Влияние физических нагрузок на сердечно - сосудистую систему

Содержание:
Введение…………………………………………………………………………………………..3
Понятия «физическая нагрузка» и «адаптация», ……………………………………….4
Функциональные изменения в сердечно-сосудистой системе при физических нагрузках………………………………………………………………………………..…6
Реакция сердечно-сосудистой системы на физические нагрузки в особых условиях внешней среды……………………………………………..……………………………...8
Повышенная температура и влажность воздуха………………………………...8
Пониженная температура воздуха………………………………………………..8
Пониженное атмосферное давление……………………………………………..9
Повышенное барометрическое давление………………………………………..9
Физиологические изменения в организме при плавании……………………...10
Особенности сердечно-сосудистой системы женщин-спортсменок…………………11
Оценка состояния сердечно-сосудистой системы……………………………………12
Заключение………………………………………………………………………………………14
Список используемой литературы……………………………………………………………..15

Введение
Актуальность темы. Физические нагрузки вызываю в организме изменение функций различных систем, в частности сердечно-сосудистой. Нельзя недооценивать благотворного влияния физических упражнений на данную систему. Развивая свои физические качества и качая мышцы, человек также укрепляет и свою сердечно-сосудистую систему: сердце работает более экономично и становится более прочным, а кровеносные сосуды приобретают эластичность.
Цель работы. Изучить влияние физических нагрузок на сердечно-сосудистую систему.
Задачи работы:
Дать определение понятиям «физическая нагрузка» и «адаптация».
Охарактеризовать влияние физических упражнений на сердечно-сосудистую систему.
Описать реакцию изучаемой системы на физическую нагрузку в особых условиях внешней среды
Дать представление об особенностях сердечно-сосудистой системы женщин-спортсменок
Рассмотреть методы оценки состояния изучаемой системы
Понятия «физическая нагрузка» и «адаптация»
Физическая нагрузка – это двигательная активность человека, которая сопровождается повышенным, относительно состояния покоя, уровнем функционирования организма.
Любая физическая нагрузка оказывает влияние на организм человека, вызывая в нем определенные функциональные изменения.
Физические нагрузки могут быть умеренными, большими или максимальными. Для того чтобы определить интенсивность нагрузки в системе физической культуры и спорта, обращают внимание на показатели усталости и характер и продолжительность восстановления занимающегося. Чтобы охарактеризовать физическую нагрузку используются следующие показатели: показатели ЧСС во время выполнения упражнений и во время отдыха, интенсивность потовыделения, цвет кожи (например, сильное покраснение), качество выполнения движений, готовность продолжать выполнение работы и общее самочувствие человека.
Организм человека, который занимается физической культурой или спортом, адаптируется к физическим нагрузкам.
Адаптация – это совокупность физиологических реакций, которая лежит в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению относительного постоянства его внутренней среды, то есть гомеостаза [3, с. 187].
Различают срочную и долговременную адаптацию.
Срочная адаптация возникает сразу после начала действия раздражителя и может быть реализована на основе уже готовых физиологических механизмов, которые были сформированы ранее. Рост легочной вентиляции, ударного и минутного объемов крови в ответ на физическую нагрузку и недостаток кислорода – примеры срочной (несовершенной) адаптации организма.
Долговременная адаптация возникает постепенно, в результате длительного или многократного воздействия на организм. Организм приобретает со временем новое качество, которое проявляется в определенном виде деятельности, то есть из неадаптированного становится адаптированным. В результате, например, развивается устойчивость организма к гипоксии (нехватка кислорода), которая ранее была несовместима с активностью. В ответ на одну и ту же нагрузку не возникает резких изменений в организме, в том числе, мышечная работа сопровождается меньшим увеличением легочной вентиляции и минутного объема крови.
Функциональные изменения в организме при физических нагрузках
Одна из главных функций сердечно-сосудистой системы – транспортная. Выполняя эту функцию, данная система обеспечивает ритмичное течение биохимических и физиологических процессов в организме человека. Кровеносные сосуды доставляют к тканям и органам все необходимые вещества: белки, углеводы, кислород, минеральные соли, витамины, а также отводят от тканей и органов продукты обмена веществ и углекислый газ [6, с. 201].
