Эволюционные предпосылки двигательной активности

Методологические предпосылки  физической культуры

Как уже было показано, недостаток двигательной активности у современного человека относительно генетически сформированных предпосылок  ведет к нарушениям функционирования как организма в целом, так  и отдельных его систем. По-видимому, в сложившейся ситуации выход  может быть только в целенаправленной физической культуре, которая могла  бы компенсировать возникший двигательный дефицит. Правда, еще в прошлом  столетии было сформулировано так называемое правило поверхности тела, которое, казалось бы, противоречит идее физической культуры. Суть этого правила заключается  в том, что любому теплокровному  организму на его жизненный цикл отпускается строго определенная норма  жизненной энергии. Отсюда и широко известный в биологии факт, что  чем меньше физические размеры животного, тем короче во времени его жизненный  путь. Обусловлено это тем, что отношение поверхности тела к его массе у мелких животных больше, чем у крупных. В этом случае и теплоотдача с единицы поверхности тела у первых также выше, поэтому, чтобы избежать переохлаждения, им приходится поддерживать высокий уровень обмена веществ. Естественно, что и активность физиологических функций у них оказывается более высокой, чем у крупных животных. Действительно, и температура тела, и потребление кислорода на единицу массы тела, и частота сердечных сокращений у мелких животных выше (например, у полевой мыши пульс превышает 200 в минуту, у собаки составляет 80–90, а у слона – всего лишь около 40). Но это означает, согласно правилу поверхности, что отпущенную ему долю жизненной энергии мелкое животное использует быстрее, поэтому оно и живет меньше.

Однако известно и то обстоятельство, что продолжительность  жизни имеющих примерно одинаковые размеры и массу животных, но отличающихся различной степенью двигательной активности, заметно отличается. Так, заяц живет  в 2–2,5 раза дольше, чем кролик; волк – в 1,5–2 раза дольше домашней собаки, а дикие туры – дольше, чем  коровы, и т.д. Это дало основание сформулировать «энергетическое правило скелетных мышц» (ЭПСМ). Оно заключается в том, что в результате выполненной работы энергетический потенциал организма не только не снижается, но и возрастает. Именно двигательная активность определяет степень неравновесности и энергетический фонд организма в онтогенезе – при адекватном уровне мышечной работы они нарастают вплоть до взрослого детородного возраста. Видимо, объяснение такому положению заключается в том, что физически тренированный организм работает более экономично и в каждый данный период времени на поддержание своей жизнедеятельности тратит меньше энергии, чем тот, в котором сами эти процессы нарушены.

Функции двигательной активности

Моторная функция. Применительно к человеку стало хрестоматийным представление о моторной функции как о сумме движений, выполняемых им в повседневной жизни. С ее помощью человек взаимодействует с окружающей средой. Двигательные реакции необходимы человеку для общения, через них осуществляется контакт с природой, они служат внешним проявлением трудового процесса. Классик отечественной физиологии И.М. Сеченов еще в XIX в. установил, что у человека при его адаптации к окружающей среде все бесконечное разнообразие мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению.

Для реализации этого явления организм имеет мощную мышечную систему, входящую в состав опорно-двигательного аппарата, которая использует различные формы деятельности — динамическую, статическую и тоническую. В процесс объединения и регуляции всех форм моторной активности вовлечены все уровни центральной нервной системы и гормонального аппарата: кора больших полушарий головного мозга, базальные ганглии, лимбическая система, мозжечок, ствол мозга и спинной мозг.

Вовлечение всех уровней центральной  нервной системы в регуляцию  двигательной адаптации — показатель многогранной значимости двигательной активности для жизнедеятельности организма, так как именно двигательная активность запускает и определяет множество ключевых процессов и тем самым обеспечивает выполнение своих функций и прогресс организма в целом.

