в чем выражается функциональная подготовленность организма к физическим нагрузкам
В чем выражается функциональная подготовленность организма к физическим нагрузкам
Проблема повышения эффективности процесса подготовки спортсменов встает всякий раз, когда спортивные результаты выходят на новые, более высокие рубежи. При этом вновь и вновь обостряются противоречия современной системы спортивной подготовки практически на всех уровнях.
Пожалуй, наступает такой момент, когда понимание спортивной тренировки как чисто педагогического процесса становится фактором, ограничивающим дальнейший рост как в технологическом (методическом), так и в методологическом планах. Совершенствование и развитие системы подготовки спортсменов неизбежно требует мировоззренческой перестройки, и, прежде всего, связанной с пониманием тренировки как процесса формирования биологического субъекта. Все в большей мере понимается (и принимается во внимание), что какими бы «чисто педагогическими» средствами мы ни манипулировали, объектом воздействия всегда остается человек – живая, динамичная, крайне сложная система, имеющая несколько многоуровневых контуров регуляции и саморегуляции, к тому же подверженная широчайшему спектру влияний со стороны как биологических, так и социальных факторов.
В последнее время все более четко осознается, что спортивная тренировка, конечной целью которой является достижение наивысшего спортивного результата, направлена на развитие именно функциональных возможностей организма спортсмена [7, 9, 10].
Каждое свойство, способность или двигательное качество базируются на определенных функциональных возможностях организма, а в их основе лежат конкретные функциональные процессы. Например, такое двигательное качество, как выносливость и все ее разновидности в основном будет определяться и лимитироваться уровнем развития основных механизмов энергообеспечения – анаэробной и аэробной производительностью, а также степенью «функциональной устойчивости», способности сохранять высокий уровень функционирования организма в условиях сдвигов гомеостаза.
Соотношение, доля вклада, роль тех или иных процессов в обеспечении работоспособности спортсмена будет определяться спецификой вида спорта, что будет определять «функциональную специализацию». Кроме того, функциональные возможности будут определяться такими параметрами, как «функциональные резервы» и способность их реализовывать – «функциональная мобилизация».
Само понятие «функциональная подготовленность» весьма сложно и многозначно. Исходя из определения слова «функция», которое в физиологическом смысле трактуется как отправление организмом, органами и системами органов своих действий, следует, что функциональная подготовленность есть готовность организма к выполнению определенной деятельности [10]. В этом плане наиболее точно и полно понятие «функциональная подготовленность» отражает следующее определение: «Функциональная подготовленность спортсменов – это относительно установившееся состояние организма, интегрально определяемое уровнем развития ключевых для данного вида спортивной деятельности функций и их специализированных свойств, которые прямо или косвенно обусловливают эффективность соревновательной деятельности» [4].
Наиболее всестороннее представление о функциональной подготовленности можно получить исходя из ее четырехкомпонентной структуры, предложенной В.С. Фоминым [8]. Применительно к спорту, функциональная подготовленность рассматривается как уровень слаженности взаимодействия (взаимосодействия) психического, нейродинамического, энергетического и двигательного компонентов, организуемое корой головного мозга и направленное на достижение заданного спортивного результата с учетом конкретного вида спорта и этапа подготовки спортсмена.
В физическом воспитании и теории спорта выделяют техническую, тактическую, физическую и психологическую подготовку. Вышеизложенное позволяет утверждать, что каждая из этих сторон спортивной подготовки базируется на определенном компоненте общей функциональной подготовленности.
Имея в виду, что выполнение мышечной работы в спорте обеспечивается деятельностью большого числа систем и органов, функциональная подготовленность должна пониматься не как отдельное отправление какого-либо из этих органов, а как отправление функциональной системы, объединяющей эти органы для достижения необходимого спортивного результата [8]. При этом обязательно следует помнить, что в каждом конкретном случае функция организма будет специфична.
