Содержание материала

В связи с тем что в разных возрастных группах задачи физиче­ских упражнений различны, неодинаковы и методы, и средства, применяемые при занятиях ими.

Физические упражнения способствуют гармоническому разви­тию организма детей, подростков и юношей; они улучшают здоро­вье и повышают работоспособность людей зрелого и среднего воз­раста: обеспечивают поддержание работоспособности на достаточно высоком уровне у лиц пожилого возраста; предохраняют от одрях­ления в старческом возрасте.

В этой главе рассматриваются физиологические особенности детей, подростков и юношей. Физиологическая же характеристика состояния организма и изменений, возникающих при мышечной деятельности у людей зрелого возраста, была дана выше.

Физиологические особенности детей школьного возраста

Систематические занятия физическими упражнениями обычно начинаются в школьном возрасте. Поэтому при описании здесь фи­зиологических особенностей растущего организма главное внима­ние обращено на этот возраст.

Размеры тела у детей и подростков увеличиваются неравномер­но. Рост и развитие происходят тем интенсивнее, чем моложе организм. Это особенно заметно в первые годы жизни. Затем интенсив­ность роста постепенно ослабевает и только в период полового созревания (у девочек в 12—16 лет, у мальчиков в 14—18) вновь усиливается.

Вес тела, как и рост, возрастает неравномерно. Наибольшее его увеличение отмечается у школьников в те же возрастные периоды, что и повышение роста. Увеличение веса тела обусловлено разви­тием двигательного аппарата и внутренних органов.


Двигательный аппарат

Развитие костей заканчивается относительно поздно. Например, окостенение фаланг пальцев за­вершается к 9—11 годам, костей запястья — к 10—13 годам, полное срастание диафизов и эпифизов трубчатых костей — лишь к 15— 25 годам.

Физические упражнения способствуют развитию костного аппа­рата. Однако если ребенок и подросток выполняют чрезмерную, непосильную для них работу, то это оказывает неблагоприятное воздействие: происходит преждевременное окостенение и прекра­щение роста трубчатых костей.

Таблица 22

Вес скелетных мышц и их сила (средние данные) в разные возрастные периоды
(по А. В. Молькову)

 

Показатели

Возраст

8
лет

 

12 лет

 

15 лет

 

18
лет

 

Взрослые

 

 

Вес мышц (в % к весу тела)
Сила мышц руки (кг)
Сила мышц спины (кг)

27,2 17,5 35,0

 

29,4 25,2 52,0

 

32,6 36,4 92,0

 

44,2 44,1 125,0

 

41,8
49,3 155,0

 

 

Связочный аппарат у детей и подростков отличается большей эластичностью. Поэтому они обладают большей гибкостью по срав­нению со взрослыми.

Скелетные мышцы развивают­ся пропорционально увеличению общих размеров тела, причем рост мышечной массы несколько опе­режает развитие силы (табл. 22).

Задержка в развитии силы обусловлена тем, что она зависит не только от толщины мышцы (ее физиологического поперечника), но и от способности включать од­новременно в работу максималь­ное  количество  двигательных функциональных единиц. Эта спо­собность развивается несколько позднее. Поэтому даже развитые; мышцы школьника не могут выполнять тяжелую сило­вую работу. Развитие силы мышц обычно за­канчивается  лишь к 20—25 годам. Ее уве­личению способствуют занятия  физическими упражнениями. Напри­мер. сила кистей рук у школьников - спортсме­нов заметно больше, чем у их сверстников, не занимающихся спор­том (рис. 73).

полнять тяжелую сило­вую работу. Развитие силы мышц обычно за­канчивается  лишь к 20—25 годам. Ее уве­личению способствуют занятия  физическими упражнениями. Напри­мер. сила кистей рук у школьников - спортсме­нов заметно больше, чем у их сверстников, не занимающихся спор­том (рис. 73).

