи с отмеченным, в процессе физического воспитания тре­буется тщательное дозирование и индивидуализация нагрузок, конт­роль за текущим состоянием детей. Постепенное наращивание физи­ческих нагрузок в соответствии с возрастными функциональными возможностями развивающегося организма обеспечит рациональное течение адаптационного процесса, сохранение здоровья детей и рост их спортивного мастерства.

3. Систематические занятия физическими упражнениями вызыва­ют значительные изменения строения и функций организма, повы­шают его функциональные возможности и способствуют развитию физических качеств юных спортсменов.

В коре больших полушарий тренирующегося подростка улучшаются показатели высшей не­рвной деятельности – сила, уравновешенность и подвижность не­рвных процессов. По мере роста специальной работоспособности в ЦНС юного спортсмена происходят специфические изменения, отражающие формирование новых двигательных навыков. Нервные клетки на­чинают работать более ритмично и стабильно. Активность отдель­ных нейронов синхронизируется с соседними нейронами и с нейро­нами ряда отделенных участков коры, необходимых для участия в управлении конкретными движениями.

В процессе адаптации к физическим нагрузкам совершенствует­ся регуляция кровеносных сосудов мозга. У подростков и юношей, адаптированных к значительным статическим напряжениям в про­цессе занятий тяжелой атлетикой, отмечается более стабильный и высокий кровоток в головном мозгу, чем у неподготовленных к та­кой работе сверстников.

Высокое нервно-психическое напряжение отрицательно сказы­вается на возможности сохранять устойчивую работоспособность. Вместе с тем, чем выше квалификация юных спортсменов, тем большей способностью они обладают к произвольной мобилизации функциональных резервов для преодоления утомления., особенно в ус­ловиях работы с повышенной мотивацией. Они выполняют при этом значительно больший объем работы, чем нетренированные сверст­ники, но испытывают более глубокое утомление и нуждаются в более длительном отдыхе.

Уже в 12-14-летнем возрасте юные спортсмены четко дифферен­цируются по целому комплексу психофизиологических особенностей на два различных типа, которые совершенно необходимо учитывать при выборе генетически адекватного вида спорта, стиля соревновательной деятельности и амплуа спортсмена (атакующий или контрата­кующий в боксе, нападающий или защитнике футболе, нападаю­щий или разыгрывающий в волейболе и т. п.). На самых начальных этапах спортивной тренировки следует также самым тщательным образом определить ведущую руку и ногу спортсмена для адекватного выбора вооруженной руки в фехтовании, теннисе, хоккее, правосто­ронней или левосторонней стойки в боксе, бьющей ноги в футболе и т. п. Неадекватный выбор приводит к за­медлению и остановке роста спортивного мастерства, создает напряженность в организме, связанную с организацией компенсаторных реакций, и угрожает здоровью спортсмена.

Физические упражнения оказывают положительное влияние на развитие сенсорных систем. Юные спортсмены отличаются точнос­тью кинестетических ощущений, которые выше на наиболее трени­руемых мышцах и суставах. При воспроизведении заданных углов сгибания в локтевом суставе (без визуального контроля) фехтоваль­щики делают в 3 раза меньше ошибок, а лыжники в 2,5 раза меньше ошибок при сгибании в коленном суставе, чем нетренированные подростки. Юные баскетболисты практически точно воспроизводят с закрытыми глазами угол вращении в лучезапястном суставе. Юные футболисты отличаются более обширным полем зрения. Совершенствование поисковой функции глаза позволяет юным бор­цам, боксерам, подросткам, специализирующимся в игровых видах спорта, мгновенно схватывать наиболее значимую информацию и быстро на нее реагировать. Высококвалифицированные юные фигу­ристы демонстрируют великолепную вестибулярную устойчивость, выполняя за 55-минутную тренировку до 500 вращений без каких-либо нарушений координации.

В среднем и старшем школьном возрасте особенно значительно спортивная тренировка влияет на развитие опорно-двигательного аппарата. В наиболее нагруженных костях скелета заметно увеличи­вается толщина и плотность костей, степень их минерализации. Мы­шечная масса и сила преимущественно нарастают в наиболее трени­руемых мышцах, создавая специфику топографии мышечной силы, характерную для каждого вида спорта.

