Утомление при физической и умственной работе

Из всех перечисленных примеров можно сделать вывод: суточным ритмом охвачен весь организм человека, представляющий собой единую систему взаимодействия всех органов, тканей и клеток. Ритмичность  физиологических процессов, отражающая единство организма и среды, их взаимодействие проявляется в организме человека в том, что их максимумы и минимумы приурочены к определенным часам  суток.  А объясняется это тем, что характер проявления физиологических  реакций организма в разное время  суток различен и в основном зависит  от факторов внешней среды. Благодаря  приспособлению к ритмически изменяющимся условиям внешней среды в организме  человека происходит физиологическая  подготовка к активной деятельности даже тогда, когда организм находится  в состоянии сна. И, наоборот, организм человека готовится ко сну задолго  до засыпания.

Исходя из сказанного, возможно, следовало  бы самую трудную и ответственную  работу выполнять в периоды естественного  подъема работоспособности, оставляя для других, менее важных дел, остальное  время относительно низкой работоспособности. Но из правил есть исключения. Бывают случаи, когда время наибольшей продуктивности в труде приходится на ночные и  вечерние часы. Таких людей принято  называть «совами», в отличие от «жаворонков» — людей, имеющих наибольшую работоспособность в утренние и  дневные часы. «Жаворонки», как правило, просыпаются рано, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в  первой половине дня. Вечером же у  них появляется сонливость, и они  рано ложатся спать. «Совы» засыпают поздно ночью, встают также поздно утром  и работоспособны бывают во второй половине дня.

В результате экспериментальных исследований немецкий физиолог Р.Хашпп установил, что 1/6 часть людей относятся к людям утреннего типа, 1/3 — вечернего типа, а половина людей легко приспосабливается и к утреннему, и к вечернему режиму труда. Последних называют «голубями». Это преимущественно люди, занятые физическим трудом. 

Но, хотя биологические ритмы важны  для жизнедеятельности, они вовсе  не определяют роковым образом физические, психические возможности человека, а тем более поведение личности в целом. В организме человека имеются беспредельные возможности  для компенсации временного снижения тех или иных функций.

Следует иметь в виду, что естественный ритм жизнедеятельности организма  обусловлен не только его внутренними  факторами, но и внешними условиями (экзогенными ритмами). Например, для  спортсмена одним из условий компенсации  снижения физических возможностей во время отрицательного периода физического  цикла является тренировка, распределение  ее во времени и чередование с отдыхом. Это же относится не только к спортсменам, но и к людям любой специальности, а также к студентам, занимающимся физкультурой и спортом.

Состояние биологических ритмов

На основании многочисленных исследований, проведенных учеными разных стран, о существовании биологических  часов в многоклеточных живых  организмах, можно считать, что в  живых организмах существует иерархия ритмов, при этом биологические часы отдельных клеток синхронизируются с суточными ритмами «ведущих клеток».

Американский ученый К.Рихтер еще в 1960г. высказал предположение о существовании у человека трех типов биологических часов: центральных, гомеостатических и периферических.

Согласно Рихтеру, центр управления биологическими часами у человека расположен не в коре головного мозга. Это  обстоятельство он объясняет тем, что  зависимость от коры мозга придавала  бы суточным ритмам физиологических  процессов все основные черты  условных рефлексов. Действительно, влияние  коры головного мозга на суточные ритмы человека ограничено. Даже при  отсутствии обоих полушарий суточная периодичность различных физиологических  процессов, в частности ритма  сна и бодрствования, сохраняется. Поэтому центр управления биологическими часами человека, надо полагать, находится  под полушариями. Биологические  часы наиболее устойчивы к случайным  изменениям во внешней среде, что  важно для сохранения суточного  режима. Кроме того, разделение функций  между корой и нижележащими участками  мозга имеет большое приспособительное  значение, позволяющее освободить кору от управления множеством внутренних процессов и создать тем самым  условия для приспособления организма  к изменениям внешней среды.

В организме человека нет таких  физиологических процессов, которые  не зависели бы полностью от ЦНС  и от общего состояния организма. В работе периферических часов время  от времени могут участвовать  и центральные часы, которые по нервным путям будут осуществлять регуляцию ритма. В этом случае может  происходить изменение местоположения центра биологических часов человека. Оно непосредственно связано  с системой регуляции, с механизмом работы и природой биологических  часов.