Говоря об организации и реализации подготовки спортсменов, можно выделить два основных направления функциональной подготовки спортсменов:
1. Наращивание функциональных резервов и совершенствование механизмов функционирования. Как составные части этих процессов следует рассматривать и такие аспекты, как «функциональная экономизация», «функциональная специализация» и «функциональная мобилизация».
2. Оптимизация функциональной подготовленности, т.е. обеспечение максимальной эффективности использования уже имеющегося (достигнутого) уровня функциональных возможностей. При этом, как показали наши ранние исследования, такая оптимизация должна быть комплексной, затрагивать все основные стороны и управляющее звено процесса функциональной подготовки [6, 7, 10].
Иногда отождествляют функциональную и физическую подготовку (подготовленность). Следует отметить, что двигательный компонент функциональной подготовленности представляет собой не что иное, как физическую подготовленность [5].
Еще один компонент функциональной подготовленности – энергетический. Уровень развития основных механизмов энергообеспечения является основной и неотъемлемой частью физической подготовленности. Следует сказать, что и другие компоненты функциональной подготовленности (нейродинамический и психический) так или иначе увязаны с выполнением двигательного акта.
Отсюда вполне понятно, что все компоненты функциональной подготовленности в спорте развиваются практически единственным средством – мышечными нагрузками, определенным образом организованными в рамках специфической биомеханической структуры, т.е. физическими упражнениями.
Ю.В. Верхошанский [3] отмечает, что ведущая роль в формировании межсистемных отношений в организме и развитии адаптационного процесса в условиях напряженной мышечной деятельности принадлежит локомоторной системе, точнее, режиму ее эксплуатации. В связи с этим, основное внимание в тренировочном процессе должно уделяться методике развития именно двигательного компонента – физической подготовленности.
Однако следует помнить, что подготовка спортсмена должна ориентироваться на развитие и совершенствование именно тех функциональных резервов и процессов в организме, которые в основном обусловливают специфическую работоспособность. Несомненно, при использовании только физических упражнений все эти процессы совершенствуются как результат процесса адаптации к мышечной деятельности, физическим нагрузкам. Вместе с тем эффективность подготовки и самого процесса адаптации возможно существенно повысить при использовании целенаправленных, дополнительных средств воздействия на различные стороны функционирования организма.
В современных условиях это особенно актуально. В настоящее время объемы и интенсивность тренирующих нагрузок в спорте достигли критических величин, дальнейший рост которых существенно превышает ресурсы физиологических возможностей организма человека и лимитируется социальными факторами [1, 5, 7, 10]. В связи с этим весьма остро встает задача разработки новых технологий оптимизации процессов адаптации, поиска альтернативных подходов к использованию эффективных дополнительных средств, позволяющих существенно расширить диапазон адаптационных перестроек при достигнутом уровне объемов и интенсивности тренировочных нагрузок и повысить эффективность специфической мышечной деятельности в спорте [1, 7].
Выход из создавшегося положения может быть найден в использовании дополнительных факторов, оптимизирующих тренировочные воздействия применяемых физических упражнений.
Известно, что мышечные нагрузки способствуют закреплению в функциональных системах изменений, характеризующих адаптогенный эффект и обусловливающих направленную тренировку устойчивости организма к различным экстремальным воздействиям. Систематическое использование мышечных нагрузок является целенаправленным воздействием на организм, оптимизирующим деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем и повышающим работоспособность [2]. Вместе с тем эффективность адаптации к систематическим мышечным нагрузкам может быть значительно повышена за счет использования средств и методов целенаправленного совершенствования функциональных возможностей организма в целом, а также отдельных его систем, в частности, – дыхательной [6, 9]. Эти направленные воздействия на организм выступают в качестве дополнительного адаптогенного фактора и при использовании совместно с мышечными нагрузками существенно усиливают эффект их воздействия.
