Гиппократ

Физические упражнения должны прочно войти в повседневный быт каждого, кто хочет сохранить работоспособность, здоровье, полноценную и радостную жизнь.

Факторам среды обитания

Лекция 2

Социально-биологические основы адаптации организма человека к физической и умственной деятельности,

1. Воздействие социально-экологических, природно-климатических факторов и бытовых условий жизни на физическое развитие и жизнедеятельность человека.

2. Организм человека как единая саморазвивающаяся биологическая система.

3. Анатомо-морфологическое строение и основные физиологические функции организма, обеспечивающие двигательную активность.

Человек от рождения имеет неотъемлемые права на жизнь, свободу и стремление к счастью. Свои права на жизнь, на отдых, на охрану здоровья, на благоприятную окружающую среду, на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены, он реализует в процессе жизнедеятельности. Они гарантированы Конституцией Российской Федерации.

Жизнедеятельность - это повседневная деятельность и отдых, способ существования человека.

В жизненном процессе человек неразрывно связан с окружающей его средой обитания, при этом во все времена он был и остается зависимым от окружающей его среды. Именно за счет неё он удовлетворяет свои потребности в пище, воздухе, воде, материальных ресурсах в отдыхе и т.д.

Среда обитания – окружающая человека среда, обусловленная совокупностью факторов (физических, химических, биологических, информационных, социальных), способных оказывать прямое или косвенное немедленное или отдаленное воздействие на жизнедеятельность человека его здоровье и потомство.

Человек и среда обитания непрерывно находятся во взаимодействии, образуя постоянно действующую систему «человек – среда обитания». В процессе эволюционного развития Мира составляющие этой системы непрерывно изменялись. Совершенствовался человек, нарастала численность населения Земли и уровень его урбанизации, изменялся общественный уклад и социальная основа общества. Изменялась и среда обитания: увеличивалась территория поверхности Земли и ее недра, освоенные человеком; естественная природная среда испытывала все возрастающее влияние человеческого сообщества, появились искусственно созданная человеком бытовая, городская и производственные среды.

Ещё на ранних этапах становления человеческого общества были обнаружены связи между условиями, в которых живут люди, и особенностями их здоровья. Более двух тысяч лет назад великий врач древности Гиппократ (около 460–370 до н.э.) не только описал влияние климата, воды, рельефа и времён года на здоровье жителей различных местностей, но и дал сравнительное антропологическое описание народов, живущих на европейском, африканском и азиатском берегах Средиземного моря. В его трудах содержатся многочисленные доказательства того, что факторы внешней среды, образ жизни оказывают определяющее влияние на формирование телесных (конституция) и душевных (темперамент) свойств человека.

Окружающая среда, с которой человек связан едиными связями, влияет на состояние здоровья большим набором различных по своему характеру факторов: природных (климат, водообеспеченность, геохимические условия), социально-экономических (уровень урбанизации, характер питания, эпидемиологическая ситуация).

Возрастающее воздействие человека на окружающую среду привело к формированию новой группы болезней, которые можно назвать «антропогенными», обусловленными неблагоприятными экологическими условиями. К одному из важнейших экологических факторов, которые определяют возможный уровень здоровья населения, относят загрязнение среды. Под загрязнением понимается привнесение в среду или возникновение в ней новых, не характерных для нее физических, химических, информационных, биологических агентов. При более расширенном понимании загрязнение трактуется как всякое нежелательное изменение окружающей человека среды, ее физических, химических и других параметров.

Любое химическое вещество, биологический вид, физический или информационный агент, попадающий в окружающую среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за рамки обычного содержания, называют загрязнителем.

Количество загрязнителей в настоящее время беспрецедентно увеличивается. Опасность для здоровья человека заключается в том, что для многих вредных веществ слабо представлены или отсутствуют эволюционно закрепленные механизмы защиты и приспособления, что увеличивает вероятность заболевания.

В окружающей человека среде одновременно находится множество загрязнителей, некоторые из них обладают сильным синергическим эффектом, т.е. эффектом, когда нежелательное действие одного вещества усиливается в присутствии другого. Так, действие диоксида серы усиливается в присутствии диоксида азота. Часто влияние нескольких видов загрязнителей на здоровье человека не равнозначно простому сложению их воздействия. Например, поступающие в окружающую среду вредные компоненты выхлопных газов автомобилей – окиси азота и углеводороды – образуют под влиянием солнечного света вторичные вещества – пероксиацетилнитрат и озон, значительно более токсичные для человека. Такие процессы характерны для фотохимического смога, известного под названием лос-анджелесского.

