Влияние двигательной активности на органы и системы организма

Занятия физическими упражнениями оказывают многостороннее положительное  влияние на организм.

Так под влиянием сильных раздражителей  в организме человека может возникнуть сильное напряжение или стресс (Г.Селье). С помощью мышечных напряжений при постепенном нарастании физической нагрузки реакция тревоги начинает проявляться значительно слабее или исчезает совсем. После нескольких тренировочных занятий в организме развивается состояние повышенной устойчивости как в отношении мышечных нагрузок , так и к факторам, вызывающим стресс.

Физически тренированные люди по сравнению  с нетренированными более устойчивы  к недостатку кислорода(гипоксии). Выполнение различных физических упражнений (бег, плавание, гребля) сопровождается возникновением в организме в определенных объемах кислородного долга. При систематических занятиях (тренировках) совершенствуются механизмы регуляции деятельности организма в условиях гипоксии.

Исследованиями установлено, что  в результате физической тренировки возрастает устойчивость организма  к действию токсических веществ. Многодневные мышечные нагрузки после  радиоактивного облучения организма в некоторых случаях не только улучшает течение болезни, но и способствует выздоровлению. У людей, работающих с радиоактивными веществами, картина крови никогда не ухудшается так, как у слабо физически подготовленных людей.

У занимающихся спортом людей после  соревнований или интенсивных тренировок количество лейкоцитов в крови обычно повышено. Этот механизм, отмечает профессор  Фарфель В.С., развился у наших предков в качестве предохранительного фактора, обеспечивающего готовность к отражению возможного попадания в организм инфекции при случайном ранении во время охоты или защиты от нападения. Усиленная выработка лейкоцитов при работе потеряла в какой-то мере свое первоначальное значение, но сохранила другое : человек, совершающий мышечную работу как бы упражняет свои кровеносные органы в выработке защитных кровяных телец.

У нетренированного человека при температуре  тела 37-38⁰  наступает резкое снижение физической работоспособности, а спортсмены даже при температуре 41⁰ могут справиться с очень большой физической нагрузкой.

Постоянными спутниками мышечной деятельности являются утомление и восстановление. В процессе работы организм расходует  свои энергоресурсы, в период отдыха - восполняет.

Обычно утомление рассматривают, как временное снижение работоспособности, вызываемое интенсивной или длительной работой. Мышечная деятельность связана  с вовлечением в работу многих органов и систем (мышцы, внутренние органы, железы), функциональная активность которых координируется центральной  нервной системой ЦНС. Происходит сложный  процесс приспособления организма  к условиям деятельности, в ходе которого на фоне возникающего дефицита энергетических веществ происходит разлад в координационной работе нервных центров с доминированием тормозных реакций, понижающих уровень работоспособности. Развивающееся утомление является защитной реакцией, предохраняющей от истощения энергетических ресурсов и нарушений в регуляции функций организма.

Академик Фольборт Г.В. и другие ученые показали, что утомление является естественным стимулятором интенсивных восстановительных процессов, обеспечивающих повышение работоспособности. Сущность физиологических перестроек под влиянием мышечной деятельности состоит в том, что  вызванные работой функциональные сдвиги не только выравниваются во время отдыха  до исходного уровня, но и повышаются до более высокого уровня. Происходит сверхвосстановление, степень выраженности которого зависит от интенсивности выполняемой работы.

Таким образом, устраняющие дефицит  двигательной активности современного человека занятия физическими упражнениями, тренировки с оптимальными нагрузками стимулируют в организме активность работы механизмов адаптации к их воздействию. Вследствие этого в  мышцах, скелете, сердечно-сосудистой, дыхательной       и других системах и органах происходят прогрессивные физиологические изменения, способствующие расширению функциональных возможностей, совершенствованию структурных свойств организма в целом, увеличению его гомеостатического потенциала.  

3.     Влияние двигательной активности на органы и системы организма 

Двигательная деятельность, занятия  физическими упражнениями, спортом  оказывают многостороннее влияние  на организм, которое проявляется  как на конкретном занятии и после  его окончания (срочный эффект), так  и в виде суммарного результата воздействий  многочисленных тренировок (кумулятивный эффект).

Срочный эффект складывается из целого ряда изменений в работе органов и систем (возрастает частота пульса, дыхания, активизируются обменные процесс), степень выраженности которых зависит от сложности, продолжительности, интенсивности мышечной деятельности. Возникшие по ходу тренировки изменения сглаживаются в ближайший период восстановления.

Кумулятивный эффект характеризуется  более значительными, широко выраженными, стойкими функциональными и структурными изменениями в организме. По ним  различают тренированного человека от нетренированного. 