В качестве средств создания дополнительной нагрузки предлагается использовать следующие методы воздействия на дыхательную систему: дыхание через дополнительное «мертвое» пространство (ДМП), дыхание при повышенном резистивном и эластическом сопротивлении, произвольную гиповентиляцию. Эти воздействия усиливают влияние тренировочных нагрузок на организм, способствуют формированию более совершенных адаптационных механизмов [7].
Второй важнейший аспект функциональной подготовки спортсменов – оптимизация функциональной подготовленности – являлся объектом нашего пристального внимания в течение ряда лет.
На наш взгляд, условиями успешной оптимизации функциональной подготовленности спортсменов в первую очередь являются: уточнение необходимой направленности и повышение степени воздействия осваиваемых тренировочных нагрузок, целенаправленное ускорение восстановительных процессов, рационализация системы адекватного комплексного контроля.
Поскольку оптимизация функциональной подготовленности спортсменов прежде всего связана с совершенствованием управления тренировочным процессом, при программировании воздействий на организм обязательно должен учитываться весь спектр факторов, в той или иной мере влияющих на реальный и формируемый уровни физической работоспособности занимающихся. В частности, очень важным является учет таких факторов, как возраст, квалификация, период подготовки.
Мы исходим из того, что оптимальная динамика функциональной подготовленности может быть обеспечена только при наличии эффективной системы контроля, являющегося неотъемлемой частью процесса управления. При этом контроль и оценка функциональной подготовленности как многофакторной системы должны осуществляться комплексно по всем основным компонентам, ее составляющим. При организации комплексного контроля подготовленности спортсменов следует учитывать, что на различных этапах многолетней спортивной подготовки вклад в обеспечение работоспособности различных резервов организма неравнозначен.
Дифференцированный подход к диагностике физической работоспособности, обоснованное использование результатов контроля в последующем тренировочном процессе способствуют успешной оптимизации функциональной подготовленности спортсменов за счет повышения роли ведущих для определенного этапа подготовки факторов при подключении и активизации факторов более «высоких» категорий.
В результате проведенных экспериментов выяснилось, что дифференцированная в соответствии с этапом подготовки и ролью различных факторов в обеспечении физической работоспособности система комплексного контроля в совокупности со своевременной коррекцией структуры тренировочных нагрузок, акцентирование последних по линии «доминантных» для соответствующего этапа подготовки факторов вызывают существенный прогресс именно по актуальным направлениям и, как следствие, значительно эффективнее повышают уровень функциональной подготовленности спортсменов в целом, делают ее более сбалансированной.
Полученные результаты позволяют заключить, что систематический дифференцированный контроль уровня физической работоспособности способствует повышению эффективности тренировочного процесса, является действенным фактором оптимизации и рационализации подготовки спортсменов.
Результаты проведенных нами исследований по выяснению эффективности использования направленных влияний на дыхательную систему спортсменов позволяют полагать, что они повышают эффективность обычных тренировочных нагрузок. Применение этих средств способствует эффективности физической и функциональной подготовки, что выражается в существенном росте специальной физической подготовленности, физической работоспособности, аэробной производительности и в оптимизации состояния дыхательной системы [6, 7, 9, 10].
Эксперименты убедительно показали, что целенаправленные воздействия на дыхательную функцию могут с успехом применяться в подготовке спортсменов. Это в определенной мере расширяет арсенал тренировочных средств и разнообразит тренировочный процесс, создавая дополнительный раздражитель. Появляется дополнительная возможность индивидуализировать подготовку спортсменов на основе направленного воздействия на отдельные стороны функциональной подготовленности, связанные со спецификой мышечной деятельности, например, в связи с определенным игровым амплуа футболистов.
Наряду с разработкой методов, усиливающих воздействие физических упражнений и повышающих интенсивность тренировочного процесса, необходимо совершенствовать и внедрять в практику подготовки спортсменов адекватную систему восстановления организма после тренировочных и соревновательных нагрузок, особенно в остром периоде.