Загрязнение окружающей среды – процесс, происходящий в пространстве и во времени, поэтому реакцию человека на загрязнения иногда очень трудно проследить. Лучше всего влияние загрязнения на здоровье человека выражено во время острых критических ситуаций (промышленный смог, разливы загрязненных вод, аварии на предприятиях и т. п.)

Внесение в природную среду новых факторов, в том числе химических соединений, среди которых много так называемых мутагенов, приводит к изменению фундаментального свойства всех органических форм жизни – наследственности. Для человека изменение наследственности ведет не только к увеличению доли людей с наследственными болезнями, но одновременно возрастает предрасположенность населения к другим заболеваниям, в том числе инфекционного происхождения.

Загрязнители в окружающей среде распространяются с различной скоростью. В самом общем виде можно сказать, что распространение загрязнения, особенно химическими элементами, через атмосферу и гидросферу осуществляется значительно активнее, чем через биосферу и литосферу.

Совершенно особую роль играет атмосфера. За день человек в среднем вдыхает более 9 кг воздуха, выпивает около 2 л воды и съедает приблизительно 1 кг пищи. Поскольку человек без воздуха не может прожить более 5 минут, то контакты его с загрязнителями происходят через воздух в среднем чаще, чем через воду, растения и другие компоненты окружающей среды.

Экологическое воздействие автотранспорта на здоровье человека зависит от количества выбрасываемых веществ, уровня превышения предельно допустимых концентраций, длительности пребывания человека вблизи автомагистралей.

Другим важным фактором, определяющим состояние здоровья населения, выступает качество питьевой воды. Загрязнение водоисточников как через атмосферу, так и в результате сброса хозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных стоков способствует распространению инфекционных заболеваний, в первую очередь кишечных. Установлено, что в мире в целом одна больничная койка из четырех занята жертвами загрязненной воды.

К неблагоприятным факторам, влияющим буквально на все стороны жизни и здоровье человека, относится повышенный шум. Привыкание к шуму физически невозможно. Он всегда представляет опасность для здоровья и трудоспособности человека. Наиболее выраженный результат воздействия шумового загрязнения среды на здоровье человека – понижение остроты слуха. Высокий уровень шума – причина частых головных болей; он ухудшает самочувствие, снижает работоспособность, остроту внимания, вызывает чувство раздражения и расстройства нервной системы.

Основную часть времени (2/3 от общего времени) человек проводит вне производства, т.е. в быту. Поэтому комфортность и благоустроенность жилья имеет большое значение для восстановления работоспособности после трудового дня, для поддержания здоровья на должном уровне, для повышения культурного и образовательного уровня и т.д. Вместе с тем в РФ жилищная проблема стоит очень остро. Это проявляется как в большом дефиците жилья, так и в низком уровне его благоустроенности и комфортности. Особенно неблагоприятное влияние оказывает низкая температура жилья, запылённость, загазованность. Отрицательно сказывается на здоровье низкая механизация бытовых условий (домашнего труда). Вследствие этого граждане, и прежде всего женщины, затрачивают большое количество времени, сил и здоровья на выполнение домашней работы. Уменьшается или совсем не остаётся времени для отдыха, повышения образовательного уровня, занятий физической культурой, для выполнения других элементов здорового образа жизни.

Таким образом, проблема воздействия загрязнения окружающей среды на здоровье человека не ограничивается рассмотренными выше аспектами. Она значительно многограннее и глубже. Роль отдельных загрязнителей в возникновении определенных заболеваний пока еще строго не изучена. Некоторые вредные вещества обладают усиливающим (при различных их комбинациях) кумулятивным, отсроченным в далекое будущее действиями.

По данным Государственных докладов о состоянии здоровья населения Российской Федерации за последние годы, в экологически неблагоприятных регионах, городах с большой концентрацией промышленных производств происходит резкое снижение рождаемости, повышение уровней преждевременной смертности (особенно мужчин), уровней смертности от врожденных аномалий, опухолей, рост инвалидности и ухудшение здоровья детей.

 

Развитие организма осуществляется во все периоды его жизни — с момента зачатия и до ухода из жизни. Это развитие называется индивидуальным, или развитием в онтогенезе. При этом различают два периода: внутриутробный (от момента зачатия и до рождения) и внеутробный (после рождения).