Тот факт, что в другом часовом  поясе ход биологических часов  перенастраивается, свидетельствует  об их условно-рефлекторной регуляции.

Отсюда студенту следует так  планировать нагрузки, чтобы они  не превышали определенный уровень  и не мешали процессу образования. В  этом случае учитываются 2 основных фактора, взаимодействующие между собой  — нагрузка (воздействие) и конкретное функциональное состояние студента на данный момент. А, значит, ритм занятия (например физкультуры) определяется не только внешними факторами (нагрузкой), но и внутренними биологическими часами. Словом, при определении  оптимальной нагрузки на занятии  важно учитывать взаимодействие внутренних ритмов (биологических часов) с внешними факторами воздействия. Это следует учитывать всем преподавателям, а в особенности преподавателям физкультуры, тренерам и т.д. и т.п. в организации учебного процесса для достижения высоких результатов.

Важно также учитывать и тот  факт, что студенты с утренним биологическим  типом активнее и более работоспособны в утренние часы, поэтому заниматься умственной и физической деятельностью  им лучше в первой половине дня, а  студентам с вечерним биологическим  типом — во второй.

Если наблюдать за студентами на протяжении недели, то выявится закономерность: работоспособность падает к концу  недели, отсюда следует, что необходимо распределять занятия таким образом, чтобы на конец недели попадали уроки, требующие минимальной нагрузки со студента.

Средства физической культуры, обеспечивающие устойчивость к умственной и физической работоспособности

Основное средство физической культуры - физические упражнения. Существует физиологическая  классификация упражнений, в которой  вся многообразная мышечная деятельность объединена в отдельные группы упражнений по физиологическим признакам.

Устойчивость организма к неблагоприятным  факторам зависит от врожденных и  приобретенных свойств. Она весьма подвижна и поддается тренировке как средствами мышечных нагрузок, так и различными внешними воздействиями (температурными колебаниями, недостатком  или избытком кислорода, углекислого  газа). Отмечено, например, что физическая тренировка путем совершенствования  физиологических механизмов повышает устойчивость к перегреванию, переохлаждению, гипоксии, действию некоторых токсических  веществ, снижает заболеваемость и  повышает работоспособность. Тренированные  лыжники при охлаждении их тела до 35°С сохраняют высокую работоспособность. Если нетренированные люди не в состоянии  выполнять работу при подъеме  их температуры до 37-38°С, то тренированные  успешно справляются с нагрузкой  даже тогда, когда температура их тела достигает 39°С и более.

У людей, которые систематически и  активно занимаются физическими  упражнениями, повышается психическая, умственная и эмоциональная устойчивость при выполнении напряженной умственной или физической деятельности.

К числу основных физических (или  двигательных) качеств, обеспечивающих высокий уровень физической работоспособности  человека, относят силу, быстроту и  выносливость, которые проявляются  в определенных соотношениях в зависимости  от условий выполнения той или  иной двигательной деятельности, ее характера, специфики, продолжительности, мощности и интенсивности. К названным  физическим качествам следует добавить гибкость и ловкость, которые во многом определяют успешность выполнения некоторых видов физических упражнений. Многообразие и специфичность воздействия упражнений на организм человека можно понять, ознакомившись с физиологической классификацией физических упражнений (с точки зрения спортивных физиологов). В основу ее положены определенные физиологические классификационные признаки, которые присущи всем видам мышечной деятельности, входящим в конкретную группу.

Так, по характеру мышечных сокращений работа мышц может носить статический  или динамический характер. Деятельность мышц в условиях сохранения неподвижного положения тела или его звеньев, а также упражнение мышц при удержании  какого-либо груза без его перемещения  характеризуется как статическая  работа (статическое усилие). Статическими усилиями характеризуется поддержание  разнообразных поз тела, а усилия мышц при динамической работе связаны  с перемещениями тела или его звеньев в пространстве.

Значительная группа физических упражнений выполняется в строго постоянных (стандартных) условиях как на тренировках, так и на соревнованиях; двигательные акты при этом производятся в определенной последовательности. В рамках определенной стандартности движений и условий  их выполнения совершенствуется выполнение конкретных движений с проявлением  силы, быстроты, выносливости, высокой  координации при их выполнении.