Весьма перспективным направлениями оптимизации восстановительных процессов может считаться дозированное вдыхание умеренно гипоксически-гиперкапнических газовых смесей. Так, показано, что кратковременное дыхание через ДМП ускоряет течение восстановительных процессов в остром периоде реституции.
Результаты экспериментов показали, что использование в качестве средства восстановления дозированного дыхания через ДМП оказывает достоверное положительное влияние на уровень физической работоспособности и скорость протекания восстановительных процессов, что является основой значительного роста показателей специальной физической подготовленности спортсменов [10].
Вышеизложенное позволяет заключить, что в современных условиях в тренировочном процессе спортсменов следует использовать не только физические упражнения, разнообразно структурируя их в рамках тех или иных методов, но и в обязательном порядке необходимо применять уже не как дополнительные, а как интегративно составляющие средства целенаправленного воздействия на ключевые для определенной специфической спортивной деятельности функциональные процессы, свойства, функциональные системы и организм в целом. Кроме того, совершенствование функциональной подготовленности спортсменов должно идти по пути ее комплексной целевой оптимизации. Безусловны необходимость и действенность учета закономерностей адаптации, дифференцирования нагрузок по направленности воздействия в зависимости от индивидуальных особенностей спортсменов, этапа многолетней подготовки, дальнейшей рационализации системы восстановительных мероприятий, объективизации контроля динамики состояния спортсменов по ходу учебно-тренировочного процесса.
Рецензенты:
Вершинин М.А., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой теории и методики физического воспитания, ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры», г. Волгоград;
Золотарев А.П., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой теории и методики футбола и регби, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет физической культуры, спорта и туризма», г. Краснодар.
Научная электронная библиотека
2.1. Физиологические основы адаптации к мышечной деятельности и особенности их проявления у спортсменов с ОФВ
Физическая нагрузка – самый естественный и древний фактор, воздействующий на человека. Она во все времена сопровождала человека, поскольку с одной стороны обусловлена природой земной гравитации, с другой – двигательная активность всегда являлась важным фактором выживания человека. Существо адаптации к физическим нагрузкам заключается в раскрытии механизмов, за счет которых нетренированный организм становится тренированным, то есть механизмов, лежащих в основе формирования положительных сторон адаптации, обеспечивающих тренированному организму преимущества перед нетренированным.
Адаптация к физическим нагрузкам – это системное явление, которое включает приспособление не только к величине нагрузки, но и изменению: биохимического состава внутренней среды организма; интенсивности обмена веществ; психоэмоционального фона.
То есть речь идет не об адаптации опорно-двигательного аппарата к выполняемой работе, а об адаптации организма спортсмена в его системном понимании к ситуации в условиях значительной мышечной активности. При этом в систему адаптации в каждой последующей попытке (тренировке, повторе упражнений) оказываются вовлеченными все новые и новые структурные элементы. Например, увеличение вовлекаемых в работу нервно-мышечных единиц, будет сопровождаться изменением электролитного состава и гормонального фона организма (А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2008).
В практике спорта до сих пор не разработаны объективные методы оценки адаптационных процессов к физическим нагрузкам и принято считать основным их критерием динамику уровня спортивных достижений и темп роста спортивных результатов. Однако адаптация является сложным комплексным процессом и включает в себя множество факторов.
Адаптацию к физическим нагрузкам можно охарактеризовать следующими основными чертами:
– тренированный организм может выполнять физическую нагрузку такой продолжительности и интенсивности, которая не под силу нетренированному (марафонский бег, подъем штанги весом, превышающим вес собственного тела более чем в 2 раза и т.д.);
– в состоянии покоя и при умеренной физической нагрузке тренированный организм работает более экономно (ЧСС 30–50 уд/мин, ЧД 8–15 раз/мин, вырабатывает существенно меньше лактата и т.д);
– при предельно напряженной мышечной работе наблюдается обратный эффект: уровень МПК выше, чем у нетренированного в 2 раза (5–6 л/мин); частота дыхания может достигать до 60 раз/мин, артериальное давление – до 270 мм рт. ст. То есть жизненные показатели тренированного человека при предельных нагрузках могут достигать величин, не совместимых с жизнью для обычного человека.
