Теоретико-методичні основи дослідження адаптації організму при циклічних фізичних навантаженнях

Сутність адаптації організму до фізичних навантажень

Заняття фізичними вправами та спортом є сильним фактором, який впливає на біологічну й соціальну природу людини. Невміле використання цього корисного фактора, який поліпшує фізичний розвиток людини і сприяє формуванню таких якостей, як сміливість, спритність, сила, витривалість, гнучкість може перетворити його в фактор, що завдає шкоди. У зв’язку з цим потрібно вивчити закономірності в організмі людини, які виникають під впливом занять фізичними вправами.

Для пояснення морфо-функціональних змін в організмі під впливом м’язової діяльності існує на перший погляд простий причинно-наслідковий зв’язок: фізичне навантаження > робоча гіпертрофія > збільшення м’язової маси.

Увага вчителів фізичної культури та тренерів іноді спрямована лише на досягнення кінцевого результату: нарощування м’язової маси у своїх вихованців, а разом із нею і силових якостей. При цьому не враховується той факт, що в перебудову втягується не тільки м’язова система, але й усі інші органи й системи в організмі людини. Фактично між причиною (фізичне навантаження) і наслідком (нарощування м’язової маси) стоїть складний ланцюг послідовних взаємних пристосувань різних систем організму до функціональних умов, які змінюються [4, c.96].

Під впливом занять фізичними вправами у м’язовій, кістковій, серцево-судинній та інших системах відбуваються функціональні зміни, що забезпечують пристосування організму до високих тренувальних і змагальних навантажень. Будь які зміни в одному органі або групі органів, що виникли під впливом занять фізичними вправами, викликають збалансовану і морфо-функціональну перебудову в усіх інших органах і системах організму. Ця взаємообумовленість морфологічних змін в організмі людини відображає сутність біологічного пристосування до фізичних навантажень. Детальніше адаптаційні зміни у функціонуванні систем організму під час фізичного навантаження представлено у наступних розділах [22, c.77].

Важливою властивістю будь-якого організму є підтримання постійності його внутрішнього середовища, яке дістало назву гомеостаз. Не дивлячись на те, що всі клітини й тканини постійно поновлюються у процесі життя, тканинний склад внутрішніх органів залишається стабільним. Для забезпечення цієї стабільності еволюція вибрала принцип надлишкової організації. Це виявляється в характерному для організму дублюванні органів і процесів. Парність органів заслуговує особливої уваги, так як у нормальних умовах для обслуговування організму достатньо одного з них. Людина може обійтися однією ниркою, однією легенею. Надлишковість організації страхує організм від випадковостей. Але з цього можна зробити й інший висновок, що стійкість організму набагато більша, ніж йому потрібна. Тому межа фізичних можливостей організму не вичерпується у звичайних ситуаціях, а розрахована ще й на межові навантаження.

Здатність реагувати на екзогенні (зовнішні) фактори й підтримувати постійність внутрішнього середовища є еволюційно виробленим механізмом адаптації живих систем. Пристосування організму до зовнішнього середовища здійснюється тонкою і збалансованою діяльністю багатьох систем організму, які координуються нейрогуморальними механізмами [16, С.116—117].

У найбільш загальному вигляді під адаптацією (від лат. пристосування) розуміють здатність усього живого пристосовуватися до умов зовнішнього середовища.

Виділяють фенотипічну адаптацію.

Фенотипічна адаптація, яка лежить в основі еволюції, являє собою процес пристосування до умов середовища популяцій (сукупності осіб одного виду) шляхом спадкових змін і природного відбору.

Фенотипічна адаптація — це пристосувальний процес, який розвивається в окремої особи протягом життя у відповідь на дію різних факторів зовнішнього середовища. Саме цей вид адаптації є предметом численних досліджень, які проводяться в останні десятиліття в різних галузях практичної та наукової діяльності людини [25, c.111].

При визначенні адаптації потрібно враховувати, що вона розуміється і як процес, і як результат:

• * адаптація використовується для визначення процесу, при якому організм пристосовується до факторів зовнішнього або внутрішнього середовища;
• * адаптація використовується для визначення відносної рівноваги, яка встановлюється між організмом і середовищем;
• * під адаптацією розуміють результат пристосувального процесу.

При розгляді адаптації необхідно відмітити два важливих фактори:

• * адаптація виникає під впливом подразника, який діє протягом деякого періоду часу: від декількох хвилин до багатьох поколінь;
• * адаптація характеризується адекватністю зрушень в організмі (включаючи й морфологічні) змінам зовнішнього середовища [26, c.200].

Прийнято розрізняти дві стадії адаптації:

перша — функціональна адаптація, яка характеризується розвитком таких адаптаційних реакцій у системах організму, коли пристосування йде на функціональному рівні, а морфологічні зміни незначні й мають поліморфний характер;

друга — морфо-функціональна адаптація, яка відповідає такому стану систем, коли поряд із гіперфункцією має місце виражена морфологічна перебудова органів.

