Повышение эффективности физического воспитания студентов вузов на основе использования факторов природной эргогенической среды

Образовательный процесс в учебных заведениях в современных условиях связан с непрерывно увеличивающимся информационным потоком, со значительными психофизическими нагрузками. Это предъявляет высокие требования к состоянию здоровья и физической подготовленности студентов, которые являются важнейшим условием обеспечения всестороннего и гармоничного развития студенческой молодежи [ 2, 6, 7, 8, 10 ].

В этом плане регулярные занятия физическими упражнениями после интенсивной умственной работы являются для студентов одним из наиболее эффективных средств переключения нервной деятельности, создания предпосылок для повышения их работоспособности и укрепления здоровья [ 5 ].

Вместе с тем, вследствие определенного кризиса физкультурного вузовского образования, наступившего в период социально-экономических преобразований в нашей стране, весьма актуализируется необходимость разработки новых, высокоэффективных методов и технологий, новых форм организации учебного процесса физического воспитания студентов высших учебных заведений [ 4, 7, 11, 12, 14 ].

В рамках решения данной проблемы ряд авторов выделяет следующие ключевые вопросы, требующие своего разрешения:

• -    разработка новых методов, технологий и интеграция их в процессе физического воспитания;

• -    повышение уровня здоровья и физического состояния студентов [ 1 ].

Решение данных вопросов лежит в плоскости как разработки новых форм организации учебного процесса, так и расширения арсенала специфических и особенно неспецифических средств. В этой связи особое значение приобретает такой аспект физического воспитания, как повышение устойчивости человека к профессиональным нагрузкам и экстремальным факторам, которое заключаются в расширении диапазона физиологических резервов организма. Оно может обеспечиваться путем закаливания организма, общей и направленной физической подготовки, специальной тренировки к неблагоприятным факторам [ 3 ].

При этом особое значение может иметь рациональное использование определенных климатических и природных условий – «естественной эргогенической среды» [ 13 ], которое может способствовать повышению физической и умственной работоспособности человека, а также ускорению хода восстановительных процессов в организме после освоения повышенных нагрузок различного характера [ 14 ]. Полноценное и целенаправленное использование благоприятных условий внешней среды, в сочетании с традиционными специфическими и неспецифическими средствами физической культуры может явиться важнейшим фактором оптимизации и повышения эффективности процесса физического воспитания студентов.

Вместе с тем, данный аспект решение проблемы повышения уровня здоровья и наращивания физической кондиций студенческой молодежи остается без внимания и должной методической разработки.

В связи с выше изложенным представляется необходимым определить основные направления и конкретные пути использования «естественной эргогенической среды» и разработать методические подходы и формы использования благоприятных климатических и природных условий в совокупности со специфическими и неспецифическими средствами физической культуры, способствующих оптимизации процесса физического воспитания студентов вузов.

Физические упражнения являются основным средством физического воспитания, так как без них невозможно формирование направленного воздействия на физический потенциал человека. Двигательное действие становится физическим упражнением, когда его используют для целенаправленного воздействия на развитие человеческого организма. Для физического воспитания характерен комплексный подход в выборе и применении разнообразных видов физических упражнений.

Использование естественных сил природы в процессе физического воспитания осуществляется по двум направлениям:

• 1.    Естественные силы природы как сопутствующие факторы, создающие наиболее благоприятные условия для занятий физическими упражнениями. Они дополняют и усиливают эффективность воздействия движений на организм человека.

• 2.    Естественные силы природы как относительно самостоятельные средства оздоровления и закаливания в виде специальных процедур, солнечных, воздушных и водных ванн.

Используя естественные силы природы как сопутствующие факторы, создающие наиболее благоприятные условия для занятий физическими упражнениями, которые дополняют и усиливают эффективность воздействия движений на организм человека, не- обходимо следить за влиянием на организм этих факторов, изучать функциональные возможности организма.

В настоящее время все шире используется сравнительно длительное пребывание в необычных условиях среды в целях стимулирования роста работоспособности. Одним из основных результатов целесообразного использования естественных факторов среды в процессе физического воспитания является закаливание человека.

• Л. П. Матвеев [ 9 ] считал, что, сочетая физические упражнения с оздоровительными силами природы, можно повысить общую устойчивость организма к ряду неблагоприятных воздействий, с которыми приходится сталкиваться человеку, такими как вибрация, укачивание, перегрузки при ускорениях и другие.

Хотя естественные факторы среды не являются главными специфическими средствами физического воспитания, их соответствующее содействующее значение, по мнению Л.П. Матвеева [ 9 ], трудно переоценить.