Рис. 73. Сила кисти (кг) правой (А) и левой (Б) рук у 15-летних школьни­ков (по Ф. Г. Маркусасу); черные столбики — школьники, не занима­ющиеся спортом; заштрихованные столбики — спортсмены

Возбудимость мышц вполне достаточна для проявления скоростных качеств уже у младших школьников. Развитие быстроты, если в даль­нейшем не совершенст­вовать ее специально, заканчивается к 13— 14 годам. В этом возра­сте максимальная ча­стота движений дости­гает уровня взрослых (рис. 74). Однако в тех случаях, когда быстро­та мышечного сокраще­ния   должна   соче­таться с силовым на­пряжением  (быстрый бег, прыжки в длину и высоту с места), совер­шенствование движе­ний продолжается и в более позднем возрасте (см. рис. 74).

Выносливость орга­низма к продолжитель­ной работе развивается позднее, чем скорост­ные качества. Однако при  соответствующей тренировке скоростная выносливость   может быть уже высокой в подростковом возрасте.

Возрастные изменения показателей ско­ростных движений у мальчиков

Рис. 74. Возрастные изменения показателей ско­ростных движений у мальчиков (по В. С. Фарфелю): 1—максимальная частота движений в 1 сек.; 2— средняя скорость бега (м/сек), развиваемая за 10 сек.; 3— высота прыжка с места (см); 4— длина прыжка с места (см)


Управление движениями

Этот процесс обусловлен сложной деятельностью многих отделов мозга. Созревание нервных клеток, участвующих в управлении движениями, заканчивается к 13—14 годам. Поэтому начиная с данного возраста движения могут быть такими же координированными, как и у взрослых. В. С. Фарфель на основании своих многочисленных наблюдений утверждает, что нет такой сложной двигательной техники, которая не была бы доступна подросткам.

Для управления движениями необходима своевременная и точ­ная информация об особенностях работы мышц, о направлении и амплитуде движений. Эта информация обеспечивается проприоцептивной чувствительностью. Система проприорецепторов мышц, сухожилий, суставных сумок и связок и центры, воспринимающие проприоцептивные импульсы, называются двигательным анализа­тором. Его развитие заканчивается к 13—14 годам. Поэтому под­ростки могут точно оценивать свои движения, что необходимо при всех видах спортивной деятельности.

По мере развития двигательного анализатора у школьников со­вершенствуются способности к ориентировке в пространстве и во времени. Это можно проследить, наблюдая за выполнением ходьбы по прямой и более сложных по координации движений школьника­ми разного возраста. У младших ошибки при выполнении заданных движений очень велики, к 13—14 годам движения становятся таки­ми же точными, как у взрослых (рис. 75).

Возрастные изменения точности движе­ний в пространстве и во времени у школьников разного возраста

Рис. 75. Возрастные изменения точности движе­ний в пространстве и во времени у школьников разного возраста (по В. С. Фарфелю); 1—отклонения от прямой при ходьбе с закрытыми гла­зами (м); 2— ошибки в выполнении движений со слож­ной координацией


Центральная нервная система (ЦНС)

Процессы возбуж­дения и торможения в центральной нервной системе отличаются у детей небольшой силой и недостаточной уравновешенностью. С воз­растом сила нервных процессов и работоспособность нервных кле­ток повышаются. Однако у детей и подростков они все еще ниже по сравнению со взрослыми, что необходимо учитывать при дози­ровке нагрузок. Важное значение имеют оптимальные интерва­лы отдыха между упражнениями. При их отсутствии может возникнуть переутомление, что отрицательно влияет на развитие орга­низма.

У школьников, особенно младших, процессы возбуждения обычно преобладают над тормозными процессами. При выполнении дви­жений, особенно в начале обучения, происходит широкая иррадиа­ция (распространение) возбуждения. В результате в работу вовле­каются лишние мышцы, и она производится неэкономно. С возра­стом способность к развитию торможения в центральной нервной системе повышается.

Преобладание возбудительных процессов у детей и подростков ярко проявляется в предстартовом состоянии. У них, как правило, очень сильно выражены предстартовые реакции.

