1. Биологические основы физической культуры

В этом разделе не ставится задача проведения подробного исторического обзора эволюционного становления «человека разумного». Здесь важно только подчеркнуть тесную взаимосвязь постепенного становления организма человека в филогенезе³ с его высокой двигательной активностью, с постоянными и значительными физическими нагрузками.

1.1. Становление и развитие организма человека в филогенезе и онтогенезе4

Роль двигательной активности для нормальной жизнедеятельности современного человека. На основе постоянной и значительной двигательной активности человека на всех стадиях его развития в филогенезе (исключая последние несколько сотен лет, что в эволюционном плане составляет незначительный период) определилась программа, алгоритм морфологического становления всего его тела, формообразования и оптимальные размеры отдельных его органов и систем, особенности их функционирования. Именно эволюционной программой определено то, что все составляющие организма человека (клетки, ткани, органы, системы) для своего естественного нормального функционирования требуют определенного объема движений. Поэтому в онтогенезе отдельного человека двигательная активность, оптимальный объем и интенсивность движений являются не только обязательным условием нормального физического развития каждого человека, но и одним из основных условий обеспечения жизненно необходимого уровня функциональных возможностей организма во всех возрастных периодах его жизни.

Поэтому на современном уровне цивилизации забота об обеспечении оптимального объема двигательной активности становится все более существенной. Дело в том, что ныне уже постоянно нарушается жизненно важный для человека баланс между разными видами деятельности и преобладание среди них таких, для которых характерна малая подвижность (умственный труд, транспортное передвижение, преимущественно пассивный отдых и т.п.). Ограниченность объема физических нагрузок у современного человека в труде и быту потребовала разработки и внедрения в жизнь дополнительных (иногда искусственно созданных) физических упражнений и условий их выполнения. Именно этим обусловлена и необходимость включения в жизнь современного человека физкультурно-спортивных физических упражнений. Подобные упражнения дифференцируются для разных возрастных групп, для представителей различных видов труда, для жителей различных регионов и т.д.

1.2. Анатомо-морфологическое строение организма5. Функциональная реакция отдельных его составляющих на повышенную двигательную активность

Правильная организация процесса физического воспитания и спортивной тренировки предопределяет необходимость знаний о строении человеческого тела, закономерностях деятельности составляющих его организма при функциональном обеспечении движений человека. Без этого невозможно обоснованно осуществлять подбор физических упражнений, определять их объем и интенсивность с учетом задач учебно-тренировочного занятия. Особенно это важно при самостоятельных тренировках.

В настоящее время анатомо-морфологическое строение организма человека общепринято изучать и излагать в следующей последовательности: клетки, ткани, органы, системы.

Клетка

Единство организма человека с внешней средой проявляется прежде всего в постоянно непрекращающемся обмене веществ и энергии.

Постоянный обмен веществ и энергии выражается, с одной стороны, процессами ассимиляции - усвоением поступающих в организм питательных веществ и кислорода, которые сопровождаются накоплением в организме потенциальной энергии, с другой стороны, процессами дис­симиляции - постоянным распадом усвоенных сложных химических веществ на более простые с высвобождением химической энергии, которая затем переходит в биоэлектрическую, тепловую, механическую.

Эти важнейшие для организма процессы жизнедеятельности осуществляются в элементарной живой системе - клетке. Она является основой зарождения, развития, саморегуляции, существования любых живых организмов. Клетка способна автоматически настраиваться на оптимальный режим работы в непрерывно меняющихся условиях функционирования. Например, в ситуациях, когда современной электронно-вычислительной машине требуется 30 ч для расчета необходимого режима обменных процессов в клетке (при 1000 операциях в 1 с), клетка реагирует почти мгновенно.

В организме человека насчитывается более 100 трлн регулярно обновляющихся клеток. Клетки разнообразны по своим размерам, форме и функциям. Определенные группы клеток специализированы. Основная часть любой клетки - ядро и цитоплазма.

В ядре клетки расположены нитевидные образования - хромосомы, которые являются носителями наследственных задатков организма, передающихся от родителей.

В цитоплазме - полужидкой внутренней среде клетки, где происходит химическое взаимодействие различных веществ и кислорода, - расположены мельчайшие структуры - органоиды, В их разновидностях образуются белки и другие вещества, служащие источником энергии, играющие главную роль в осуществлении функций клетки. Клетка покрыта мембраной, состоящей из нескольких слоев молекул и обеспечивающей избирательную проницаемость веществ. Через мембрану находящиеся в межклеточном пространстве в растворенном состоянии питательные вещества, соли, а также кислород проникают в клетку. Через нее же удаляются из клетки вещества, которые образуются в результате протекающих в ней реакций.

Основное жизненное свойство клетки - это обмен веществ, или метаболизм. То есть клетка обладает сложными и эффективными системами превращения одного вида энергии в другой. Химическая энергия может превращаться в механическую работу при сокращении клетки, в электрическую - при проведении нервного импульса или в другой химический процесс, связанный с ростом и делением самой клетки. В конце концов, энергия переходит в виде тепла во внешнюю среду. Образно говоря, каждая клетка организма представляет собой одновременно фабрику по переработке веществ, поступающих в организм; электростанцию, вырабатывающую биологическую энергию; компьютер и множительный аппарат с большим объемом хранения и выдачи наследственной информации.