К дополнительным средствам физического воспитания относятся оздоравливающие природные факторы, а также условия, в которых осуществляются занятия:

• -    температура окружающей среды;

• -    парциальное давление кислорода в воздухе;

• -    солнце;

• -    вода и т.д.

С помощью дополнительных средств можно развивать механизмы неспецифической адаптации и подготовиться к работе с неблагоприятным метеорологическими условиями (жаркий или холодный климат, быстрая смена температур), к работе с повышенной загазованностью, радиацией, вибрацией, шумом.

Хорошая погода, солнце, воздух и вода создают наиболее благоприятные условия для занятий физическими упражнениями. Проводя уроки физической культуры на свежем воздухе, можно повысить устойчивость организма к воздействию неблагоприятных погодно-климатических условий (низкой и высокой температуры воздуха, пониженного атмосферного давления и др.).

Проведение физкультурных занятий на открытом воздухе позволяет обеспечивать выполнение одной из важных задач физического воспитания - совершенствование функциональных систем и закаливание организма. Проведение таких занятий, при достаточной двигательной активности занимающихся, обеспечивает хороший закаливающий эффект.

Круглогодичные занятия физкультурой на воздухе способствуют повышению общей неспецифической резистентности организма, снижению острой заболеваемости, улучшению нервно-психического развития занимающихся, развитию движений.

Оптимально использование естественных сил природы для физического воспитания школьников в турпоходе, в летнем оздоровительном лагере.

В повышении общей сопротивляемости организма общепризнана роль гипоксии. Это такое состояние, которое наступает в организме при недостаточном снабжении тканей и внутренних органов кислородом или при нарушенной утилизации в них кислорода в процессе биологического окисления. В этом плане весьма важно знать закономерности и механизмы адаптации организма к условиям гипоксии.

Кора головного мозга особенно чувствительна к недостатку кислорода. При гипоксии происходит возбуждение клеток головного мозга, от этого активизируется функция аппарата внешнего дыхания, следовательно, повышается количество эритроцитов в кровяном русле, и кислородная емкость крови увеличивается. Это позволило предположить, а затем и доказать, что после предварительной тренировки в условиях умеренной гипоксии улучшается сопротивляемость организма разнообразным патогенным факторам, повышается его устойчивость.

Способность организма переносить гипоксию в определенной мере может зависеть от врожденных индивидуальных особенностей, времени года, хронотипа.

Оказалось, что низкий уровень показывает и низкую устойчивость организма к стрессу. При низком уровне адаптированности к гиперкапнии и гипоксии проявилась чрезмерно высокая реактивность физиологических систем организма.

Постоянно меняющиеся метеорологические условия (температура, влажность, ветер) в сочетании с физическими упражнениями оказывают комплексное закаливающее влияние на организм человека. Высокая двигательная активность на воздухе усиливает работу сердца и легких, обеспечивает повышенную доставку кислорода к органам и тканям, стимулирует и совершенствует деятельность центральной нервной системы.

Адаптация человека к горной гипоксии является сложной интегральной реакцией, в которую вовлекаются различные системы организма. Наиболее выраженными оказываются изменения со стороны сердечно-сосудистой системы, аппарата кроветворения, внешнего дыхания и газообмена. Разумеется, что интегрированная и координированная перестройка функций на субклеточном, клеточном, органном, системном и организменном уровнях возможна лишь благодаря перестройке функции тех систем, которыми регулируются целостные физиологические ответы. Отсюда становится очевидным, что адаптация невозможна без адекватной перестройки функций нервной и эндокринной систем, обеспечивающих тонкую регуляцию физиологических отправлений различных систем.

Основными адаптационными реакциями, обусловленными пребыванием в горных условиях, являются:

• •    увеличение легочной вентиляции.

• •    увеличение сердечного выброса;

• •    увеличение содержания гемоглобина;

• •    увеличение количества эритроцитов;

• •    повышение в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата (ДФГ), что способствует выведению кислорода из гемоглобина;

• •    увеличение количества гемоглобина, облегчающее потребление кислорода;

• •    увеличение размера и количества митохондрий;

• •    увеличение окислительных ферментов.

Среди всех факторов, влияющих на организм человека в горных условиях, важнейшими являются снижение атмосферного давления, плотности атмосферного воздуха, снижение парциального давления кислорода.