Развивая и тренируя мышцы, во время выполнения физических упражнений, человек также укрепляет свою сердечную мышцу. В процессе адаптации к физическим нагрузкам сердечно-сосудистая система претерпевает заметные изменения.
Систолический (или ударный) объем крови – количество крови, которое сердце выбрасывает в аорту за одно сокращение. Этот объем зависит от силы сердечных сокращений, при частоте сокращений равной 70 ударов в минуту систолический объем крови в покое равен 65-70мл [1, с. 130]. Во время выполнения физических упражнений, систолический объем крови увеличивается, у спортсменов при больших физических нагрузках он может достигать величин до 150-200мл [3, с. 203].
Минутный объем крови – количество крови, которое сердце выбрасывает в аорту за одну минуту, в покое при ЧСС 70 ударов в минуту, равен 4,5-6л. При физических нагрузках может увеличиваться до 25-30л [1, с. 130]. У тренированных спортсменов минутный объем крови во время работы может возрастать до 35л и более [3, с. 203].
Согласно учебнику по физиологии А.С. Солодкова (2012) у молодых здоровых людей частота сердечных сокращений в покое составляет 60-80 ударов в одну минута [3, с. 114]. Однако у людей, систематически занимающимися физическими упражнениями, ЧСС в покое ниже, чем у тех, кто не ведет активный образ жизни и составляет 50-55 ударов в минуту. У спортсменов экстракласса частота сердечных сокращений в покое может ровняться всего 35 ударам в минуту. Во время физической нагрузки ЧСС возрастает в зависимости от интенсивности работы, при максимальной интенсивности она может достигать 200 ударов в минуту и более.
Также стоит отметить, что при физической работе происходит перераспределение крови в пользу работающих органов, в основном это скелетные мышцы, легкие, активные зоны мозга и сердечная мышца, а кровоснабжение внутренних органов и кожи снижается. Чем больше мощность работы, тем более выражено перераспределение крови [3, с. 203].
В результате систематических занятий физической культурой и спортом в сердце развиваются дополнительные кровеносные сосуды, что улучшает кровоснабжение сердечной мышцы, а значит, и поступление к ней с током крови кислорода и питательных веществ. Сердце тренированного человека и в покое начинает работать экономично. Возрастает запас его прочности. Более эластичными становятся кровеносные сосуды, поддерживается на нормальном уровне артериальное давление.
Под влиянием частых физических нагрузок стенки желудочков сердца утолщаются, сердце становится больше, его масса увеличивается. Наибольшими размерами сердца отличаются спортсмены, которые тренируются на выносливость, такие как бегуны, пловцы и лыжники на длинные дистанции, гребцы и велосипедисты [4, с. 22]. В среднем вес и объем сердца человека, который регулярно выполняет физическую нагрузку, на 50-70% больше, чем у нетренированного. Реакция сердечно-сосудистой системы на физические нагрузки в особых условиях внешней среды
Иногда тренировочный процесс и выступления на соревнованиях проходят не в обычных условиях, а в непривычных условиях внешней среды. Температура и влажность воздуха, высота местности и атмосферное давление – основные факторы, которые влияют на состояние организма спортсмена и его работоспособность.
Повышенная температура и влажность воздуха
Любая физическая нагрузка повышает требования к сердечно-сосудистой системе, а в условиях повышенной температуры и влажности воздуха на эту систему ложиться еще более высокая нагрузка.
В условиях высокой температуры и влажности воздуха между кожей и работающими мышцами идет конкуренция за дополнительное кровоснабжение. Чтобы доставить больше тепла к поверхности кожи поверхностные сосуды расширяются, но это в свою очередь ведет к ограничению количества поступающей крови к мышцам. Систолический объем крови уменьшается, что компенсируется увеличением ЧСС и снижением экономичности работы сердца. В результате ни само сердце, ни кожа не получают необходимое количество крови. Поэтому снижаются высокие результаты в физических упражнениях на выносливость.
