Развитие двигательных качеств

К основным двигательным качествам человека относятся сила, скорость, выносливость и коор­динация движений. Их развитие происходит асинхронно.

Максимально возможную силу сокращения мышца развивает при одновременном выполнении трех условий:

1) активации максимально возможного количества двигатель­ных единиц (ДЕ) и, следовательно, мышечных волокон данной мыш­цы;

2) тетаническом сокращении двигательных единиц;

3) ее исходной длине, соответствующей состоянию покоя.

Максимальная произвольная сила мышц зависит от числа мы­шечных волокон, составляющих данную мышцу, и от их толщины. Число и поперечные размеры волокон определяют площадь попе­речного сечения мышцы (ее анатомический поперечник) и в целом ее возможности развивать максимальную величину усилия. Измере­ние МПС осуществляется при произвольном усилии мышц, то есть в тестах с заданием максимально сократить исследуемые мышцы. МПС зависит от двух групп факторов: мышечных (периферических) и ретуляторных (центрально-нервных).

К мышечным (периферическим) факторам относят:

1) механические условия воздействия мышечной тяги, передаю­щейся на кости скелета (т.е. плечо действия мышечной силы и угол приложения этой силы к костным рычагам);

2) длину мышцы, поскольку сила сокращения ее зависит от ис­ходной длины;

3) площадь поперечного сечения активируемых мышц, т. к. при прочих равных условиях сила мышцы тем больше, чем больше ее поперечные размеры;

4) композицию мышц.

К регуляторным (центрально-нервным) факторам относят ме­ханизмы внутримышечной и межмышечной регуляции.

Механизмы внутримышечной регуляции силы определяют чис­ло одновременно активируемых двигательных единиц, частоту импульсации двигательных мотонейронов спинного мозга данной мышцы, синхронизацию активации различных ДЕ мышцы во вре­мени.

Сила сокращения (в том числе и МПС) любой мышцы и их груп­пы зависит также от совершенства нервной регуляции сокращения большого количества «смежных» мышц, то есть от совершенства межмышечной координации. Этот вид управления движениями че­ловека заключается в адекватном выборе необходимых мышц-синергистов, в ограничении активности «ненужных» мышц-антагони­стов и в усилении активности мышц-антагонистов, обеспечиваю­щих ограничение движения в смежных с несущими основную двигательную функцию суставах. Все это осуществляется механиз­мами межмышечной регуляции двигательных функций.

Развитие мышечной силы в онтогенезе происходит неравномер­но. На разных возрастных этапах наблюдаются периоды ускорен­ного прироста силы, замедления и стабилизации силы мышц. Уве­личение силы у мальчиков обусловлено повышением концентрации в их крови андрогенов (12-13 лет), что приводит, как указывалось выше, к росту мышечной массы. Одновременно завершается фор­мирование суставно-связочного аппарата, совершенствуется система управления движениями. Степень прироста силы различных мышечных групп зависит от возраста. Так, в 6-8 лет наиболее ин­тенсивно увеличивается сила мышц-сгибателей бедра, туловища, сто­пы и предплечья. В пубертатном периоде возрастает сила мышц-разгибателей. К 16-17 годам достигается соответствие силовых ка­честв мышц-сгибателей и разгибателей, характерное для взрослых людей.

Увеличение мышечной силы зависит не только от возраста, но и от пола человека. В возрасте 7-8 лет мальчики и девочки имеют одинаковую силу большинства мышечных групп. В дальнейшем разница в силе мышц у мальчиков и девочек увеличивается и к 17-18 годам достигает максимума.

Максимальные показатели силы мышц наблюдаются в возрасте 20-40 лет. В дальнейшем сила мышц начинает снижаться, т. к. в них уменьшается количество сократительных белков, обеспечива­ющих силу сокращения каждой мышечной клетки и, следователь­но, всей мышцы.

Скоростные качества мышц характеризуют способность мышц выполнять количество двигательных действий в единицу време­ни. Прежде всего это качество определяется процентным соотно­шением в мышцах быстрых и медленных волокон ДЕ. Этот про­цент, как отмечалось выше, определен генетически, т. е. не зави­сит от тренированности человека. Мышцы людей, имеющих способности к скоростно-силовым видам спорта (спринтерский бег, прыжки и др.), имеют в своем составе не менее 60-70% быст­рых сильных волокон. Степень развития скоростно-силовых ка­честв обусловлена также силой всей мышцы и центрально-нервны­ми механизмами, определяющими скорость включения мышечных волокон в сокращение.