Каждый родившийся человек наследует от родителей врожденные, генетически обусловленные черты и особенности, которые во многом определяют индивидуальное развитие в процессе его дальнейшей жизни.

В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобили­зации механизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз). Гомеостаз — совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внут­ренней среды и некоторых физиологических функций организма че­ловека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды. Они позволяют сохранять постоянство со­става, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, несмотря на изменения во внешнем мире и физиологические сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма. В нормальном состоянии колебания физиологических и биохимических констант происходят в узких гомеостатических границах, и клетки организма живут в относительно постоянной среде, так как они омываются кровью, лимфой и тканевой жидкостью. Постоянство физико-химического состава поддерживается благодаря саморегуляции обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологических процессов.

Система саморегуляции работы организма осуществляется двумя механизмами — гуморальным и нервным. Гуморальный (лат. humor — жидкость) механизм эволюционно более древний, он наблюдается даже у представителей растительного мира. С помощью этого механизма биологически активные химические вещества через жидкие среды организма (кровь, лимфу, межклеточную жидкость) поступают во все клетки и органы.

Биологически активные вещества вырабатываются двумя типами желез:

1. железы внешней секреции (слезные, потовые, слюнные и др.);

2. железы внутренней секреции — гормоны (гипофиз, вилочковая железа, надпочечники др.).

Гормоны разносятся кровью (максимальная скорость кровотока около 0,5 м/с) по всему организму и регулируют процессы обмена веществ, роста, развития и др., так как даже в небольших концентрациях гормоны могут обладать огромной биологической активностью.

В процессе эволюции животного мира наряду с гуморальным регуляторным механизмом возник более совершенный — нервный механизм регуляции. Первое его преимущество — адресность, т.е. импульс нервной регуляторной связи направлен к строго определенным клеткам; второе — взаимодействие клеток через нервную систему осуществляется быстрее (до 120 м/с); третье — этот механизм быстро включается» и моментально «выключается».

Посредством периферической нервной системы (как соматичес­кой, так и вегетативной) рефлекторным путем осуществляется связь головного и спинного мозга со всеми клетками, тканями и органами. Известно, что рефлекс — это ответная реакция организма на то или иное раздражение, реализуемая через действие нервных импульсов.

Под влиянием рефлексов в ЦНС возникают процессы возбужде­ния и торможения. Они являются двумя противоположными регуляторными сторонами единого процесса уравновешивания взаимодей­ствия организма с внешней средой.

Возбуждение — деятельное состояние нервных клеток, имеющее определенные временные и функциональные пределы.

Торможение — состояние нервных клеток, направленное на их охранение от возбуждения, на восстановление их активности.

Саморегуляция всех сложнейших физиологических функций в организме не может осуществляться ни чисто гуморальным путем, не только нервной системой. Однако следует отметить некоторый прио­ритет нервной системы над гуморальной при обеспечении важнейше­го свойства организма — саморегуляции.

Таковы в самых общих чертах саморазвивающие и саморегулирующие биологические механизмы человеческого организма, позволяющие сохранять постоянство внутренней среды, т.е. Жизнь.

Таким образом, организм — сложная биологическая система. Все его органы связаны между собой и взаимодействуют. Нарушение деятельности одного органа приводит к нарушению деятельности других.

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.

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.

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 межклеточной жидкости питательных веществ и кислорода), дополнительные условия и возможности для:

3. деления и размножения клеток (роста тканей);

4. выработки дополнительной энергии;

5. 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. 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. тромбоцитов. 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 межтканевое пространство часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Кровь непрерывно отдает в межтканевую жидкость питательные вещества, используемые клетками, и поглощает 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. 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.

Системы органов

Органы, объединенные определенной физиологической функци­ей, составляют физиологическую систему.

Различают следующие физиологические системы: опоры и движения (костная и мышечная), кровеносную, дыхательную, нервную, покровную, пищеварительную, выделительную, половую, эндокринную.

Система опоры и движения

Эта система объединяет в себе две подсистемы — костную и мышечную, она состоит из большого числа парных и непарных костей, мышц, связок, мышечных сухожилий.