Ухудшение мышечного кровотока в жарких условиях связано не только с дополнительным кровоснабжением кожных сосудов, но и с обезвоживанием организма, параллельно с которым происходит потеря микроэлементов и солей.
Также стоит отметить, что работа в жарких условиях ведет к резкому снижению кровоснабжения печени, падению почечного кровотока.
Через 4-7 дней пребывания в таких условиях начинается адаптация к ним, то есть акклиматизация, которая полностью заканчивается к 12-14 дню пребывания в жаркой местности. Одним из основных физиологических показателей тепловой адаптации является уменьшение ЧСС в покое и при выполнении физических упражнений. Постепенно уменьшается кожный кровоток, циркулирующая кровь более эффективно перераспределяется, что ведет к увеличению систолического объема крови [7, с. 65-66].
Пониженная температура воздуха
В условиях пониженной температуры воздуха, чтобы сохранить тепло в организме теплоотдача снижается, за счет сужения кровеносных сосудов. В таких условиях возрастает минутный объем крови, но не за счет увеличения ЧСС, а за счет увеличения систолического объема крови [5, с. 62].
В таких условиях, как и при повышенной температуре воздуха, результаты в упражнениях на выносливость снижаются, так как уменьшается предельное время работы постоянной аэробной мощности [7, с. 70].
Стоит отметить, что соревнования в таких видах спорта как, например, лыжные гонки и забеги конькобежцев, часто проходят в холодную погоду. Но при этом, если сильный ветер и морозы отсутствуют, спортсмены сохраняют свою работоспособность за счет интенсивной мышечной деятельности, которая ведет к образованию большого количества метаболического тепла.
Пониженное атмосферное давление
Высоту от 1000 до 3000м над уровнем моря принято считать среднегорьем, а выше 3000м – высокогорьем. Основные тренировки, а иногда и соревнования проходят на уровне среднегорья, на высоте 2500-3000м над уровнем моря. С увеличением высоты снижается парциальное давление кислорода, а значит и число его молекул во вдыхаемом воздухе, то есть человек попадает в гипоксические условия [3, с. 303].
Учащение ЧСС и усиленное сужение вен увеличивает минутный объем крови.
Снижение парциального давления кислорода ведет к уменьшению его количества в артериальной крови и, как следствие, ухудшению снабжения кислородом тканей [7, с. 71].
По мере увеличения высоты сила гравитации уменьшается, что может привести к скачку результата в таких физических упражнениях, как прыжки метание. А вот в упражнениях на выносливость из-за снижения МПК высокие результаты в таких условиях – редкость. Зато после возвращения на равнину МПК резко увеличивается, поэтому некоторые спортсмены специально проводят тренировочные сборы в горах перед соревнованиями.
Повышенное барометрическое давление
Воздействию барометрического давления подвергаются люди, погружающиеся под воду. Среди спортивных специализаций тоже есть такие, которые связаны с погружением под воду – аквалангисты, ныряльщики, подводные пловцы и др.
В сердечно-сосудистой системе происходят следующие изменения: снижение ЧСС, пульсового давления, замедление скорости кровотока, снижение числа циркулирующей крови, ударного и минутного объемов крови. Эти изменения стоит рассматривать как приспособительную реакцию организма, которая направлена на ограничение избыточного поступления кислорода в органы и ткани организма [3, с. 305].
Физиологические изменения в организме при плавании
Изменения в организме при плавании связанны с движениями человека в плотной водной среде, горизонтальным положением тела и большой теплоемкостью воды.
Тренированным пловцам свойственны брадикардия (ЧСС менее 60 ударов в минуту в покое), умеренное повышение артериального давления, увеличение ударного и минутного объемов крови, умеренная гипертрофия (увеличение) миокарда.
Картина крови при плавании характеризуется увеличенным содержанием эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов. Так как потоотделение при плавании почти отсутствует, продукты обмена веществ могут выводиться только через почки, что предъявляет дополнительные требования к их функциям [3, с. 308].