Для понимания адаптации к физическим нагрузкам с позиций молекулярной физиологии следует разделять два ее основных этапа – срочную и долговременную адаптацию.
Срочная адаптация может быть описана в рамках Павловского рефлекса «что такое?». Это ориентировочный врожденный рефлекс, в котором И.П. Павлов видел не только обострение чувствительности, но и торможение многих побочных реакций. В некоторых ситуациях тормозные реакции становятся ведущими (например, оцепенение при встрече с неожиданным противником вместо агрессивного поведения или панического бегства).
Реакции возбуждения активируют нейротрофические влияния и функции систем вспомогательного значения: дыхания, кровообращения. Следствием активации системы гипоталамус-гипофиз-надпочечники является резкое увеличение частоты дыхания и сердечных сокращений, повышение уровня катаболических процессов в системах жизнеобеспечения. Причем, выраженность этих изменений неадекватна силе воздействующего агента. Повышенная продукция гормонов коры надпочечников приводит не только к мобилизации систем адаптации («у страха глаза велики» – частный элемент выброса гормонов мозгового слоя надпочечников, вызывающих расширение зрачков), но и к повреждению клеточных структур. Рассмотренные механизмы несовершенны. Срочная адаптация энергетически расточительна, мобилизация физиологических функций, как правило, неадекватна силе воздействующего фактора и деятельность организма протекает на пределе его физиологических возможностей, резервы быстро исчерпываются.
В качестве примера срочной адаптации можно привести реакции организма нетренированных и тренированных людей на выполнение однократной физической нагрузки, например, пробегание с максимальной скоростью дистанции 400 м. У спортсменов и не спортсменов изменяются одни и те же показатели: ЧСС, ЧД, объем вентиляции легких, МОК, хотя сдвиги в показателях у спортсменов будут гораздо выше.
При долговременной адаптации в сформированной функциональной системе состав исполнительных элементов становится жестким, количественно ограниченным, энергетически экономным. На однократное воздействие фактора (или группы факторов) среды, например, физическую нагрузку определенного типа, организм отвечает системной реакцией, в которой интегрированы различные функции. Но только в сложившейся функциональной системе приспособительные возможности организма будут реализованы с максимальным эффектом. Именно с этим связаны физиологические различия функциональной активности различных систем организма у спортсменов различных видов спорта.
Так, например, и тяжелоатлет, и пловец испытывают на тренировках значительные нагрузки. Они оба тренированные, со сформировавшимися функциональными системами долговременной адаптации. В конечном итоге у обоих физиологические сдвиги и новый уровень метаболизма сохраняют гомеостаз, адекватный новым условиям существования. Но у каждого эта система своя и состоит она из разных элементов.
Увеличение функциональных возможностей систем органов закономерно влечет за собой активацию синтеза нуклеиновых кислот и белков в клетках. Это приводит к формированию стойких структурных изменений, увеличивающих потенциал систем, ответственных за адаптацию. Это объясняет гипертрофию органа, например, гипертрофию миокарда левого желудочка сердца у спорстменов-марафонцев и т.д.
То есть формируется системный структурный след, который и представляет собой основу адаптации к новым условиям среды. Схематично это можно представить следующим образом:
Интенсификация функций системы органов → Синтез нуклеиновых кислот и белков → Гипертрофия органов системы → Системный структурный след
Однако гиперфункция после окончания гипертрофии постепенно прекращается, поскольку функция органа постепенно распределяется в увеличенной массе клеточных структур и функционирование возвращается к прежнему уровню. В след за этим прекращается активация генетического аппарата, и синтез белков возвращается в прежнее русло.
