Дипломная работа: Особенности организма и адаптации к физическим нагрузкам детей среднего и старшего школьного возраста

Рисунок 3. Межцентральные взаимосвязи ЭЭГ левого и правого полушария у велосипедистов разного возраста (по: Сологуб Е.Б. и др., 1984)

Возрастные перестройки центральной нервной системы управления обеспечивают более экономичное и эффективное выполнение работы. Уточняются моторные команды к работающим мышцам и совершенствуются межмышечные координации Усилившиеся переднелобных третичных полей на двигательную деятельность обеспечивает повышение произвольной мобилизации функциональных резервов организма, волевое преодоление утомления и, соответственно, увеличивает длительность работы до отказа.

Возможности участия третичных полей в регуляции движений еще недостаточно развиты у подростков по сравнению с юношами, особенно слабо они выражены в период полового созревания (в 1-ю фазу пубертата). В этот период наблюдается нарушение центральной регуляции движений. Корковые центры широко охватывают процесс возбуждения, нарушая тонкие межцентральные взаимоотношения и координацию движений. Перед стартом у подростков преобладает состояние предстартовой лихорадки. Ухудшаются процессы памяти и выработки двигательных навыков. Затрудняется переделка двигательных динамических стереотипов. Подростки быстро утомляются, особенно при длительной моторной работе.

Рисунок 4.Возрастная динамика участия разных зон левого и правого полушария в управлении движениями (модиф. по: Сологуб Е.Б., Капустин В.С., 1986)

Суммарное количество (в процентах от всех вычисленных) высоких (0,7-1,0) межцентральных корреляций ЭЭГ моторных зон с лобными, нижнетеменными и зрительными зонами у юных фигуристов (п=10 в каждой возрастной группе) во время трехминутного бега на месте в темпе 3 шага в 1 секунду. С окончанием этого периода механизмы управления движениями постепенно приближаются ко взрослому уровню. В 13-14 лет завершается в основном формирование всех сенсорных систем. Совершенствуется поисковая функция глаза, ускоряются сенсорные реакции, уточняется «мышечное чувство» и улучшается точность воспроизведения мышечных усилий, повышается функциональная устойчивость вестибулярной системы.

В юношеском возрасте управление движениями достигает высокого совершенства, позволяя добиться рекордных результатов во многих видах спорта.

3.2 Развитие физических качеств       

Возрастной период от 10 до 17-19 лет характеризуется достижениями 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.

Одним из ранних является физическое качество гибкости – суставной подвижности. Совершенствования гибкости, начинающееся в дошкольном и младшем школьном возрасте, продолжается в среднем школьном возрасте. Гибкость подростков тем выше, чем больше длина частей 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.

Весьма благоприятный период развития ловкости отмечается с 7 до 14 лет (с небольшим ухудшением этого качества в пике пубертатного периода). Созревание нижнетеменных третичных областей коры способствует улучшению межсенсорной интеграции и сенсомоторных взаимосвязей, формированию представлений о «схеме тела» и «схеме пространства». В результате улучшается пространственная ориентация движений и, как следствие, телесная и предметная ловкость.

По мере созревания лобных третичных областей коры больших полушарий появляются новые возможности для различных проявлений ловкости: развивается способность формированию новых движений в необычных условиях, улучшается анализ текущей и будущей ситуации, внесение сенсорных коррекций в двигательные программы, временная оценка выполняемых действий. 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 показатели качества быстроты, достигая к 15-летнему возрасту взрослых величин и сохраняясь на этом уровне до 35 лет. В ЦНС подростка увеличивается скорость протекания нервных процессов (лабильность нервной ткани) и повышается подвижность нервных процессов, скорость смены процессов возбуждения и торможения. Это способствует повышению скорости переработки информации в коре больших полушарий. К 12-летнему возрасту заметно укорачивается время простой двигательной реакции, а к 14 годам - время сложной реакции с выбором. Совершенствование центральной регуляции движениями и повышение возбудимости и лабильности мышечного аппарата способствует ускорению моторных актов. К 15-летнемувозрасту 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 имеется 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). Становая сила у мальчиков в 12 лет составляет, в среднем, 50-60 кг, в 15 лет – 90-100 кг, в 18 лет – 125-130 кг.

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 II-б типа.

Рисунок 5.

Максимальная сила кисти у нетренированных лиц

Сенситивный период развития качества силы приходится на 14-17 лет. В возрасте 18-20 лет мышечная сила достигает максимальных значений для взрослого нетренированного человека. Обычно сила кисти у мужчин составляет около 70-75% от массы тела, а у женщин примерно 50-60%. При отсутствии специальной тренировки сила сохраняется на этом уровне примерно до 45-летнего возраста. 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 сердечнососудистой 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.

Таблица 4.Возрастная динамика показателей силы мышц и статической работоспособности у женщин при статических напряжениях (по: Городниченко Э.А., 1983)

Возраст, лет	8-9	13-14	18-20	30-35	40-45	56-60
Сила, кг	14,8	31,9	37,8	30,9	32,2	27,2
Статическая работоспос., кг*сек	1368,6	3043,2	4221,6	3366,8	3904,0	3900,7

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 развития выносливости (бег на длинные и сверхдлинные дистанции, лыжные гонки и др.), высшие достижения появляются в более позднем возрасте – 20-35 лет.