Кости, соединяясь между собой различными суставами, образуют скелет — опору человеческого тела. Кости скелета состоят преимущественно из костной ткани, пронизанной кровеносными, лимфатическими сосудами и волокнами нервной ткани. Главной опорой скелета служит позвоночный столб, состоящий из 33—34 отдельных позвонков с межпозвоночными хрящевыми дисками. В этом и состоит опорная функция скелета.

Скелет выполняет и защитные функции, ограждая жизненно важные внутренние органы от внешних механических воздействий (кости черепа, грудная клетка, кости таза). Кроме того, некоторые части скелета — позвоночник с его функциональными изгибами и суставы нижних конечностей — совместно с мышцами осуществляют амортизационные функции при ходьбе, беге, прыжках, оберегая мозг человека и его внутренние органы от неблагоприятных длительных или сильных толчков и сотрясений.

Двигательные функции системы опоры и движения реализуются посредством взаимодействия костей скелета, его суставов, по сути являющихся рычагами, и мышц. Большинство костей, соединяющихся между собой связками и мышечными сухожилиями, образуют суставы (конечности, позвоночник и др.). Сустав полностью за­ключен в суставную сумку, стенки которой выделяют синовиальную жидкость, выполняющую роль смазки.

Главная функция суставов — осуществление движений. Наряду с этим они выполняют роль своеобразных тормозов, гасящих инерцию движения, что позволяет производить мгновенную остановку после быстрого движения. Отсутствие достаточной двигательной активности мышц, окружающих кости и прилегающих к суставам, приводит к нарушению обмена веществ в костной ткани и потере их прочности, а в суставах — к разрыхлению суставного хряща, к изменению суставных поверхностей, к появлению болевых ощущений.

Мышцы

У человека насчитывается более 600 мышц. Они составляют у мужчин 35—40% веса тела (у спортсменов 50% и более), у женщин несколько меньше.

Мышечная система обеспечивает движение человека, вертикаль­ное положение тела, фиксацию внутренних органов в определенном положении, дыхательные движения, усиление тока крови и лимфы («мышечный насос»), теплорегуляцию организма вместе с другими системами.

При работе мышцы развивают определенную силу, которую можно измерить. Многие скелетные мышцы обладают значительной силой, способной преодолеть даже вес собственного тела. Систематическая направленная тренировка увеличивает силу мышц, главным образом, за счет увеличения и утолщения мышечных волокон.

При совершенствовании своих силовых возможностей важно знать не только анатомическую топографию мышц, но и точки прикрепления тренируемых мышц к костям скелета. Это позволяет избирательно подбирать тренировочные упражнения — например, на сгибание или разгибание отдельных частей тела, или на пронацию (поворот внутрь), супинацию (поворот наружу) отдельных конечностей или их частей.

Кровеносная (сердечно-сосудистая) система

Кровеносная система состоит из сердца и сети кровеносных сосудов. Ее функция — обеспечение непрерывной доставки к каждой клетке, ткани, органу питательных веществ, кислорода и гормонов, а также освобождение организма от ненужных веществ — углекислого газа и других продуктов внутреннего обмена. С сосудистой системой связаны также селезенка («депо крови») и красный костный мозг, яв­ляющийся органом кровотворения.

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Левый желудочек сердца и правое предсердие обслуживают большой круг кровообращения, а правый желудочек и левое предсердие — малый. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в виде венозной крови в правое предсердие. Из правого предсердия кровь переходит в правый желудочек, и оттуда, из правого желудочка, начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщаясь кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь переходит в левый желудочек и оттуда снова в большой круг кровообращения.

Сердце — центральный орган кровеносной системы, который соединен с кровеносными сосудами различного диаметра. Функция сердца — прогонять кровь по сосудам, чтобы обеспечить газообмен между клетками и внешним воздухом. Вес сердца здорового человека — 300— 500 г по 5—7 г на килограмм веса в зависимости от тренированности. По существу, сердце — это четырехкамерный насос, делящийся на две половины — левую и правую, каждая из которых состоит из предсердия и желудочка, соединенных между собой клапанами, обеспечивающими свободное поступление крови из предсердия в желудочек, но препятствующими его обратному току. Оно ритмично сокращается и гонит кровь по сосудам ко всем органам и тканям организма.

Сердце — автоматическое устройство с внутренней автономной иннервацией. Однако на его работу существенное регулирующее воз­действие оказывает и центральная нервная система: непосредственно это воздействие ветви блуждающего нерва (замедляет деятельность сердца) и симпатического (ускоряет).