Особенности сердечно-сосудистой системы женщин-спортсменок
Средняя масса сердца и объем его полостей, количество циркулирующей крови, а, следовательно, и систолический объем крови у женщин меньше, чем у мужчин. Это компенсируется большей скоростью кровотока и более высокой ЧСС [5, с. 75]. В среднем объем сердца у женщин равен 600мл, тогда как у мужчин – 800. Максимальный объем женского сердца – 1150мл, обнаружен у лыжницы. Для сравнения объем сердца у мужчины-вотерполиста – 1700мл [7, с. 74]. Систолический объем крови у женщин в покое равен ≈ 57мл, а при работе эта величина увеличивается до 118мл и более, у девушек, тренирующихся на выносливость, ударный объем крови при работе равен 140-160мл. В покое минутный объем крови у женщин равен ≈ 4л, во время работы субмаксимальной и большой мощности эта величина возрастает до 25л менее эффективным путем – за счет увеличения ЧСС [3, с. 318].
У женщин также меньшая концентрация гемоглобина в крови (примерно на 10-15% ни же, чем у мужчин), а, значит, меньше и кислородная емкость, и содержание кислорода в артериальной крови [7, с. 74]. Зато в системе крови у них отмечена более высокая кроветворная функция, что является одной из защитных функций женского организма и обеспечивает хорошую переносимость больших потерь крови.
У женщин менее совершенны, чем у мужчин, механизмы адаптации кардиореспираторной системы к нагрузкам, что снижает их общую работоспособность и аэробные возможности.
Оценка состояния сердечно-сосудистой системы
Состояние сердечно-сосудистой системы организма показывает как человек реагирует на нагрузку, как справляется с ней и вообще свидетельствует об общем состоянии организма в целом.
Один из критериев, характеризующих работу сердечно-сосудистой системы – частота сердечных сокращений.
Величина ЧСС во время и после физической нагрузки зависит от ее интенсивности и вида. В циклических видах спорта (плавание, бег, гребля и т.д.), нагрузку принято делить по зонам мощности от максимальной (работа длится 10-20 с) до умеренной (работа от 30 мин до нескольких часов). Во время работы максимальной мощности, пульс может достигать величин равных 220 ударам в минуту, тогда как при работе умеренной мощности пульс равен ≈160 уд/мин.
Для игровых видов спорта характерна нагрузка переменной мощности, так как во время игры спортсмены то ускоряются, то полностью останавливаются. Для спортсменов таких специализации характерен пульс равный 130-180 уд/мин [3, с. 205].
Проще всего измерить пульс на лучевой артерии или шее, для этого понадобится только секундомер, тем более этот способ можно применить сразу после физической нагрузки. В наше время, когда у большинства спортсменов есть пульсометры, которые измеряют пульс на протяжении всей тренировки, исследование пульса – не проблема. Зная пульс можно определить общую работоспособность, например, с помощью теста PWC170.
При расчете PWC170, испытуемый должен выполнить 2 нагрузки по 5 минут с 3-минутным интервалом на велоэргометре. Рекомендуемая мощность нагрузки для спортсменов ≈150Вт, для нетренированных лиц – около 50Вт. Мощность первой нагрузки должна быть меньше мощности второй. Пульс не должен превышать 170 уд/мин. После выполнения каждой нагрузки замеряется пульс, а дальше по формуле высчитывается значение. PWC170=W1+(W2-W1)*170-f1/f2-f1, где W – мощность нагрузки, а f – пульс. Полученное значение делят на массу тела испытуемого. Если полученная величина меньше 11, то работоспособность неудовлетворительная, более 20 – отличная.
Также для определения работоспособности на основе величин ЧСС можно провести гарвардский степ-тест.
Суть теста заключается в подъеме на ступеньку (высотой 50см для мужчин, 41см для женщин) в течение 5 минут с частотой нашагиваний 30 движений в минуту. После физической нагрузки регистрируется пульс испытуемого в течение первых 30с на 2-ой, 3-ей и 4-ой минутах восстановления. Если испытуемый сбился и не может держать заданный темп, то тестирование прекращается и фиксируется время, в течение которого оно совершалось.