Побудительная функция. Доказано, что двигательная активность является генетически обусловленной биологической потребностью. Удовлетворение потребности в движении также жизненно важно, как и любой другой, например, в пище, воде и т.п. Потребность в двигательной активности — врожденная, т.е. генетически закодирована. Более того, закодирован объем движений в единицу времени (сутки). Так, в исследованиях было выявлено, что у новорожденных крысят, ограниченных в движениях на сутки с помощью пеленания, на следующий день суточный объем двигательной активности в 2 раза превышал тот, который был зарегистрирован до их фиксации.

Этот феномен трактуется как  компенсация «мышечного голода», вызванного вынужденной временной неподвижностью животных. Наблюдения за детьми дали сходные результаты.

Как известно, назначение любой потребности  — побуждать организм к ее удовлетворению. Следовательно, потребность в моторной активности, выполняя побудительную  функцию, обеспечивает взаимодействие организма с окружающей средой и способствует совершенствованию форм адаптации (приспособления).

Творческая (развивающая) функция. Согласно теории, развиваемой И.А. Аршавским двигательная активность является ведущим фактором онтогенеза, т.е. индивидуального развития человека с момента зарождения до конца жизни. Функциональная активность оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) обедняет ее пластические ресурсы. Для их пополнения из окружающей среды требуется двигательная активность. Движение стимулирует процессы ассимиляции, благодаря чему достигается и возмещение, и накопление запасов белков и энергии, т.е. избыточный анаболизм (греч. anabole — подъем). Избыток ресурсов побуждает клетку делиться на две, каждая из которых проходит тот же цикл в стадии эмбриогенеза.

Показано, что при двигательной активности рабочий цикл обмена веществ трата — восстановление может происходить не только с возвратом к исходному уровню, но и с превышением его. Это есть суперкомпенсация энергетических трат, т.е. избыточный анаболизм, который служит основой прогрессивного развития. Его степень задается характером работы. В свою очередь степень восстановления определяет последующую интенсивность энергетики, в частности клеточного дыхания.

На всех последующих стадиях  развития сохраняется роль мускулатуры  и двигательной активности как ведущего фактора онтогенеза. Согласно энергетическому правилу скелетных мышц, особенности энергетических процессов в различные возрастные периоды, а также изменения дыхательной и сердечно-сосудистой систем зависят от уровня развития скелетной мускулатуры. Таким образом, двигательная активность творит многоклеточный организм в стадии эмбриогенеза и обусловливает его прогресс и жизнеспособность на всех последующих этапах онтогенеза.

Известно, что для живых систем первостепенное значение имеют скоростные, кинетические характеристики элементарных химических реакций. Наиболее полноценные проявления жизнеспособности организма определяются высоким уровнем содержания янтарной кислоты и активности фермента сукцинатдегидрогеназы, ее окисляющего. Это связано с тем, что янтарная кислота как энергетическая прима субстратов может обеспечить наиболее высокий темп энергетики, и поэтому в онтогенезе «янтарная энергетика» выступает в качестве двигателя физиологического прогресса.

Мышечная активность увеличивает  энергоресурсы посредством биохимического механизма, о котором говорилось выше. Можно сказать, что ДА является «тягловой силой» энергетики организма.

Сокращение мышц вызывает значительный расход богатых энергией соединений (аденозин трифосфата — АТФ и др.) и энергетических субстратов (углеводы, липиды). Этот расход перекрывается избыточным анаболизмом. Следовательно, положительный эффект творческой функции двигательной активности в развитии и жизнедеятельности организма может проявиться только при систематической умеренной (оптимальной) физической нагрузке.

Тренирующая функция. Систематическая умеренная физическая нагрузка является эффективным универсальным тренирующим фактором, вызывающим благоприятные функциональные, биохимические и структурные изменения в организме. Глобальное тренирующее влияние физической нагрузки обусловлено тем, что организм реагирует на нее по принципу системности, вовлекая в процесс механизмы адаптации: нейрогуморальную регуляцию, исполнительные органы и вегетативное обеспечение.

Согласно теории индивидуальной адаптации, сформулированной Ф.З.Меерсоном, в процессе тренировки прослеживаются два этапа: срочная, но несовершенная адаптация, и совершенная долговременная адаптация.