ЦНС у школьников характеризуется большой пластичностью, т. е. способностью к быстрому формирова­нию условнорефлекторных связей. Этим обеспечивается быстрое усвоение новых движений. Поэтому обучение спортивной технике целесообразно начинать уже в младшем школьном возрасте.

В некоторых видах спорта (фигурное катание на коньках, плавание и др.) к обучению элементам техники можно приступать значительно раньше.


Органы кровообращения

Размеры и вес сердца увели­чиваются параллельно с размерами и весом тела (рис. 76). Разви­тию сердечной мышцы способствуют занятия физическими упражне­ниями. При этом важнейшим условием является правильный выбор объема и интенсивности нагрузок. Применение чрезмерных нагру­зок может сопровождаться чрезмерной гипертрофией сердечной мышцы.

Изменение веса тела и веса сердца у школьников

Рис. 76. Изменение веса тела (прерывистая линия) и веса сердца (сплошная линия) у школьников (по М. Д. Большаковой)

По мере развития организма частота сердечных сокращений в состоянии покоя уменьшается, а систолический и минутный объемы крови возрастают. К 15—16 годам эти показатели становятся та­кими же, как у взрослых. Если дети и подростки систематически занимаются спортом, то минутный объем крови у них увеличивает­ся медленнее, чем у неспортсме­нов. Это объясняется экономизацией  тканевых окислительных процессов при занятиях спортом. В качестве примера в табл. 23 при­ведены величины минутного объ­ема крови у детей и подростков, с раннего возраста систематически занимающихся плаванием, и у их сверстников-неспортсменов.

Артериальное   давление   у школьников с возрастом повыша­ется (табл. 24), причем у спортсменов — относительно быстрее, чем у не занимающихся спортом. Например, наблюдения за груп­пой квалифицированных юных пловцов показали, что в 10— 12 лет систолическое давление у них равно в среднем 120 мм рт. ст., после же 13 лет колеблется в пределах 120—130 мм рт. ст., т. е. уже достигает уровня давления, характерного для взрослых.

Таблица 23

Минутный объем крови (л) у юных пловцов и у их сверстников, не занимающихся спортом (по А. В. Козлову)

Возраст
(в годах)

Пловцы

Не занимаю­щиеся спортом

10—11 12—13 14—16

 

3,7

4,2

4,4

4,1

4,6

5,3

Таблица 2

Артериальное давление (мм. рт. ст.) школьников (по В. Н. Засухиной)

Возраст (в годах)

Систоли­ческое

 

Диастолическое

 

10—11 12

13

14

15

16—17

 

99

100

102

102

106

110

 

54

57

57

57

58

63

 

При выполнении стандартной работы частота сокращений серд­ца больше увеличивается у млад­ших школьников. Например, если подсчитать сумму сердечных со­кращений при 5-минутной стан­дартной работе на велоэргометре, то оказывается, что она будет на­ибольшей у 9-летних (рис. 77).

Сумма сердечных сокраще­ний

Рис. 77. Сумма сердечных сокраще­ний (сверх данных покоя) при одина­ковой работе у школьников разного возраста (по И. Некеру)

Восстановление этого показателя у младших происходит медленнее, чем у старших. Сумма сердечных сокращений за период восстанов­ления становится наибольшей так­же у 9-летних. Таким образом, по мере   развития   детей   реак­ции на мышечную деятельность становятся более благоприятны­ми. Однако это касается не всех показателей функционального со­стояния сердечно-сосудистой си­стемы. Например, сосудистые ре­акции, возникающие при мышеч­ной деятельности, благоприятнее в младшем возрасте. Ухудшение сосудистых реакций у более старших детей наблюдается лишь в тех случаях, когда они не занимаются регулярно физическими упраж­нениями. У занимающихся же спортом эффективность сосудистых реакций с возрастом, а следовательно, и с улучшением адаптации организма к мышечной деятельности увеличивается. Это играет важную роль в повышении работоспособности, так как сосудистые реакции обеспечивают рабочую гиперемию мышц.