Взаємозв'язок між функцією і генетичним апаратом клітини є ключовою ланкою формування всіх довготривалих адаптаційних реакцій. Усі структурні зміни в органах і тканинах, які є наслідком довготривалої адаптації до фізичного навантаження (від гіпертрофії рухових нейронів до гіпертрофії міокарда та м’язів), протікають за однаковим принципом шляхом активації синтезу нуклеїнових кислот і білків у клітинах систем організму, які відповідають за адаптацію.

Ефективне функціонування органів і систем організму можливе лише при своєчасному посиленні синтезу структурних і ферментних білків. Пластичне забезпечення функцій безпосередньо пов’язане пластичним резервом клітин і всього організму та полягає в оновленні енергоутворюючих, транспортних і опорних структур клітин. Пластичний резерв клітин визначається стабільністю структурно-організованих білків клітини і можливостями клітини синтезувати нові молекули білків. Можливості синтезу у свою чергу залежать від функції генетичного апарату клітини, а також від забезпечення його енергією та амінокислотам. [14, С.121−123].

Формування довготривалих адаптаційних реакцій проходить чотири стадії:

• — Перша стадія пов’язана з мобілізацією функціональних ресурсів організму людини в процесі виконання тренувальних програм певної спрямованості з метою стимуляції механізмів довготривалої адаптації на основі підсумування ефектів багаторазової повторюваної термінової адаптації.
• — У другій стадії на фоні зростаючих і систематичних навантажень, які повторюються, відбуваються структурні й функціональні перетворення в органах і тканинах відповідної функціональної системи. У кінці цієї стадії спостерігається необхідна гіпертрофія органів, збалансованість діяльності різних ланцюгів і механізмів, які забезпечують ефективну діяльність функціональної системи в нових умовах.
• — Третя стадія характеризується стійкою довготривалою адаптацією, виявляється в наявності необхідного резерву для забезпечення нового рівня функціонування системи, стабільності функціональних структур, тісним взаємозв'язком регуляторних і виконавчих органів.
• — Четверта стадія настає при нераціонально побудованому, переважно надмірно напруженому тренуванні, неповноцінному харчуванні, неповному відновленні й характеризується виснаженням окремих компонентів функціональної системи (порушуються процеси оновлення структур, загибель окремих клітин і заміщення їх сполучною тканиною, що в результаті призводить до більш або менш вираженої функціональної недостатності). Подібні явища можуть спостерігатися при компенсаторній гіпертрофії серця, печінки, гіперфункції нервових центрів системи, при використанні навантажень, що виходять за межі адаптаційних ресурсів організму [25, c.188].

Природно, що раціонально побудований тренувальний процес передбачає перші три стадії адаптації. При цьому варто вказати на те, що протікання адаптаційних реакцій у межах зазначених стадій може відноситися до різних компонентів структури підготовленості спортсмена і змагальної діяльності в цілому. Зокрема, за таким шляхом протікає адаптація як окремих органів (наприклад, серця), функціональних систем (наприклад, системи, що забезпечує рівень аеробної продуктивності), так і формується підготовленість спортсмена у цілому, що виявляється у здатності до досягнення спортивного результату, запланованого на даному етапі спортивного удосконалення.

Ефективний розвиток довготривалої адаптації пов’язаний із систематичним навантаженням, яке висуває високі вимоги до адаптаційної системи. Інтенсивність розвитку довготривалих адаптаційних реакцій визначається величиною однократних навантажень, частотою їх використання і загальною тривалістю тренування. Найбільш ефективно довготривала адаптація розвивається при частому використанні великих і значних навантажень, які висувають високі вимоги до функціональних систем організму [20, С.114−115].

Важливим елементом довготривалої адаптації є формування в корі головного мозку економічних і стабільних зв’язків. В осіб, добре адаптованих, на відміну від неадаптованих, ці системи не руйнуються при дії різних відволікаючих факторів (високої психічної та емоційної напруги, зовнішніх перешкод, розвитку втоми) [30, c.70].

Довготривала адаптація характеризується збільшенням функціональних резервів, які є наслідком структурних перебудов органів і тканин, значною економізацією функцій, підвищенням рухомості та стійкості в діяльності функціональних систем, налагоджуванням раціональних і гнучких взаємозв'язків рухової та вегетативної функцій.

Таким чином, адаптація організму до систематичних фізичних навантажень полягає в метаболічних, функціональних змінах в органах і тканинах організму, у вдосконаленні механізмів нейрогуморальної регуляції функцій. Кінцевим результатом цих змін є функціональні ефекти тренування, які проявляються у підвищенні натренованості організму [31, c.42].

При ефективному пристосуванні до певних навантажень, які мають конкретні характеристики, нервові центри, окремі органи й функціональні механізми, які належать до різних анатомічних структур організму, об'єднуються в єдиний комплекс, що і є тією основою, на якій формуються термінові й довготривалі пристосувальні реакції.

Специфічність термінової і довготривалої адаптації чітко виявляється навіть у використанні навантажень, які характеризуються однаковою спрямованістю, тривалістю, інтенсивністю, а відрізняються тільки характером вправ. При специфічному навантаженні спортсмени показують більш високі функціональні можливості порівняно з неспецифічними навантаженнями [37].