В зависимости от степени гипоксии уменьшается как парциальное давление кислорода в крови, так и насыщение гемоглобина кислородом. Соответственно уменьшается градиент давления кислорода между капиллярной кровью и тканями, ухудшается переход кислорода в ткани. При этом более важным фактором в развитии гипоксии является снижение парциального давления кислорода в артериальной крови, чем изменение насыщения ее кислородом. На высоте 2000—2500 м над уровнем моря максимальное потребление кислорода снижается на 12—15 %, что, в первую очередь, обусловлено снижением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Дело в том, что интенсивность транспорта кислорода из артериальной крови в ткани зависит от разницы или градиента давления кислорода в крови и тканях. В условиях среднегорья и, особенно, высокогорья существенно уменьшаются величины максимальной ЧСС, максимального систолического объема и сердечного выброса, скорости транспорта кислорода артериальной кровью и, как следствие, максимального потребления кислорода. В числе факторов, обусловливающих эти реакции, наряду со снижением парциального давления кислорода, приводящего к снижению сократительной способности миокарда, необходимо назвать изменение жидкостного баланса, вызывающее повышение вязкости крови.

У людей, не адаптированных к горным условиям, пульс в покое и, особенно, при выполнении стандартных нагрузок может увеличиваться уже на высоте 800—1000 м над уровнем моря.

В первой стадии (острая адаптация) гипоксические условия приводят к возникновению гипоксемии и тем самым резко нарушают гомеостаз организма, вызывая ряд взаимосвязанных процессов.

Во-первых, активизируются функции систем, ответственных за транспорт кислорода из окружающей среды в организм и его распределение внутри организма: гипервентиляция легких, увеличение сердечного выброса, расширение сосудов мозга и сердца, сужение сосудов органов брюшной полости и мышц и др.

Одной из первых гемодинамических реакций при подъеме на высоту является учащение сердечных сокращений, повышение легочного артериального давления в результате спазма легочных артериол, что обеспечивает региональное перераспределение крови и уменьшение артериальной гипоксемии.

Наряду с повышением легочного артериального давления отмечается существенное повышение ЧСС и сердечного выброса, что особенно ярко проявляется в первые дни пребывания в горах.

Через несколько дней величины сердечного выброса возвращаются к равнинному уровню, что является следствием повышения способности мышц к утилизации кислорода из крови, проявляющейся в увеличении артериовенозной разницы по кислороду. Увеличивается и объем циркулирующей крови: в первые дни пребывания в горах — в результате рефлекторного выброса из депо и перераспределения крови, а в дальнейшем — вследствие усиления кроветворения.

Параллельно с гемодинамическими реакциями у людей, оказавшихся в условиях гипоксии, происходят выраженные изменения внешнего дыхания и газообмена. Увеличение вентиляции легких отмечается уже на высоте около 1000 м в основном за счет некоторого увеличения глубины дыхания. Физические нагрузки делают эту реакцию значительно более выраженной: стандартные нагрузки на высоте 900—1200 м над уровнем моря приводят к достоверному увеличению по сравнению с равнинными условиями легочной вентиляции засчет как глубины, так и частоты дыхания. Увеличение легочной и альвеолярной вентиляции ведет к повышению рО2 в альвеолах, что способствует повышению насыщения артериальной крови кислородом. С увеличением высоты реакции носят явно выраженный характер. Максимальная аэробная мощность после прибытия в условия среднегорья и высокогорья существенно снижается и остается пониженной, несмотря на быстрое и существенное повышение гемоглобина.

Одной из наиболее острых реакций, протекающих в организме человека (повышение количества эритроцитов и гемоглобина), уже в течение первых часов пребывания в горах является полицитемия. Интенсивность этой реакции определяется высотой, скоростью подъема в горы, индивидуальными особенностями людей. Уже через несколько часов после подъема в горы снижается объем плазмы вследствие повышения потерь жидкости, вызванных сухостью воздуха. Это приводит к увеличению концентрации эритроцитов, повышая кислородтранспортную способность крови.

Ретикулоцитоз начинается на следующий день после подъема в горы, что является отражением усиленной деятельности костного мозга. На вторые сутки пребывания в горах происходит распад эритроцитов, вышедших из кровяных депо в циркулирующую кровь с образованием эритропоэтина — гормона, стимулирующего образование гемоглобина и производство эритроцитов. Однако недостаток кислорода сам по себе стимулирует выделение эритропоэтина, что проявляется уже через три часа после прибытия на высоту.

Со временем при адаптации к горным условиям, когда общее количество эритроцитов заметно возрастает и стабилизируется на новом уровне, ретикулоцитоз прекращается. На очень больших высотах значительное увеличение эритроцитной массы может настолько повысить вязкость крови, что она будет ограничивать сердечный выброс.