Исследования физиологических изменений при работе предель­ной мощности проводились лишь у юных спортсменов. При этом частота сердечных сокращений возрастала значительнее у более молодых, хотя они выполняли работу относительно меньшей мощ­ности, чем старшие (табл. 25). Артериальное давление под влиянием такой работы, наоборот, повышалось значительнее у более старших

Табл ица 25

Частота сердечных сокращений у юных спортсменов при работе предельной мощности (по О. С. Елизаровой)

Возраст в годах

 

13

 

14

 

15

 

16

 

17

 

18

 

Частота сердечных сокраще­ний в 1 мин

 

205

 

201

 

199

 

191

 

188

 

188

 


Органы дыхания

Увеличение грудной полости и развитие дыхательных мышц способствуют повышению как общей, так и жиз­ненной емкости легких у более старших школьников (табл. 26).

Таблица 26

Жизненная емкость легких у школьников разного возраста (по Н. А. Шалкову)

Возраст
(в годах)

Жизненная емкость легких (мл)

 

Возраст (в годах)

 

Жизненная емкость легких (мл)

 

мальчики

девочки

 

мальчики

девочки

 

7

8

9

10

11

1400

1600

1700

1800

2100

1200

1300

1450

1650

1800

12

13

14

15

16

2200

2200

2700

3200

4200

2000

2100

2400

2700

2800

Данные, приведенные в табл. 26, показывают, что во всех воз­растных группах ЖЕЛ больше у мальчиков. В 12—13 лет девочки почти догоняют по этому показа­телю мальчиков. Однако с 14 лет он вновь становится значительно больше у мальчиков, чем у де­вочек. К 15—16 годам ЖЕЛ у юношей и девушек достигает ве­личины, равной средней величине этого показателя у взрослых. За­нятия спортом, способствующие интенсивному развитию дыхатель­ных мышц, обеспечивают более быстрое увеличение ЖЕЛ.

Изменение артериального дав­ления под влиянием работы предель­ной мощности

Рис. 78. Изменение артериального дав­ления под влиянием работы предель­ной мощности у школьников разного возраста (по В. С. Фарфелю)

Таблица 27

Потребление кислорода (мл/мин) у школьников разного возраста в состоянии покоя (по Н. А. Шалкову)

Возраст
(в годах)

 

Общая
величина

 

На 1 кг веса

 

7

10

12

13

14

15

132

169

166

177

208

210

6,1

6,0

5,0

4,8

4,8

4,6

Потребление кислорода, а сле­довательно, и легочная вентиляция в состоянии покоя увеличива­ются с возрастом параллельно на­растанию общей массы тела и развитию скелетной мускулатуры. Однако если рассчитать потреб­ление кислорода на 1 кг веса те­ла, то оказывается, что с возра­стом эта величина снижается (табл. 27). Это обусловлено экономизацией окислительных про­цессов у более старших детей и подростков.

Частота дыханий с возрастом уменьшается. Увеличение легоч­ной вентиляции при этом обеспе­чивается углублением дыхания.

Потребление кислорода и ле­гочная вентиляция при выполне­нии одинаковой (стандартной) ра­боты больше у младших. В каче­стве примера можно привести на­блюдения, в которых определя­лась легочная вентиляция за весь период работы. Оказалось, что у младших школьников эта величи­на почти в два раза больше, чем у старших (рис. 79).

Суммарная величина легочной вентиляции при одинаковой работе у школьников разного возраста

Рис. 79. Суммарная величина легочной вентиляции при одинаковой работе у школьников разного возраста (по И. Некеру)

При работе предельной мощ­ности легочная вентиляция боль­ше у более старших, которые вы­полняют относительно больший объем работы (табл. 28).