3.1.          Костная система 

Костная система состоит из более 200 костей, соединенных с помощью  суставов в подвижные сочленения, образуя скелет. Скелет служит опорой для тела, защищает внутренние органы от внешних воздействий, выполняет  двигательную функцию. Вес скелета  человека составляет 18 % общей массы  тела.

Костная ткань представляет собой  сложный орган, пронизанный нервными волокнами, кровеносными и лимфатическими сосудами. В ее состав входят неорганические вещества -50 %, придающие костям прочность  и твердость; органические вещества - 25 %, делающие кости упругими и эластичными; вода - 25 %. Установлено, что ежедневно в организме обновляется от 10 до 20 % минеральных веществ костной ткани.

За весь период роста человека масса  костного скелета возрастает почти  в 24 раза. Кости увеличиваются в  длину и толщину. На обоих концах костей есть прослойка хряща, по мере окостенения которого, они становятся длиннее. Толщина костей увеличивается  за счет новых слоев костной ткани, образуемых надкостницей.

Кости развиваются активнее, чем  интенсивнее деятельность окружающих  их мышц, поскольку питание костной ткани зависит от полноценности кровоснабжения работающих мышц. При выполнении различных двигательных действий кости подвергаются скручиванию, сдавливанию, растягиванию, в результате чего в них увеличивается поступление органических веществ. Под влиянием тренировочных занятий в костной ткани происходят структурные изменения, благодаря которым кости приобретают более высокую механическую прочность.

В местах прикрепления мышц (сухожилий) на поверхности костей имеются гребни, бугры, шероховатости. Они выражены тем больше, чем сильнее развиты  мышцы. Например, под воздействием тренировочных  нагрузок у штангистов изменяется форма  лопатки и утолщается ключица, у  бегунов происходит утолщение большой  берцовой кости и т.д. Такие изменения  носят адаптационный характер и  протекают как благоприятные, прогрессивные, связанные с рабочей гипертрофией. Общие адаптационные изменения  имеют место во всех костях скелета, а локальные - в наиболее нагружаемых  его отделах ( у метателей - правая рука, у прыгунов - толчковая нога и др.).

Кости соединяются с помощью  суставов, главная функция которых  состоит в осуществлении движений. Каждый сустав заключен в суставную  сумку, имеющую два слоя, внутренний и наружный. Внутренний слой вырабатывает синовиальную жидкость, которая служит питательной средой для сустава, увлажняет и смазывает суставные  поверхности. Полость сустава герметически замкнута. В наружном слое имеются  связки, укрепляющие сустав. Связки отличаются механической крепостью, обладают растяжимостью. Наиболее мощные связки расположены в области тазобедренного, коленного и локтевого суставов.  

3.2.          Мышечная система 

Мышечная система включает около 600 различных мышц, составляющих 40-50% массы тела у мужчин и 30-35 % - у женщин. Различают мышцы: гладкие, выстилающие стенки сосудов и входящие в состав внутренних органов ;сердечную мышцу (миокард) ; скелетные или поперечно-полосатые мышцы.

Функция скелетных мышц состоит  в обеспечении передвижений человека в пространстве, перемещении частей тела относительно друг друга и поддержании  позы. Скелетная мышца состоит  из совокупности мышечных пучков, каждый из которых заключает в себе множество  мышечных клеток вытянутой формы, благодаря  чему получивших название мышечных волокон. Диаметр мышечных волокон колеблется от 0,1 до 0,01 мм , а длина в отдельных случаях достигает 10-12 см. Пучок мышечных волокон окружен оболочкой из соединительной ткани, которая переходит в сухожилие и с его помощью мышца с обоих концов прикрепляется к скелету. В состав разных мышц входит неодинаковое количество волокон, оно колеблется от сотен до многих тысяч. Количество волокон в мышце устанавливается через 4-5 месяцев после рождения и затем практически не изменяется. Увеличиваются только их размеры.

Основным сократительным аппаратом  мышечного волокна являются миофибриллы, которые в виде тонких нитей вытянуты от одного конца клетки к другому . В каждом волокне содержится до 1000 и более миофибрилл. В свою очередь миофибриллы состоят из пучка параллельно расположенных нитей двух типов - толстых и тонких, представляющих собой разнородные белковые соединения темного и светлого оттенков. Толстые темные нити состоят из миозина, тонкие, светлые - из актина. Чередование в поперечном направлении актиновых и  миозиновых нитей придает поперечную исчерченность скелетной мышце. Сокращение мышц происходит благодаря скольжению актиновых нитей вдоль нитей миозина.