Ритмика сердечных циклов состоит из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Временные соотношения этих трех фаз во многом зависят от развития и тренированности сердечной мышцы и от аналогичного состояния кровяного русла (аорты, артерий, капиллярной сети и венозных сосудов). Движение крови в сосудах обусловлено силой и частотой сокращений сердца и тонусом кровеносных сосудов, от которых зависит давление крови в артериальной системе. Частота сердечных сокращений у здорового взрослого человека составляет 60— 80 ударов в минуту.

Двигательная активность человека, занятия физическими упраж­нениями, спортом оказывают существенное влияние на развитие и состояние сердца. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь сильно в тренировке и не поддается ей столь легко, как сердце. Работая с большой нагрузкой при выполнении спортивных и трудовых физических упражнений, сердце неизбежно тренируется. Оно приспосабливается к переброске намного большего количества крови, чем это может сделать сердце нетренированного человека. В процессе регулярных занятий физическими упражнениями, как правило, происходит увеличение массы сердечной мышцы и размеров сердца.

Показателями работоспособности сердца являются, в первую очередь, частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови.

Сеть кровеносных сосудов. Кровь в организме под воздействием работы сердца находится в постоянном движении, которое называется кровообращением. Оно осуществляется по обширной сети кровеносных сосудов: отходящая от сердца аорта переходит в артерии, артериолы и заканчивается мельчайшими капиллярами, через которые кислород и питательные вещества попадают в ткани. По венам кровь возвращается в сердце под воздействием разности давлений в артери­ях и венах, которое обеспечивает непрерывный ток крови по крове­носным сосудам.

Артерии — кровеносные сосуды, по которым кровь движется от сердца, имеют плотные упругие мышечные стенки. Самые мелкие ар­терии разветвляются на микроскопические сосуды — капилляры, про­низывающие весь организм. Их толщина в 10—15 раз тоньше человеческого волоса, и они охватывают все ткани тела. Например, в 1 мм2 работающей скелетной мышцы действует около 3 тыс. капилляров. Если все капилляры человека уложить в одну линию, то ее длина составит 100 тыс. км. Капилляры имеют тонкие полупроницаемые стенки, через которые во всех тканях организма осуществляется обмен веществ. В состоянии покоя или малой двигательной активности значительная часть капилляров не участвует в кровообращении. Из капилляров кровь переходит в вены — сосуды, по которым она движется к сердцу. Вены имеют тонкие и мягкие стенки и клапаны (в магистральных венах конечностей туловища), которые пропускают кровь только в сторону сердца.

Движению крови по сосудам способствует деятельность окружающих их мышц («мышечный насос»). Сокращаясь и расслабляясь, мышцы то сдавливают сосуды, то дают им расправиться и тем самым проталкивают кровь по направлению от сердца (в артериях) и к сердцу (в венах), так как движению крови в противоположную от сердца сторону препятствуют клапаны, имеющиеся в венозных сосудах. Чем чаще и полнее сокращаются и расслабляются мышцы, тем большую помощь сердцу оказывает «мышечный насос». Особенно эффективно он работает при ходьбе, беге, беге на лыжах, на коньках, при плавании и т.п. «Мышечный насос» способствует более быстрому отдыху сердца после интенсивной физической нагрузки.

Постоянная физическая работа, регулярные физические упражнения благоприятно сказываются и на системе кровообращения, так как способствуют снижению тонуса стенок сосудов, расширению со­судов и всего кровяного русла, в том числе и за счет вовлечения в кровообращение резервной части капиллярной сети. Умственная работа, равно как и нервно-эмоциональное напряжение, наоборот, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже к спазмам. Такая реакция особенно свойственна сосудам сердца и мозга.

Дыхательная система

Дыхательная система участвует в обеспечении организма кислородом и в освобождении его от углекислого газа. Воздух поступает сначала в носовую (ротовую) полость, затем в носоглотку, гортань и дальше в трахею. Трахея в нижней своей части делится на два бронха, каждый из которых, входя в легкие, древовидно разветвляется. Конечные мельчайшие разветвления бронхов (бронхиолы) переходят в закрытые альвеолярные ходы, в стенках которых имеется большое количество шаровидных образований — легочных пузырьков (альвеол). Каждая альвеола окружена густой сетью кровеносных капилляров. Именно здесь происходит газообмен между кровью и атмосферным воздухом легких. Общая поверхность всех легочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м2.

Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспортируется к легким, а затем выводится из организма во время выдоха. Обмен воздуха в легких происходит в результате дыхательных движений грудной клетки. Через каждые 3—4 с у человека под влиянием импульсов, поступающих из ЦНС, происходит сокращение дыхательных мышц — диафрагмы и наружных межреберных мышц. В результате объем грудной клетки увеличивается. В легкие засасывается порция воздуха, происходит вдох. Выдох в покое производится пассивно, при расслаблении мышц, осуществлявших вдох, так как грудная клетка под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается, и воздух из легких выталкивается. При интенсивной физической работе в выдохе дополнительно участвуют мышцы брюшного пресса, внутренние межреберные и другие скелетные мышцы.

Деятельность дыхательной системы через ЦНС строго координируется с другими системами. Если, например, при физической работе повышается частота дыхания, то соответственно возрастает частота сердечных сокращений (ЧСС).

Частота и глубина дыхания (совместно с сердечно-сосудистой системой) влияют на приток крови в легких. В норме на 6—9 л воздуха, проходящих через легкие за 1 мин, приходится около 5 л крови. При нарушенииакта дыхания приток крови может уменьшиться, снижается насыщение ее кислородом.

Систематические занятия физическими упражнениями укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению подвижности (экскурсии) и объема грудной клетки, вовлекают в дыхательный процесс дополнительное число альвеол, так как далеко не все из них задействованы в состоянии покоя. Все это существенно повышает резервные возможности дыхательной системы, повышает работоспособность организма человека.

Нервная система

Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферических отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). ЦНС координирует деятельность различных органов и систем организма. Процессы, протекающие в ЦНС, лежат в основе как двигательной, так и всей психической деятельности человека.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных импульсов функцию. Главным «исполнителем» спинного мозга является сеть соматической нервной системы, иннервирующей произвольную (скелетную) мускулатуру и обеспечивающей общую чувствительность тела и отдельных органов чувств. Тонус центров спинного мозга регулируется высшими отделами ЦНС, находящими­ся в головном мозге.

Специализированным отделом нервной системы, регулируемым корой больших полушарий, является вегетативная нервная система. В отличие от соматической, вегетативная нервная система автономно регулирует деятельность внутренних органов — дыхания, кровообра­щения, выделения, размножения, желез внутренней секреции, регу­ляции обмена веществ, термообразования, а также участвует в формировании эмоциональных реакций (страх, гнев, радость). Деятельность вегетативной нервной системы в основном непроизвольна и сознанием непосредственно не контролируется.

Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Согласно современным представлениям, в коре головного мозга насчитывается свыше 14 млрд. клеток и 100 тыс. млрд. межклеточных связей. Это система высшей сложности, определяющая физическую, интеллектуальную и духовную сущность человека. Мозг человека — необозримое множество нервных цепей, соединенных в невероятную схему движений, мышления, генерирующую мощность до 20 Вт, способную хранить в себе до 1 000 000 000 000 000 бит информации.

Кора головного мозга разделена на отдельные зоны, специализированные на отдельных функциях: двигательная зона, кожно-мышечная, зрительная и т.д. Специализированные участки коры головного мозга имеются и для психических функций (память, речь, мышление и т.д.). Некоторые отделы мозга (продолговатый мозг, мозжечок) также активно и избирательно участвуют в регуляции двигательной деятельности. Кора больших полушарий головного мозга — наиболее молодой в филогенетическом отношении отдел ЦНС по сравнению со спинным мозгом и его функциями. Именно этим объясняется определенная неустойчивость функций головного мозга (например, умственная деятельность) по сравнению с рефлекторными действиями двигательных нервных клеток спинного мозга, непосредственно обеспечивающих физические нагрузки человека.

Мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы. Составляя всего около 2% массы тела человека, мозг поглощает 18—25% потребляемого всем организмом кислорода и очень чувствителен к его недостатку. В этом случае возникает слабость, понижается умственная работоспособность, ухудшается память, появляется раздражительность, возможны головные боли. Причиной может оказаться и элементарный недостаток движений, физической нагрузки, которая активизирует поступление кислорода крови в головной мозг.

Рецепторы и анализаторы как самостоятельная система организма

Рецепторы — это такие нервные образования, которые воспринимают раздражения и во многом определяют способность организма быстро приспособиться к изменениям в окружающей среде, транс­формируя внешние раздражения (температуру, звук, свет и т.д.), а также с внутренних органов и опорно-двигательного аппарата, в нервные импульсы, поступающие в ЦНС.