Благодаря развитию сердца и легких у юных спортсменов по­казатель потребления кислорода может достигать у них высоких величин. При работе предельной мощности, когда он становится равным максимальной величине (МПК), у 17-летних спортсменов потребление кислорода повышается до 5 л/мин и более. У 13-лет­них же этот показатель не превышает в среднем 2,5 л/мин (см. табл. 28). Однако если рассчитать потребляемый кислород на 1 кг веса тела, то разница между спортсменами различного возрас­та не столь велика. У 17-летних эта величина составляет около 80 мл, у 13-летних—около 70 мл (см. табл. 28). Это говорит о том, что аэробная производительность организма при систематических занятиях спортом может быть очень высокой уже в юном возрасте. Максимальное потребление кислорода зависит от многих факторов. Большое значение при атом имеют минутный объем крови, величина легочной вентиляции, кислородная емкость крови.

Таблица 28

Легочная вентиляция, максимальное потребление кислорода и кислородный пульс у спортсменов 13—18-летнего возраста при работе предельной мощности (по О. С. Елизаровой)

Показатели

Возраст в годах

 

13

14

15

16

17

18

Легочная вентиляция (л/мин) Максимальное потребление кислорода (л/мин) То же на 1 кг веса (мл) Кислородный пульс (мл)

64

2.5

68 12

95

3,5

73 18

109 3,9

76 20

127 4,7

77

25

142 5,2

84 27

153

5,5

84 29

Судя по величине МПК, можно считать, что у юных спортсменов сердце и легкие уже достигли высокого функционального развития.

Важным показателем, свидетельствующим о производительно­сти сердца и усвоении кислорода тканями, является, как отмечалось выше, кислородный пульс. Он показывает, какое количество кисло­рода соответствует каждому сокращению сердца. Например, если в покое организм потребляет 200 мл кислорода в 1 мин., а сердце сокращается за это время 50 раз, то кислородный пульс равен 4 мл.

Кислородный пульс повышается при мышечной деятельности. У взрослых хорошо тренированных спортсменов его величина при работе предельной мощности может возрастать до 30 мл. Примерно такой же кислородный пульс характерен для 16—18-летних спорт­сменов. У спортсменов младшего возраста этот показатель меньше (см. табл. 28).

Для успешной спортивной деятельности (особенно при дина­мической циклической работе субмаксимальной и умеренной мощ­ности) большое значение имеет не только аэробная, но и анаэроб­ная производительность организма, т. е. способность выполнять работу при недостаточном снабжении кислородом. О степени адапта­ции к таким условиям можно судить по времени произвольной задержки дыхания. При этом окислительные реакции в тканях про­должаются, а в крови становится все меньше и меньше кислорода. Чем дольше человек способен задержать дыхание, тем, следова­тельно, лучше адаптированы ткани его организма к недостатку кислорода. Дети по сравнению со взрослыми могут задерживать дыхание меньшее время, значит, ткани их организма меньше приспособлены к деятельности при пониженном содержании кис­лорода в крови. Это подтверждается и данными относительно меньшего кислородного долга, при котором могут продолжать ра­боту дети и подростки. Систематические занятия спортом улучша­ют эту способность. Благодаря этому 17—18-летние спортсмены достигают такой же способности «терпеть» кислородный долг, ка­кая характерна для более взрослых.


Обмен веществ и энергии

Одной из важнейших особенностей подрастающего организма является более высокий обмен веществ и энергии по сравнению со взрослыми. Как уже отмеча­лось, основной обмен (расход энергии в состоянии полного мышеч­ного покоя, натощак, при температуре окружающей среды 20— 22° С) происходит тем интенсивнее, чем моложе организм. Особен­но ярко это выражено при вычислении основного обмена энергии на единицу поверхности тела: расход энергии в состоянии основ­ного обмена на 1 м2 поверхности тела у 10-летних равен 49,5 ккал, у 14—15-летних—46 ккал, у 16—18-летних—43 ккал.

У растущего организма ассимиляционные процессы должны пре­обладать над диссимиляционными. Только в этих условиях он мо­жет развиваться нормально. Поэтому необходимо, чтобы питание школьников было достаточным по калорийности и полноценным по содержанию всех необходимых питательных веществ. Особенно важное значение при этом имеет белковая пища, так как белки являются основным пластическим материалом, из которого строятся ткани организма.