Есть также большая группа физических упражнений, особенность которых  в нестандартности, непостоянстве  условий их выполнения, в меняющейся ситуации, требующей мгновенной двигательной реакции (единоборства, спортивные игры). Две большие группы физических упражнений, связанные со стандартностью или  нестандартностью движений, в свою очередь, делятся на упражнения (движения) циклического характера (ходьба, бег, плавание, гребля, передвижения на коньках, лыжах, велосипеде и т.п.) и упражнения ациклического  характера (упражнения без обязательной слитной повторяемости определенных циклов, имеющих четко выраженные начало и завершение движения: прыжки, метания, гимнастические и акробатические элементы, поднимание тяжестей).

Общее для движений циклического характера  состоит в том, что все они  представляют работу постоянной и переменной мощности с различной продолжительностью. Многообразный характер движений не всегда позволяет точно определить мощность выполненной работы (т.е. количество работы в единицу времени, связанное  с силой мышечных сокращений, их частотой и амплитудой), в таких  случаях используется термин "интенсивность". Предельная продолжительность работы зависит от ее мощности, интенсивности  и объема, а характер выполнения работы связан с процессом утомления  в организме. Если мощность работы велика, то длительность ее мала вследствие быстро наступающего утомления, и наоборот.

При работе циклического характера  спортивные физиологи различают  зону максимальной мощности (продолжительность  работы не превышает 20-30 с, причем утомление  и снижение работоспособности большей частью наступает уже через 10-15 с); субмаксимальной (от 20-30 до 3-5 с); большой (от 3-5 до 30-50 мин) и умеренной (продолжительность 50 мин и более).

Особенности функциональных сдвигов  организма при выполнении различных  видов циклической работы в различных  зонах мощности определяет спортивный результат. Так, например, основной характерной  чертой работы в зоне максимальной мощности является то, что деятельность мышц протекает в бескислородных (анаэробных) условиях. Мощность работы настолько велика, что организм не в состоянии обеспечить ее совершение за счет кислородных (аэробных) процессов. Если бы такая мощность достигалась  за счет кислородных реакций, то органы кровообращения и дыхания должны были обеспечить доставку к мышцам свыше 40 л кислорода в 1 мин. Но даже у высококвалифицированного спортсмена при полном усилении функции дыхания  и кровообращения потребление кислорода  может только приближаться к указанной  цифре.

В течение же первых 10-20 с работы потребление кислорода в пересчете  на 1 мин достигает лишь 1-2 л. Поэтому  работа максимальной мощности выполняется "в долг", который ликвидируется  после окончания мышечной деятельности. Процессы дыхания и кровообращения во время работы максимальной мощности не успевают усилиться до уровня, обеспечивающего  нужное количество кислорода, чтобы  дать энергию работающим мышцам. Во время спринтерского бега делается лишь несколько поверхностных дыханий, а иногда такой бег совершается  при полной задержке дыхания.

При этом афферентные и эфферентные  отделы нервной системы функционируют  с максимальным напряжением, вызывая  достаточно быстрое утомление клеток центральной нервной системы. Причина  утомления самих мышц связана  со значительным накоплением продуктов  анаэробного обмена и истощением энергетических веществ в них. Главная  масса энергии, освобождающаяся  при работе максимальной мощности, образуется за счет энергии распада  АТФ и КФ. Кислородный долг, ликвидируемый  в период восстановления после выполненной  работы, используется на окислительный  ресинтез (восстановление) этих веществ.

Снижение мощности и увеличение продолжительности работы связано  с тем, что помимо анаэробных реакций  энергообеспечения мышечной деятельности разворачиваются также и процессы аэробного энергообразования. Это увеличивает (вплоть до полного удовлетворения потребности) поступление кислорода к работающим мышцам. Так, при выполнении работы в зоне относительно умеренной мощности (бег на длинные и сверхдлинные дистанции) уровень потребления кислорода может достигать примерно 85% максимально возможного. При этом часть потребляемого кислорода используется на окислительный ресинтез АТФ, КФ и углеводов.