В процессе многолетней спортивной тренировки в скелетных мышцах увеличивается объем быстрых гликолитических волокон типа (анаэробных). У 12-летних спортсменов объем быстрых и мощных мышечных волокон в составе скелетных мышц достоверно превышает этот показатель у незанимающихся подростков (59% против 51%).

Повышение мышечной силы часто сопровождается чрезмерным усилением тонуса напряжения без достаточной способности к рас­слаблению мышц. Такие соотношения снижают амплитуду движе­ний, препятствуют росту работоспособности мышечного аппарата, приводят к быстрому утомлению мышц.

Увеличение массы тела сопровождается у юных спортсменов уменьшением содержания жира в составе тела. Чем меньше у них процент жира в составе тела, тем выше физическая работоспособность.

Систематические тренировки оказывают неоднозначное влия­ние на темпы роста и развития организма детей. У девочек-ретарданток, занимающихся гимнастикой, многолетние тренировки усиливают отставание их биологического возраста от паспортного. Лишь к 16-летнему возрасту они начина­ют догонять сверстниц. В противоположность этому у пловцов-ак­селератов увеличиваются темпы развития. Они в 13-летнем возрасте на 2-3 года и более опережа­ют сверстников по многим показателям. Многие юные баскетболи­сты в 13 лет достигают показателей 17-18 летних юношей, опережая однолеток на 4-5 лет.

Перестройки соматических функции организма сопровождаются и изменениями вегетативных функций у юных спортсменов.

Развитие массы сердечной мышцы и увеличение объема сердца по­вышают аэробные возможности организма. В системе дыхании под влиянием длительной тренировочных занятий повышается эффек­тивность и экономичность дыхательной функции, увеличивается ЖЕЛ, что обеспечивает быстрый рост МПК. Снижается чувствительность дыхательного центра к не­достатку кислорода (гипоксии) и избытку углекислого газа (гиперкапнии). Это позволяет существенно увеличить переносимость кис­лородного долга и продлить задержку дыхания.

При адаптации организма юных спортсменов к работе перемен­ной мощности показатели сердечно-сосудистой и дыхательной сис­темы становятся более подвижными, точнее следуют за текущими изменениями мощности нагрузки.

Большое значение в адаптации к аэробной и смешанной аэробно-анаэробной работе имеет повышение кислородной емкости крови По­казано, что увеличение работоспособности юных бегунов на средние дистанции коррелирует с увеличением количества эритроцитов, ге­моглобина и содержанием железа в крови.

.

Высокие показатели функциональных систем организма проявляются у юных спортсменов только после окончания периода полового созревания, а на протяже­нии переходного периода они, чаще всего, испытывают временное снижение работоспособности, связанное с перестройкой функций в организме. Временное снижение физической работоспособности юных спортсменов в период полового созревания наблю­дается несмотря на продолжение систематических тренировок. После окончания этого периода снова показатели работоспособ­ности превышают данные малоподвижных подростков и юношей.

Рацио­нальное построение тренировочного процесса приводит к улучшению сопротивляемости юного организма инфекционным и простудным за­болеваниям, снижает количество заболеваний и их продолжительность, уменьшает возможность побочных осложнений.

Процесс адаптации юных спортсменов к физическим нагрузкам сугубо индивидуален, зависит от множества морфофункциональных и психофизиологических по­казателей молодого организма, которые довольно жестко контроли­руются генетически. Тренерам и педагогам, а также самим спортсме­нам необходимо помнить, что совершенствование функциональной подготовленности юных спортсменов требует обязательного учета индивидуальных особенностей каждого организма, его возрастных возможностей, врожденных пределов изменчивости строения и фун­кций под влиянием физических нагрузок. Лишь в этом случае воз­можно обеспечить планомерное нарастание спортивного мастерства, не ухудшая процессов роста и развития и сохраняя на высоком уров­не здоровье юного спортсмена.