Скелетные мышцы сокращаются в  ответ на нервные импульсы, идущие от нервных клеток - мотонейронов. Сами мотонейроны расположены в спинном мозгу, а их связь с мышцами осуществляется через аксоны, длинные отростки, отходящие от тел мотонейронов и достигающие мышц. Внутри мышцы аксон разветвляется, образуя концевые веточки, каждая из которых через синапс соединяется с одним мышечным волокном. Синапс ( от греч. «синапсис» - соединение, связь) - обеспечивает передачу возбуждения с одной нервной клетки на другую или с нервного волокна на мышечную, железистую клетку и др. Мотонейрон регулирует работу такого количества мышечных волокон, сколько концевых веточек имеет его аксон. При возбуждении мотонейрона возбуждаются управляемые им мышечные волокна, а вся их совокупность работает как единое целое. Поэтому мотонейрон, его аксон и иннервируемые их мышечные волокна, получили название двигательной единицы.

В разных мышцах человека количество двигательных единиц и их состав неодинаковы. Мышцы, способные выполнять тонко  дифференцированные движения ( мышцы лица, пальцев, глаза) включают от 1500 до 3000 двигательных единиц, каждая из которых отличается тонким аксоном, иннервирующим от 3-6 до 25-30 мышечных волокон. Крупные мышцы туловища, конечностей, выполняющие менее точные, но требующие большой силы движения, содержат меньшее количество двигательных единиц, но включающих более толстый аксон и от 600 до 2000 мышечных волокон.

В скелетных мышцах различают быстрые  и медленные двигательные единицы, соответственно состоящие из быстрых  и медленных мышечных волокон.

Быстрые (белые) мышечные волокна отличаются способностью к быстрым и сильным, но непродолжительным мышечным сокращениям, обеспечивающим выполнение кратковременной  физической работы высокой мощности (прыжки, спринт, ударные движения, поднятие тяжести). В быстрых мышечных волокнах преобладают анаэробные механизмы  энергообеспечения.

Медленные (красные) мышечные волокна  приспособлены для работы на выносливость. Благодаря широко разветвленной  сети капилляров в медленные волокна  поступает большое количество кислорода  крови. В них содержится много  миоглобина (мышечного гемоглобина), что придает им красный цвет. Энергообеспечение  работы медленных волокон осуществляется в аэробном режиме.

Соотношение быстрых и медленных  двигательных единиц в мышцах человека обусловлено генетически, оно не изменяется в течение жизни. Это  обстоятельство обязательно учитывается  при выборе спортивной специализации. Так , у бегунов на длинные дистанции мышцы нижних конечностей на 70 % состоят из медленных волокон и только на 20-30% -из быстрых. У бегунов -спринтеров, прыгунов, метателей соотношений мышечных волокон противоположное.

Работы мышц осуществляется в результате их напряжения или сокращения. Когда  при возбуждении мышца не может  сократиться по причине непреодолимости  сопротивления, ее длина не изменяется и работа выполняется в изометрическом режиме («изос» - равный, «метр» - длина). При этом в мышечной деятельности преобладают статические усилия за счет развития напряжения. Если в ответ на раздражение мышца, напрягаясь, преодолевает сопротивления, равное тяжести хотя бы какой-либо части тела, она изменяет длину, сокращается и работает в изотонической режиме («изос» - равный, «тонус» - напряжение). Такой режим характерен для динамической формы двигательной деятельности. Но чаще всего деятельность мышц в организме осуществляется в смешанном ауксотонической режиме, при котором изменяется и длина и напряжение мышцы.

Мышцы представляют собой систему, способную к сложной организованной деятельности и активность которой  в организме находится под  постоянным контролем со стороны  нервной системы.

Величина сокращения мышцы меняется в зависимости от количества включающихся в работу двигательных единиц, мотонейроны которых посылают импульсы к соответствующим мышечным волокнам, активизируя их. В движения, не требующие значительных напряжений, вовлекаются далеко не все двигательные единицы, поскольку возбуждается только часть мотонейронов мышцы. Большое напряжение мышцы связано с повышением возбуждающих влияний до максимально возможного количества участвующих в работе двигательных единиц, входящих в состав этой мышцы. Таким образом, количество участвующих в работе двигательных единиц определяется ее характером и продолжительностью.

В осуществлении того или иного  движения участвуют, как правило, не одна, а множество мышц, объединенных в сложные сочетания для достижения необходимого результата. При этом в ЦНС формируется координационная  структура, обеспечивающая целесообразную работу каждой мышцы и их совокупности в конкретном двигательном действии. Она задает строгое чередование  быстро сменяющихся во времени и  по интенсивности нервных импульсов, отделяющих необходимый порядок  синхронного включения в работу различных мышц. Роль мышцы определяется не только по  силе и скорости сокращения, но и по месту прикрепления ее к кости, что влияет на механический эффект. В многочисленных суставах разные части одной мышцы могут обуславливать несколько различное направление движения. Требования к режиму работы мышцы могут меняться на разных этапах двигательного действия.