Скорость одиночных движений (например, при беге) увеличи­вается с возрастом и достигает максимума к 16- 18 годам. Скорост­ные качества мышечных волокон находятся в прямой зависимости от активности в них миозин-АТФ-азы - фермента, расщепляюще­го АТФ и тем самым способствующего взаимодействию актиновых и миозиновых нитей мышечного волокна. Чем выше активность миозин-АТФ-азы, тем быстрее образуются и разрушаются попереч­ные мостики между актиновыми и миозиновыми нитями и тем, сле­довательно, больше скорость сокращения волокна. Поэтому быст­рые мышечные волокна, отличающиеся высокой активностью это­го фермента, сокращаются с большей скоростью, чем медленные. К 20 годам концентрация АТФ-азы в мышечных волокнах достигает наибольших величин. После периода некоторой стабилизации (20- 30 лет) активность миозин-АТФ-азы начинает уменьшаться. Меньше становится и скорость сокращения мышц, что приводит к сни­жению скоростно-силовых качеств.

Быстрота двигательных действий, например предельная часто­та шагов при беге, на различных этапах онтогенеза зависит как от скоростных качеств мышц, так и от степени функционального раз­вития двигательных нервных центров.

Наиболее общим показателем изменения скорости движений с возрастом является угловая скорость (град/с) сгибания и разгиба­ния в суставах. Начиная с 4-5-летнего возраста (30-35 град/с) этот показатель возрастает, достигая максимальных величин в 20-30 лет (50-80 град/с). До 40 лет быстрота движений почти не меняется, а затем начинает плавно снижаться. В 70-80 лет она становится мень­ше, чем у 8-летних детей.

Выносливость характеризуется способностью длительно выпол­нять мышечную работу без снижения ее эффективности на фоне развивающегося утомления. Различают выносливость:

• силовую (способность многократно развивать около- и суб­максимальные по величине мышечные усилия);

• скоростно-силовую (возможность длительно выполнять скоростно-силовые упражнения большой мощности);

• статическую (способность продолжительно удерживать посто­янное усилие);

• динамическую (характеризуется предельным временем выпол­нения ритмических сокращений);

• аэробную (способность десятки минут выполнять интенсив­ные физические упражнения в аэробном режиме);

• анаэробную (возможность длительно выполнять мышечную работу при недостатке кислорода).

При отсутствии специальных оговорок под выносливостью обычно понимают способность человека длительно работать в аэробном режиме.

Силовая выносливость в наибольшей степени проявляется при удержании статических усилий. В этом случае ее критери­ем является время удержания нагрузки до отказа. Наиболее интенсивный прирост выносливости при удержании статиче­ских усилий происходит в 11-12 лет. Точные механизмы этого явления неизвестны. Способность мышц удерживать статиче­ские усилия, равные 50% от МПС, увеличивается с возрастом и достигает максимальных величин к 20-29 годам. В последую­щие годы этот вид выносливости снижается и к 70 годам со­ставляет лишь 25-30% от достигнутого наивысшего уровня. Это основная причина снижения физической работоспособнос­ти у лиц старше 50-60 лет.

Для оценки общей физической подготовленности человека и уровня его физического здоровья наибольшее значение имеют количественные показатели аэробной выносливости. Объективным и высокоинформативным показателем выносливости является ве­личина максимального потребления кислорода (МПК) организмом человека за одну минуту. Определяют ее путем прямого газоанали­за при мышечной работе возрастающей мощности. В момент дос­тижения МПК частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает мак­симальных для каждого человека величин. Наличие прямой связи ЧСС с мощностью работы и величиной потребления кислорода по­зволяет применить также ряд косвенных методов определения МПК с использованием данных о ЧСС при конкретных величинах мощ­ности работы. В зависимости от пола, возраста, уровня физической активности относительные величины МПК колеблются в очень широких пределах - от 25 до 85 мл/мин/кг массы тела. Чем больше МПК, тем выше физическая работоспособность человека, тем выше уровень его физического здоровья.

Величину МПК определяют функциональные возможности и резервы всех физиологических систем организма человека. Имен­но поэтому ее и используют в качестве объективного интеграль­ного показателя при оценке уровня физического здоровья людей. Величина МПК зависит от состояния двух функциональных сис­тем:

1) кислородтранспортной системы, абсорбирующей кислород из окружающего воздуха (система внешнего дыхания) и переносящей его к органам и тканям (кровь и система кровообращения);

2) системы утилизации кислорода, т. е. в основном мышечной системы, потребляющей доставляемый кровью кислород.