3.3 Особенности энергетики мышечной деятельности и реакций вегетативных систем на физические нагрузки

В растущем и развивающемся организме энерготраты на двигательную активность составляют около половины суточных энерготрат. У мальчиков в 14-15 лет суточная двигательная активность увеличивается более, чем на треть, по сравнению с 8-9 – летними детьми. В 11-15 лет подростки делают 20-30 тысяч шагов в сутки. Их суточные затраты достигают в возрасте 10-12 лет 2200 ккал, в 13-15 лет примерно 3000 ккал. 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. Если в пубертатном периоде и во II стадии полового созревания у подростков аэробные возможности еще невелики, то на III стадии полового созревания (у девочек в 12-12 лет, у мальчиков – в 13-14 лет) наблюдается их резкое увеличение. На этой стадии прирост МПК (л/мин) у мальчиков составляет примерно 28%, у девочек – 17%. У юных спортсменов прирост МПК еще больше. 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.

Рисунок 6.Аэробные возможности мальчиков 8-15 лет (модифиц. По: Тихвинский С.Б., 1972)

Относительные величины МПК (мл/мин.кг) на протяжении среднего старшего школьного возраста (10-17 лет) 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. У девочек старше 8-летнего возраста относительные величины МПК в среднем школьном возрасте ниже, чем у мальчиков на 12-21%, в старшем школьном возрасте – на 33-39%. 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 критерии для отбора детей в ДЮСШ, особенно в иды спорта, требующие развития выносливости.

После 14-летнего возраста начинается реализация нового этапа генетической программы онтогенеза. Происходит формирование быстрых мотонейронов в ЦНС и развитие быстрых и мощных гликолитических мышечных волокон в скелетных мышцах. К IV-V стадиям полового созревания (15-18 лет) быстрые волокна уже занимают по объему около 50% мышечной массы. Устанавливается характерный для каждого индивида состав (композиция) мышечных волокон. С появлением гликолитических волокон происходит быстрое развитие 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.

Рисунок 7.Возрастная динамика анаэробных возможностей (кислородный долг, мл/кг) и относительная величина МПК (мл/мин/кг) у мальчиков 9-17 лет

Мощность выполняемой работы увеличивается с 11 до 16 лет более, чем на 200 % (для сравнения – увеличение мощности работы с 7 до 11 лет составляет всего 30%). Объем выполненной работы максимальной мощности повышается по сравнению с 7-летним возрастом в 10 лет на 50%, а в14-15 лет – на 300-400%.

За счет достигнутого высокого уровня МПК и улучшения процессов координации в мышечной и вегетативных системах энергообеспечения растет также и аэробная работоспособность юношей – в зонах большой и умеренной мощности.

Однако, экономичность и эффективность их работы еще не достигают взрослых значений. КПД работы, выполняемой на уровне МПК, в14-15 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.

Четко выраженные гормональные и вегетативные перестройки сопровождают выполнение физических нагрузок у детей среднего и старшего школьного возраста.

Адаптация к специфическим упражнениям отражается у систематически тренирующихся детей в более выраженных предстартовых изменениях по сравнению с детьми, не занимающимися спортом. Легче всего предстартовая настройка развивается у подростков и юношей, характеризующихся темпераментом сангвиников, затем – у холериков и у флегматиков. В период полового созревания у подростков из-за высокой возбудимости неровной системы особенно выражены состояния предстартовой лихорадки.

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 (на 42,5%) с последующим медленным повышением до необходимого рабочего уровня. Длительность устойчивого состояния при постоянной мощности работы (или оптимального состояния при переменной мощности) короче, чему 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 – 6-10л). В 13 лет величина относительного кислородного долга (в расчете на 1 кг массы тела или 1 м2 поверхности тела) примерно равна 60-70% соответствующего показателя у взрослых.

В системе крови у детей среднего и старшего школьного возраста при физических нагрузках часто возникает II фаза миогенного лейкоцитоза (I-я нейтрофильная), в то время как у взрослых при тех же нагрузках наблюдается лишь I фаза (лимфоцитарная). Большие мышечные нагрузки вызывают неадекватные реакции крови у подростков – они снижают иммунитет организма. При этом в крови наблюдается угнетение активности и снижение количества Т-лимфоцитов, уменьшается количество иммунного белка гамма-интерферона, появляется феномен исчезающих антител.

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 – 80 мл, в 14-15 лет – 100-120 мл, у взрослых мужчин 20-22 лет – 140 мл.

Сравнительно небольшим объемом крови, поступающим в кровяное русло за один удар, объясняется то, что нарастание минутного объема крови у подростков еще в значительной мере зависит от преимущественного повышения ЧСС. Лишь после 15-16-летнего возраста величина сдвигов ЧСС при нагрузках несколько снижена. Величина МОК у подростков постепенно повышается: в 10-12 лет она равна 3,2л/мин, в 13-16 лет – 3,8 л/мин, в юношеском возрасте МОК приближается ко взрослому уровню (у взрослых МОК=4,5-5л/мин).

Недостаточная эффективность регуляторных процессов в пубертатный период у подростков отражается особенно заметно в реакциях кровообращения на статические нагрузки. Если при статических напряжениях больших мышечных групп в вертикальной позе они явно недостаточны – наблюдается неустойчивость венозного тонуса, затяжной период восстановления. Это отражает низкую выносливость подростков к подобным статическим нагрузкам.

У нетренированных подростков 14-15 лет оптимальное повышение МОК наблюдается при мощности работы не более 40-50% МПК, а оптимальное повышение минутного объема дыхания – при 70% МПК, т.е. при работе умеренной мощности изменения дыхательной и сердечно-сосудистой систем наиболее эффективны.

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 7-8 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 воздух у 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 изначальная 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 взрослого.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5