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

На протяжении среднего и старшего школьного возраста происходят - перемены в обмене веществ и энергии. Уменьшается преобладание процессов ассимиляции над процессами диссимиляции.

Величина основного обмена у детей этого возраста в расчете на единицу массы тела или поверхности тела заметно снижается. У девочек она ниже, чем у мальчиков, и раньше приближается к уровню зрелого организма. Лишь в пубертатном возрасте основной обмен у девочек временно оказывается выше, чем у мальчиков. Суточная величина основного обмена возрастает у подростков по отношению к детям младшего школьного возраста почти в 1.5 раза, достигая примерно 1300-1400 кал, а в юношеском возрасте приближается к уровню зрелого организма (1700 кал).

Увеличение массы тела и повышение двигательной активности вызывают нарастание и общего объема суточных энерготрат, в среднем школьном возрасте они составляют около 2500-2700 кал, а в старшем школьном возрасте - 2800-2900 кал.

С возрастом происходит и перестройка в процессах обмена веществ. С окончанием роста массы тела падает относительная потребность организма в белках. Положительный азотистый баланс к юношескому возрасту постепенно сменяется азотистым равновесием, характерным для взрослого организма. Относительная потребность в белке (на 1 кг массы тела) с возрастом снижается: в I -3 года - 4-4.5 г, в 6-10 лет - 2.5-Зг, у подростков - 2-2.5 г, у взрослых - 1.5-1.8г. Общая же суточная потребность в белках возрастает с ростом массы тела: у дошкольников - около 70г, в младшем школьном возрасте - 75-80 г, в среднем школьном возрасте - примерно 85-90 г, в старшем школьном возрасте - 90-100 г (как у взрослых).

Аналогичны величины суточной потребности в жирах. У подростков еще достаточно высока потребность в поступлении с пищей жира. В период полового созревания жиры используются для пластических процессов формирования состава тела, а холестерин необходим для синтезирования половых стероидных гормонов. Вместе с тем, избыточное поступление жира при низкой двигательной активности приводит к ожирению. У подростков, характеризующихся избыточными жировыми отложениями, величина основного обмена на единицу массы тела может быть ниже на 20-30% из-за низкой интенсивности процессов обмена в жировых клетках. Сравнительно большим содержанием жира в составе тела объясняется также более низкий уровень основного обмена у женщин по сравнению с мужчинами.

Относительная интенсивность углеводного обмена у подростков снижается, а суточная потребность в углеводах растет: у младших школьников она составляет около 300 г, в среднем школьном возрасте - 340-370 г, в старшем школьном возрасте - около 400 г, у взрослых - 500-600 г. Углеводы обеспечивают в организме подростка как пластические процессы, так и энергетические. Повышение объема двигательной активности подростков увеличивает их потребность в углеводах.

В растущем организме велика потребность в поступлении необходимого количества витаминов и минеральных веществ. Кальций и фосфор нужны для » формирования скелета, железо - для образования гемоглобина. Однако по мере увеличения возраста относительная потребность в воде, витаминах и минеральных веществах снижается.

Итак, у детей среднего и старшего школьного возраста происходят значительные изменения в росте, в функционировании всех органов и систем.

3. Физиологические особенности адаптации детей среднего и старшего школьного возраста к физическим нагрузкам

Период среднего и старшего школьного возраста имеет свои специфические механизмы и закономерности адаптации нагрузкам, связанные с возрастными особенностями развития организма.

3.1 Совершенствование центральной регуляции движений

В среднем школьном возрасте высокого уровня достигает развитие ЦНС, сформированы индивидуальные особенности высшей нервной деятельности, завершается созревание сенсорных систем.

К этому возрасту у подростков сформированы все основные механизмы управления движениями, свойственные взрослому организму – рефлекторное кольцевое управление системой обратных связей и программное управление по механизму центральных команд (предпрограммирование). Это обеспечивает не только совершенство выполнения длительных упражнений, когда возможны коррекции моторных программ по ходу движения, но и выполнение кратковременных двигательных актов – бросков, ударов, метаний, прыжков. Становится возможным начать углубленную специализацию в широком спектре различных видов спорта.

Рассматриваемый период характеризуется тремя качественными перестройками механизмов центральной регуляции движений:

1) значительным усилием межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий,

2) становление ведущей роли ассоциативных третичных полей коры функциональной системе управления движениями;

3) переходом доминирующей роли правого полушария к левому.