Во-вторых, развивается мобилизация аппарата кровообращения и внешнего дыхания, но вместе с тем проявляется резко выраженным катаболическим эффектом.

В-третьих, острая гипоксия, ограничивая ресинтез АТФ в митохондриях, вызывает прямую депрессию функции ряда систем организма, и прежде всего высших отделов головного мозга, что проявляется нарушениями интеллектуальной и двигательной активности. Это сочетание мобилизации систем составляет синдром, характеризующий первую стадию срочной, но во многом неустойчивой адаптации к гипоксии.

Вторая стадия (переходная адаптация) связана с формированием достаточно выраженных и устойчивых структурных и функциональных изменений в организме человека. В частности, развивается адаптационная полицитемия и происходит увеличение кислородной емкости крови; обнаруживается выраженное увеличение дыхательной поверхности легких, увеличивается мощность сердца, увеличивается концентрация миоглобина, повышается пропускная способность коронарного русла и др.

Третья стадия (устойчивая адаптация) связана с формированием устойчивой адаптации, конкретным проявлением которой является увеличение мощности и одновременно экономичности функционирования аппарата внешнего дыхания и кровообращения, рост дыхательной поверхности легких и мощности дыхательной мускулатуры, коэффициента утилизации кислорода из вдыхаемого воздуха. Происходит также увеличение массы сердца и емкости коронарного русла, повышение концентрации миоглобина и количества митохондрий в миокарде, увеличение мощности системы энергообеспечения и др.

Важным проявлением устойчивой адаптации является существенная экономизация функций организма. Здесь прослеживаются два самостоятельных направления. Первое из них связано с экономизацией функций, обусловленной увеличением функционального резерва сердца, повышением кислородной емкости крови и способностей тканей к утилизации кислорода и др. Второе направление обусловлено снижением основного обмена и использования кислорода тканями, а также снижением потребления кислорода сердцем, что наиболее ярко проявляется у горцев-аборигенов, однако присуще и жителям равнин, адаптированным к горной гипоксии. Во второй (переходной) и третьей (устойчивой) стадиях адаптации реакции аппарата кровообращения на гипоксию снижаются по мере развития других приспособительных механизмов: усиления эритропоэза, сдвига кривой диссоциации гемоглобина вправо, увеличения синтеза АТФ, повышения активности дыхательных ферментов в тканях, увеличения васкуляризации тканей, повышения проницаемости периферических капилляров, увеличения плотности капилляров и митохондрий в скелетных мышцах.

Следует отметить, что пребывание жителей равнин в условиях среднегорья и высокогорья достаточно быстро приводит к увеличению количества эритроцитов и концентрации гемоглобина, что лежит в основе существенного улучшения снабжения тканей кислородом. Кислородная емкость крови возрастает при увеличении высоты.

Среди факторов, обеспечивающих повышение работоспособности и максимального потребления кислорода в результате пребывания и тренировки в горах, васкуляризация и связанное с ней увеличение капиллярного кровотока в мышцах находятся в числе важнейших. Подобные изменения происходят и в головном мозгу, который обладает наиболее высокой чувствительностью к недостатку кислорода. Длительное пребывание в горах приводит к значительному увеличению числа и протяженности мозговых капилляров, способствуя усилению кровоснабжения головного мозга.

Приспособительные реакции со стороны функции дыхания и газообмена во второй и третьей стадиях сводятся к следующему: дыхание становится менее частым и более глубоким по сравнению с реакциями, отмечаемыми в первой фазе адаптации. Минутный объем дыхания также несколько снижается, но не превышает равнинной нормы; нивелируется респираторный алкалоз; происходит увеличение экскурсии грудной клетки и наступает стойкое увеличение всех легочных объемов и емкостей, а также доля альвеолярной вентиляции в минутном объеме дыхания.

Устойчивая адаптация к гипоксии связана и с существенными изменениями возможностей центральной и периферической частей нервной системы. На уровне высших отделов нервной системы это проявляется в увеличении устойчивости мозга к чрезмерным раздражителям, конфликтным ситуациям, повышении устойчивости условных рефлексов, ускорении перехода кратковременной памяти в долговременную.

Заключение

Подводя итог выше изложенному материалу, можно сделать заключение о крайней важности использования условий и факторов «естественной эргогенической среды» в физическом воспитании студентов вузов. Занятия на открытом воздухе, а по возможности периодические занятия в условиях низкогорья и среднегорья, могут явиться мощным фактором повышения эффективности всего процесса физического воспитания студенческой молодежи.