Результаты этих исследований позволили предположить, что количество функций, выполняемых единицей массы органа (интенсивность функционирования структур) играет важную роль в активации генетического аппарата клетки. Когда интенсивности «тесно» в органе – активируется синтез белка, что ведет к гипертрофии органа. Если интенсивности слишком «просторно» – синтез белка прекращается с последующей инволюцией органа. В конечном итоге соотношение интенсивность функций – объем органа приходят к определенному равновесию, свойственному здоровому организму. Например, бодибилдеры. Пока спортсмен занимается – набирает мышечную массу. При отсутствии физической нагрузки гипертрофия мышц прекращается и начинается обратный процесс.
Таким образом, внутриклеточный механизм, осуществляющий двустороннюю связь между физиологической функцией и генетическим аппаратом клетки, обеспечивает положение, при котором интенсивность функциональной системы определяет одновременно активность генетического аппарата (определяющего физиологические изменения при адаптации) и обеспечивает гомеостаз.
Морфофункциональные перестройки при долговременной адаптации обязательно сопровождаются следующими процессами: изменением взаимоотношений регуляторных механизмов; мобилизацией и использованием физиологических резервов организма; формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной деятельности.
Эти три физиологические реакции являются главными и основными составляющими процесса адаптации. Такая функциональная система у спортсменов представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов, необходимое для решения задач приспособления организма к физическим нагрузкам.
В конечном итоге переход от срочного, во многом несовершенного, этапа адаптации, к долговременному – узловой момент адаптационного процесса, так как является свидетельством эффективного приспособления к соответствующим факторам среды.
При подготовке спортсменов с ОФВ, также, как и у здоровых спортсменов формируются адаптационные перестройки, однако они имеют определенные отличия. Имеющиеся нарушения хотя бы в одной из функциональных систем вынуждают компенсировать это работой других систем, следовательно, изменяется функционирование всего организма.
Например, удаление доли или целого легкого влечет за собой изменение функций дыхания и кровообращения, ампутация конечности или ее сегмента – изменения в координации движений и механизмах постурального контроля, потеря зрения приводит к сложной перестройке взаимодействия сохранных анализаторов. Все эти перестройки осуществляются автоматически. Чем тяжелее дефект, тем большее количество систем организма включается в процесс компенсации.
Автоматизм включения компенсаторных функций не определяет сразу механизмы компенсации, они формируются постепенно. Это следует учитывать при построении тренировочного процесса, поскольку с помощью физических нагрузок можно управлять данным процессом. Кроме того, любая по сложности функциональная система в организме формируется на основе уже существующих «предсуществующих» физиологических механизмов, которые вовлекаются или не вовлекаются в качестве компонентов системы в зависимости от «потребностей», возникающих на данный момент под воздействием факторов, вызывающих адаптацию.
Несмотря на то, что процесс адаптации протекает по общим законам, он реализуется в рамках генотипа конкретного индивидуума и особенностей его фенотипа, сформировавшегося в условиях окружающей его среды. В случае со спортсменами с ОФВ наличие патологии может нарушать существующие в норме физиологические механизмы или их компоненты, это детерминирует необходимость формирования компенсаторных функций, образование новых связей, определяющих развитие адаптационных перестроек всей системы.
Таким образом, у спортсмена с инвалидностью в процессе многолетней подготовки формируются специфичные функциональные системы, обеспечивающие высокую спортивную результативность, но отличные от таковых у здоровых.
При этом на каждом уровне подготовки выявляются новые проблемы и свойства, изучаемых компонентов спортивной подготовки, обусловленные наличием заболевания и утратой каких-либо функций. При этом каждая группа заболеваний обуславливает наличие физиологических особенностей и ограничений, влияющих на адаптационные процессы в организме на фоне интенсивных нагрузок. Их учет при определении задач многолетней спортивной подготовки и планировании тренировочного процесса позволяет целенаправленно воздействовать на организм, способствует формированию компенсаторных механизмов и, в конечном, итоге позволяет добиться наивысших для данного индивида спортивных результатов без угрозы для его здоровья, что будет способствовать сохранению его спортивного долголетия.