Рецепторы человека делятся на две группы: экстеро- (внешние) и интеро- (внутренние). В свою очередь, внутренние рецепторы делятся на висцеро- (на внутренних органах) и проприо- (на органах опоры и движения) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы — анализатора. Анализатор состоит из трех отделов: рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге. К анализаторам, обеспечивающим жизнедеятельность человека, относятся кожный, двигательный, вестибулярный, зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой, висцеральный (состояние ряда внутренних органов). При разнообразных движениях человека наиболее задействованы: двигательный (рецепторы в мышцах, сухожилиях и связках — проприорецепторы возбуждаются под влиянием давления и растяжения), вестибулярный (воспринимает положение тела в пространстве), зрительный (восприятие пространства) и отчасти — кожный (тактильная, болевая, тепловая чувствительность).

Другие внутренние органы и системы организма человека

Пищеварительная система включает следующие органы: ротовую полость, слюнные железы, глотку, пищевод, желудок, кишечник, печень, поджелудочную железу. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества. Они всасываются в кишечнике и доставляются кровью ко всем клеткам организма. Для эффективного переваривания пищи большое значение имеет выделение необходимого количества пищеварительных соков и активность перистальтических (пере­двигающих пищу) движений желудка и кишечника.

Оптимальная физическая нагрузка увеличивает потребность организма в питательных веществах, стимулирует выделение пищеварительных соков, активизирует перистальтику кишечника и тем самым повышает эффективность процессов пищеварения. Однако положительное влияние мышечной работы на пищеварение наблюдается не всегда. При напряженной мышечной работе происходит, например, торможение пищевых центров в ЦНС, уменьшается кро­воснабжение органов пищеварения и пищеварительных желез в связи с оттоком крови к работающим мышцам. Все это угнетает работу органов пищеварения. С другой стороны, переваривание пищи, особенно обильной, отрицательно влияет на двигательную деятельность. Наблюдаемые после приема пищи возбуждение пищевых нервных центров и отток крови от мышц к органам брюшной полости снижает эффективность мышечной работы. Именно поэтому прием пищи следует производить в оптимальных количествах за 2—3 часа до физических нагрузок.

Покровная система. В нее входят кожа и слизистые оболочки. Кожа покрывает тело снаружи. Слизистые оболочки выстилают изнутри полости носа, рта, дыхательных путей и пищеварительной системы. Кроме защитных свойств, покровная система частично выполняет выделительную и терморегуляционную функции.

Выделительная система осуществляет функцию поддержания оптимальных отношений с внешней средой и сохранения внутренней среды организма, главным образом через выделение продуктов внут­реннего обмена. Основную функцию полноценного освобождения организма от конечных продуктов обмена веществ выполняют почки, потовые железы и легкие. Почки и потовые железы дополняют и час­тично взаимозаменяют работу друг друга. При больших физических нагрузках потовые железы и легкие, увеличивая активность своей вы­делительной функции, значительно помогают почкам в выведении из организма вредных продуктов обмена веществ.

Говоря о системе выделения, необходимо остановиться и на процессе теплообмена организма человека, особенно актуального при физических нагрузках.

Постоянную температуру тела человека поддерживает специальная система терморегуляции, состоящая из физических механизмов теплоотдачи: теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Однако некоторый подъем температуры тела, в частности на 1—1,5°С, наблюдаемый при мышечной работе, способствует более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов, повышению работоспособности организма и эластичности мышц. Повышение температуры тела до 38—38,5°С у нетренированного человека может привести к тепловому удару. Тренированные люди подобную температуру переносят хорошо, и их работоспособность сохраняется на высоком уровне.

Эндокринная система включает различные железы внутренней секреции. Каждая из желез вырабатывает и выделяет в кровь особые биологические вещества (гормоны), регулирующие жизнедеятельность органов и систем.

Половая система выполняет функцию размножения. В ней формируются половые клетки. Половая активность человека напрямую связана с его физическим состоянием.

Вышеуказанные системы органов очень редко работают изолированно.

Итак, эволюционное биологическое становление организма человека в его филогенезе создало сложное, но рациональное строение, обеспечивающее его оптимальное функционирование при различных и разнонаправленных воздействиях внешней среды.