Расчет индекса гарвардского степ-теста производят по формуле: ИГСТ=fх100/(f2+f3+f4)х2, где f – продолжительность выполненной физической работы, f2, f3, f4 – пульс на 2-ой, 3-ей и 4-ой минутах восстановления за 30с. Оценка результатов представлена в таблице 2.
Таблица 2 – Оценка результатов гарвардского степ-теста.
Оценка Величина ИГСТ
Здоровый нетренированный человек Представитель ациклических видов спорта Представитель циклических видов спорта
Плохая Меньше 56 Меньше 61 Меньше 71
Средняя 66-70 71-80 81-90
Хорошая 81-90 91-100 101-110
Отличная Свыше 90 Свыше 100 Свыше 110
Примечание. Источник: [2, с. 30, таблица 8]
Заключение
В ходе анализа литературных источников были решены поставленные в работе задачи и сделаны следующие выводы:
Физическая нагрузка – это активная деятельность человека, которая вызывает повышенное функционирование организма, а, следовательно, и функциональные изменения в нем. Она может быть умеренной, повышенной или максимальной.
Адаптация – это приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды. Различают срочную (несовершенную) и долговременную адаптацию.
Систематические занятия физическими упражнениями оказывают благотворное влияние на сердечно-сосудистую систему. Данная система у спортсменов и физкультурников работают более экономично, частотные характеристики (например, ЧСС) в покое снижаются, а минутный объем крови и другие качественные характеристики увеличиваются.
Различные факторы внешней среды влияют на состояние организма и работоспособность. Обычно изменение температуры и атмосферного давления приводят к снижению результата в упражнениях на выносливость. В условиях повышенной температуры и влажности воздуха ЧСС увеличивается, а систолический объем крови уменьшается, до наступления акклиматизации. В условиях пониженной температуры воздуха наоборот: ЧСС снижается, а систолический объем крови увеличивается вместе с минутным объемом. В условиях средне- и высокогорья увеличивается ЧСС, тогда как при повышенном барометрическом давлении частотные и качественные характеристики снижаются, чтобы избежать избыточного поступления кислорода в организм. При плавании увеличиваются минутный и ударный объемы крови, а вот ЧСС у пловцов в покое ниже, чем у людей, незанимающихся спортом.
Женщины отличаются от мужчин не только меньшими размерами тела, но и менее эффективными механизмами адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам, что проявляется в более высоких показателях частотных характеристик (ЧСС) и меньших величин таких характеристик, как ударный и минутный объемы крови и др.
Для оценки состояния сердечно-сосудистой системы могут быть использованы упражнения-тесты, в том числе, PWC170 и гарвардский степ-тест.
Список используемой литературы:
Васильев, В.Н. Физиология: учебное пособие/В.Н. Васильев, Л.В. Капилевич. – Томск: Томск, 2010.
Гамза, Н.А. Функциональные пробы в спортивной медицине: учебное пособие/ Н.А. Гамза, Г.Р. Гринь. – СПб: Изд-во Военно-Медицинской академии им. С.М. Кирова, 2015.
Солодков, А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: учебник/А. С. Солодков, Е. Б. Сологуб. – М.: Советский спорт, 2012.
Ткачук, М.Г. Спортивная морфология: учебное пособие/М.Г. Ткачук, Е.А. Олейник, А.А. Дюсенова. – СПб: Изд-во НГУ им. П.Ф. Лесгафта, 2014.
Тристан, В.Г. физиология спорта: учебное пособие/В.Г. Тристан, О.В. Погадаева. – Омск: Изд-во СибГУФК, 2013.
Федюкович, Н. И. Анатомия и физиология человека: учебник/ Н. И. Федюкович – Ростов-на-дону: Феникс, 2016.
Чинкин, А.С. Физиология спорта: учебное пособие/А.С. Чинкин, А.С. Назаренко. – М.: Спорт, 2016.