В возрасте 10-12 лет происходит важнейший этап в совершенствовании интегративных функций высших отделов мозга – резкое увеличение горизонтальных взаимосвязей в коре больших полушарий. Происходит усиленный рост отростков корковых нейронов, обеспечивающий функциональные связи между нейронами ансамблями различных корковых областей. В результате на протяжении среднего и старшего школьного возраста формируются многочисленные внутрисистемные и межсистемные функциональные взаимосвязи в организме. Совершенствуются зрительно-двигательные, рече-двигательные, вестибуло-моторные и др. рефлексы. Отмечается высокий уровень интеграции деятельности сенсорных систем. Налаживается сочетание различных моторных реакции между собой. Хорошо дифференцируются мышечные усилия. В биомеханической структуре и функциональной организации локомоций (ходьбы, бега) достигается высокая координационная точность. В движениях двумя руками вырабатывается высокая согласованность их пространственных характеристик, в том числе при симметричных движениях. Созревает механизм их временного согласования (так называемый таймерный механизм). Движения рук хорошо согласуются с движениями глаз. Возникает возможность точного произвольного управления отдельными мышцами и даже изолированными двигательными единицами. Управляемость мышечными группами рук, головы и шеи выражена лучше, чем других мышечных групп.

Достигается высокий уровень сочетания двигательных и вегетативных реакций. Налаживается стабильное соответствие темпа шагов и дыхания, тонкое сочетание моторных компонентов двигательных навыков с вегетативными функциями, согласование реакций сердечно-сосудистой и дыхательных систем.

В ЭЭГ эти изменения отражаются в виде достоверного увеличения высокой пространственной и временной согласованности колебаний потенциалов различных корковых зон, что отражает увеличение функционального взаимодействия между этими зонами. Как в состоянии покоя, так и во время работы ЭЭГ детей, подростков и юношей 12-18 лет отмечается значительное число высоких межцентральных корреляций электрической активности.

Втором важнейшим моментом в совершенствовании центральной регуляции движений является высокий уровень созревания ассоциативных третичных полей коры – передних лобных и задних нижнетеменных. Благодаря этому создается функциональная основа для извлечения полезной информации из множества афферентных сообщений, построения сложных многоцелевых поведенческих программ. Становится более точной пространственная ориентация движений, улучшаются процессы экстраполяции, предвидения предстоящих ситуаций.

У 13-летних подростков существенно улучшается переработка информации и повышается эффективность тактического мышления, уменьшается количество ошибочных решений. В возрасте от 10 до 13 лет у подростков достоверно сокращается время принятия решений и общее время решения тактических задач. Эти временные показатели мало изменяются к 16-летниму возрасту, но еще не достигают взрослых величин. В возрасте 12 лет юные спортсмены способны решать более легкие тактические задачи, а в 14 лет – наиболее сложные. Дети в старшем школьном возрасте могут делать правильный выбор из многоальтернативных ситуаций, сохранять высокую умственную работоспособность в напряженных условиях деятельности, в ситуациях с дефицитом времени. Рабочие доминанты, формирующиеся в высших отделах мозга, становятся стабильными, обеспечивая высокую помехоустойчивость юных спортсменов.

Улучшение процессов афферентного синтеза и анализа афферентной информации позволяет подросткам и юношам точнее оценивать интероцептивную и проприоцептивную информацию о функциональном состоянии собственного организма в процессе работы.

Юные спортсмены лыжники, пловцы, специалисты подводного плавания способны давать речевые отчеты о падении оксигенации собственной крови в процессе дыхания в замкнутое пространство при каждых 2% снижения оксигемоглобина, почти точно соответствуя показаниям оксигемографа.

Становится более информативным ощущение усталости. Дети младшего школьного возраста (7-10 лет) в 77% случаев могут сообщить об ощущении усталости лишь после развития регистрируемых объективно признаков утомления. Такое сообщение является мало информативным для педагога и тренера. Подростки 13-15 лет в 40% случаев ощущают наступление утомления в процессе его развития, а юноши 18-19 лет могут ощущать развитие утомления еще до начала появления ранних его признаков. Эта способность помогает правильной раскладке сил спортсмена на дистанции, рациональному управлению функциональными резервами организма.

Начиная с возраста 13-15 лет, участие ассоциативных третичных полей в управлении движениями отражается в ЭЭГ юных спортсменов достоверным увеличением взаимосвязи активности моторных центров рук и ног с задними нижнетеменными областями (зонами афферентного синтеза и пространственной ориентации движений) и передними лобными областями, ответственными за программирование и контроль движений.

Третьим качественным изменением и центральной регуляции движений у детей среднего и старшего школьного возрасти является постепенный переход ведущей функции от правого полушария к левому. У детей дошкольного возраста и младшего школьного возраста основное значение в управлении движениями имеет правое полушарие, функцией которого является комплексный зрительно-пространственный анализ текущей ситуации, преимущественные реакции на непосредственные (первосигнальные) раздражители. Это требует от педагогов и тренеров преимущественного использования методов показа, прочувствования движений.

После 14-15 лет у подростков и особенно в юношеском возрасте ведущую роль играет левое полушарие. Оно обеспечивает более дробный анализ афферентной информации, высокий уровень абстрактно-логических операций, формирование речевой регуляции движений, совершенствование чувства и процессов экстраполяции. Именно в левом полушарии (по данным ЭЭГ) отражается специфика участия различных корковых зон при освоении различных двигательных навыков. В тренировочном процессе большое значение приобретает метод рассказа, словесных инструкций, речевых отчетов.

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)

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.

Страницы: 1, 2, 3, 4