Железы внутренней секреции

Морфологические и функциональные изменения организма, происходящие при его росте и созревании, во многом зависят от деятельности желез внутрен­ней секреции. Эти железы не имеют выводных протоков и продук­ты своей жизнедеятельности — гормоны выделяют непосредствен­но либо в кровь, либо в мозговую жидкость.

Для роста организма большое значение имеют гормоны гипофи­за. Эта железа расположена в полости черепа, и ее передняя доля вырабатывает специальный гормон, стимулирующий рост молодого организма. Если деятельность гипофиза в детстве недостаточна, то у человека на всю жизнь остается очень маленький — карлико­вый — рост. Наоборот, если активность гипофиза в детстве чрезмер­но велика, то это ведет к гигантизму — рост 240—250 см. Однако у таких высоких людей мышечная сила часто бывает пониженной. Поэтому они быстро утомляются и не могут достичь высоких ре­зультатов в спорте.

На рост молодого организма влияют еще и гормоны зобной же­лезы, расположенной в области шеи. Развитие этой железы закан­чивается к 8—10 годам, затем она постепенно атрофируется, уменьшается в весе. Гормоны зобной железы способствуют росту ребенка и задерживают развитие половых желез. При уменьшении ее активности ускоряется наступление половой зрелости.

Половое созревание, сопровождающееся значительными морфо­логическими и функциональными изменениями организма, обеспе­чивается развитием половых желез, выделяющих специальные гор­моны. Развитие этих желез происходит скачкообразно. Половые же­лезы девочек—яичники—остаются очень маленькими и почти не функционируют до 7 лет. С 7 до 14 лет их вес удваивается. При этом усиливается и образование половых гормонов. На 15-м году жизни вес яичников возрастает в среднем в 8 раз, соответственно повышается и их гормональная деятельность. Также неравномерно развиваются половые железы — семенники — у мальчиков.

Половое созревание резко замедляет рост тела и удлинение его трубчатых костей.

О половом созревании обычно судят по появлению и развитию вторичных половых признаков, т. е. тех особенностей, которые не­посредственно не связаны с половой деятельностью, но являются характерным отличием мужского и женского организма. К этим признакам относятся особенности в строении скелета, развитии мус­кулатуры, тембре голоса и др.

В период полового созревания нередко резко изменяется и пси­хика подростка, его поведение. Это обусловлено изменениями выс­шей нервной деятельности. Очень благоприятное воздействие на организм в это время оказывают регулярные физические упражне­ния, занятия спортом.

Физиологические особенности детей, подростков и юношей, как уже говорилось выше, должны учитываться при выборе спортивной деятельности и дозировании тренировочных и соревновательных нагрузок. Эти данные подробно излагаются в специальных курсах физического воспитания. Ниже даются лишь некоторые примеры.

В младшем школьном возрасте необходимо совершенствовать координацию движений, развивать быстроту и стимулировать развитие как двигательной, так и сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма. В связи с этим рекомендуются занятия фигурным катанием на коньках, настольным теннисом, плаванием.  

Не­сколько позднее (с 9—10 лет) можно начинать занятия акробатикой, спортивной гимнастикой, баскетболом, волейболом и другими видами спорта.

С 12—13 лет разрешается заниматься легкой атле­тикой, бегом на лыжах и коньках, футболом, хоккеем и др.

Старшие школьники при хорошем состоянии здоровья могут быть допущены к занятиям любым видом спорта. При этом следует ограничивать лишь очень длительную работу, требующую высокого развития выносливости.

Васильева В. В., Коссовская Э. Б., Степочкина Н. А. Физиология человека / Под ред. В. В. Васильевой. - М.: Физкультура и спорт, 1973. - 192 с. § 55. Физиологические особенности детей школьного возраста. - С. 169-179.