Повышение двигательной активности человека создает для каждой клетки, участвующей в обеспечении процесса движения (через увеличение количества нервных связей между клетками, определяющих ритмику биохимических процессов, через увеличение поступления из межкпеточной жидкости питательных веществ и кислорода), дополнительные условия и возможности для:

• деления и размножения клеток (роста тканей);

• выработки дополнительной энергии;

• активации выведения из клеток и организма продуктов распада после биохимических процессов.

Сохраняя свою относительную автономию, клетка входит в состав той или иной тканевой системы.

Ткань

Это совокупность клеток, имеющих одинаковое строение, функцию. В зависимости от функциональной специализации выделяют четыре вида тканей.

Эпителиальные ткани обеспечивают обмен веществ между организмом и окружающей средой, а также выполняют защитную и терморегуляционную функции.

Соединительные ткани объединяют хрящевую, костную, собственно соединительную ткань; они выполняют пластическую, защитную и меха­ническую (опорную) функции и играют важную роль в питании тканей.

Нервная ткань состоит из различных нервных клеток, обеспечивающих восприятие, трансформацию и проведение возбуждений. Она пронизывает каждую клетку и эпителиальной, и соединительной, и мышечной ткани, является проводником центральной нервной системы (ЦНС), в том числе и при управлении каждым движением человека.

Мышечная ткань устроена очень сложно. В простейшем изложении это выглядит следующим образом. Мышца имеет волокнистую структуру. Каждое ее волокно - это мышца в миниатюре. Основа мышцы - белки, главные свойства - возбудимость и сократимость. Возбуждение мышечных волокон представляет собой сложную систему энергетических, химических, структурных и иных изменений в клетках, обеспечивающих специфическую работу мышечной ткани.

В процессе мышечного сокращения потенциальная химическая энергия переходит в потенциальную механическую энергию напряжения и кинетическую энергию движения. Работа мышц, движение отдельных частей тела происходит именно в результате способности клеток мышечной ткани переходить в состояние возбуждения и сокращения.

Кровь - жидкая ткань, которая может выступать и как самостоятельная физиологическая система. Кровь, циркулирующая в кровеносной системе, обеспечивает жизнедеятельность клеток и тканей организма. Кислород в клетки и ткани доставляется только кровью, и только кровью из тканей уносятся образующиеся в них продукты окисления.

Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: красных кровяных телец (эритроцитов), белых кровяных телец (лейкоцитов), кровяных пластинок (тромбоцитов). В 1 мл крови в норме со­держится 4,4 - 5 млн эритроцитов, 6 - 8 тыс. лейкоцитов, 200 - 300 тыс.

Эритроциты - клетки, почти полностью заполненные особым белком - гемоглобином. Гемоглобин способен давать нестойкое соединение с кислородом (оксигемоглобин, имеющий яркий алый цвет), что позволяет крови транспортировать кислород из легких к тканям тела. Именно гемоглобин является тем «вагончиком», который перевозит кислород по всему организму. Малый размер эритроцитов позволяет им проходить по тончайшим кровеносным сосудам - капиллярам. Эритроциты участвуют и в переносе углекислого газа из тканей в легкие.

Физические упражнения способствуют увеличению количества гемоглобина в эритроцитах и количества эритроцитов в крови, что повышает кислородную емкость крови и ее транспортабельность в организме.

Лейкоциты - белые кровяные тельца, выполняют преимущественно защитную функцию. Они могут выходить из кровяного русла непосредственно в ткани тела в пораженном его участке и там уничтожать инородные для организма белки, в том числе болезнетворные микробы.

Тромбоциты значительно меньше эритроцитов. Они играют важную роль в сложном процессе свертывания крови при повреждениях какой-либо из тканей.

В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей.

При движении крови по капиллярам, пронизывающим все ткани, через их полупроницаемые стенки постоянно просачиваются в межткансвое пространство часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Кровь непрерывно отдает в межтканевую жидкость питательные вещества, используемые клетками, и поглошает вещества, выделяемые ими. Здесь же, между клетками, расположены мельчайшие лимфатические сосуды. Некоторые вещества межтканевой жидкости просачиваются в эти сосуды и образуют лимфу, которая выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, участвует в перераспределении жидкости в организме, доставляет жиры к клеткам тканей, поддерживает нормальное протекание процессов обмена веществ в тканях, удаляет из организма болезнетворные микроорганизмы. Лимфа по лимфатическим сосудам возвращается в кровь, в венозную часть сосудистой системы.

Количество крови составляет 7 - 8% массы тела человека. (Например, в организме человека весом 70 кг содержится 5 - 6 л крови.) В покое 40 - 50% крови выключается из кровообращения и находится в «кровяных депо»: в печени, селезенке, в сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при активной мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение. Наибольший объем крови рефлекторно направляется к работающему органу. Все это регулируется центральной нервной системой.

Органы

Это части организма, выполняющие определенную функцию (сердце, легкие, почки и т.д.).

Орган имеет свою, только ему свойственную форму и положение в организме. Он может состоять из нескольких тканей, но, как правило, одна из них играет первостепенную роль. Так, преобладающая ткань кости - костная, главная ткань мускула - мышечная и т.д. В то же время в каждом органе есть соединительная, нервная и эпителиальная (например, кровеносные сосуды) ткани. Каждый из органов является составной частью одной из физиологических систем организма. Поэтому, рассматривая преимущественно двигательную сферу жизнедеятельности человека, будет целесообразнее освещать строение и работу отдельных органов совместно с работой всей системы, в которую входит этот орган.