Таким образом, МПК зависит:

• от способности системы внешнего дыхания максимально уве­личить легочную вентиляцию и диффузионной способности легких;

• объема циркулирующей крови и общего содержания в ней ге­моглобина;

• работы всех звеньев сердечно-сосудистой системы и, в первую очередь, величины предельного минутного объема кровооб­ращения (МОК);

• регуляторных возможностей нейрогуморальной системы пе­рераспределять кровь в сторону наиболее активно работаю­щих мышц;

• максимально возможных величин кровотока через активные скелетные мышцы;

• особенностей работающих мышц, т.е. соотношения в них мед­ленных и быстрых волокон, плотности капилляров, содержа­ния митохондрий и активности ферментов окислительного ряда в мышечных волокнах.

В соответствии с возрастными особенностями содержания гемо­глобина в крови, функций кровообращения и дыхания, энергети­ческого обмена в организме человека изменяются величины МПК в процессе онтогенеза. До периода полового созревания между маль­чиками и девочками в среднем нет различий в абсолютных величи­нах МПК. Во всех возрастных группах МПК у женщин на 25-30% меньше, чем у мужчин. Это, по-видимому, связано с тем, что у женщин отмечается меньшее содержание гемоглобина в кро­ви и больший процент жировой ткани. Наибольшие средние вели­чины абсолютного и относительного МПК достигаются к 20-25 годам. Затем МПК постоянно снижается и в 60-70 лет составляет лишь 60-70% от МПК, достигаемого в возрасте 20-30 лет. На основе этих изменений МПК можно утверждать, что с 30- 35 лет функциональные возможности не только нервно-мышечной системы, но и висцеральных систем человека (дыхание, кровь, кро­вообращение и др.) начинают снижаться.

Чем выше уровень физической активности человека, тем больше у него МПК. Независимо от возраста у лиц, ведущих малоподвижный образ жизни, МПК на 10-20% меньше, чем у более под­вижных. В зрелом возрасте у лиц, занимающихся физическими уп­ражнениями, по сравнению малоподвижными МПК на 50-200% выше. Физиологическая «стоимость» работы (по величине ЧСС) у лиц с меньшим МПК существенно выше. Это означает, что степень реактивности системы кровообращения и дыхания на физическую работу, а, следовательно, и возможность возникнове­ния острых сердечно-сосудистых расстройств возрастает по мере снижения аэробных возможностей человека.

Чем меньше физическая подготовленность человека (тренированность), тем больше его физиологические реакции (прирост ЧСС) при работе одной и той же мощности.

По мере развития ребенка изменяются его двигательные коор­динационные способности. У детей до 5-6 лет двигательные акты еще не столь совершенны, как в возрасте 12-14 лет. В 7-летнем возрасте способность координировать движения становится бо­лее четкой и целенаправленной. Это связано с тем, что к 7 годам в ЦНС практически заканчивается формирование системы анализа сигналов, идущих от тактильных и кинестетических рецепторов (мышечных и вестибулярных). Усиление процессов торможения в двигательных структурах мозга способствует концентрации воз­буждения в регулирующих движения зонах головного мозга. Раз­личные характеристики координационных способностей челове­ка (степень совершенства механизмов управления движениями, ориентация в пространстве, устойчивость в прямостоянии, спо­собность дифференцировать темп движений, скорость изменений суставного угла, регуляция величины мышечного напряжения)

достигают параметров, близких к параметрам взрослых, к 14-16 годам.

Предотвращение развития возрастной патологии, повышение устойчивости организма к неблагоприятным факторам внешней среды должны проводиться с учетом состояния физиологических систем человека в критические периоды его онтогенеза. В полной мере это относится и к двигательной функции, которая изменяется не только сама в зависимости от возраста и уровня физической ак­тивности, но вызывает также существенные изменения в нейрогуморальной и висцеральных системах. Применительно к двигатель­ным функциям в онтогенезе человека выделяют - на основе крите­риев, указанных в скобках - следующие критические периоды: пубертатный; возраст 35-40 лет (начало инволюции соматических функций); 45-48 лет (уменьшение интенсивности обмена веществ - жиров, белков, углеводов и минеральных веществ); 50-55 лет (снижение функций половых желез, нарушение баланса жирового и углеводного обмена, снижение функций двигательного аппарата); 56-60 лет (уменьшение сократительной функции мышц, снижение физической работоспособности).