Срочная адаптация — это генерализованная мобилизация функциональной системы, ответственной за конкретную деятельность (адаптацию) до предельно достижимого уровня.

Долговременная адаптация формируется постепенно, в результате длительного или множественного действия на организм физических упражнений. Стадия начинается с переходного этапа, который обусловлен активизацией синтеза нуклеиновых кислот и белков гормональными и другими факторами. Это приводит к избирательному росту определенных структур функциональной системы, ответственной за конкретную адаптацию. Процесс охватывает все звенья функциональной системы (нейрогуморальное, двигательное и вегетативное), что приводит к формированию разветвленного структурного следа, повышающего мощность системы в целом.

Таким образом, результатом систематической  физической тренировки является увеличение массы и физической мощности в сочетании с увеличением митохондрий (энергетических ультраструктур клетки) и энергетического потенциала скелетных мышц. Такие же позитивные морфофункциональные сдвиги происходят в механизмах нервной и гуморальной регуляции, а также в системах кровообращения, дыхания, выделения. Все это повышает адаптационные возможности организма в целом и укрепляет здоровье.

Глубинные системные и местные  преобразования в организме при  физической тренировке связаны с  решающей ролью функций генетического  аппарата клеток, ответственных за реализацию движения.

Конечный результат этих преобразований — повышение жизнеспособности организма, укрепление здоровья.

Защитная функция. Положительный эффект физической тренировки имеет два аспекта: специфический, проявляющийся в выносливости организма к физическим нагрузкам, и неспецифический, выражающийся в повышенной устойчивости к действию других факторов окружающей среды и заболеваниям. Этим определяется защитная (профилактическая) функция систематической двигательной активности.

Установлено, что профилактический неспецифический эффект физической нагрузки выражается в повышении устойчивости к боли и отрицательным эмоциям, в улучшении способности к обучению и, что особенно важно для современного человека, в повышении устойчивости организма к факторам, вызывающим повреждения сердца и системы кровообращения, появлению которых во многом способствуют стрессы.

Защитное действие физической тренированности  при сердечно-сосудистых заболеваниях характеризуется двумя основными особенностями: о предварительная физическая тренировка может способствовать более легкому течению возникшей болезни (например, инфаркта миокарда или острой транзиторной ишемии) и более быстрому выздоровлению; 0 тренированность является фактором, предупреждающим само возникновение заболевания.

Эти особенности адаптации объясняют  меньшую вероятность развития факторов риска у тренированных людей, что в свою очередь определяется наличием соответствующих компонентов структурного следа адаптации. Кроме того, физические упражнения в умеренных дозах содействуют восстановлению механизмов саморегуляции всех жизненных процессов организма при выздоровлении, таким образом, исправляя дефекты, вызванные с той или иной болезнью.

Физические упражнения, переводя энергообмен на более мобильный «янтарный» уровень, обеспечивают высокую стрессоустойчивость организма к различным неблагоприятным факторам биологической, и особенно социальной, среды. Заметим, что в процессе ранней эволюции человека интенсивная ДА выступала в качестве единственного врожденного фактора предупреждения стресса.

Стимулирующая функция. Наши мышцы — настоящий генератор биотоков, которые являются самыми главными раздражителями мозга. Эти раздражители поступают не из внешней среды, как, например, свет или звук, а из внутренней — из самого организма в виде биотоков, которые рождаются в работающих мышцах и устремляются в головной мозг по так называемому механизму обратной связи. Их называют проприоцентивной афферентацией (мышечной чувствительностью). Практически при сокращении и расслаблении мышц возбуждаются специальные мышечные рецепторы (проприоцепторы), которые посылают нервные импульсы (потенциал действия) в головной мозг. Чем интенсивнее поток нервных импульсов (биотоков), тем интенсивнее стимулируется головной мозг, особенно кора больших полушарий, т.е. повышается тонус коры. Известно, что чем выше тонус коры, тем выше уровень бодрствования. Таким образом, ДА «заряжает» мозг. Недаром физические упражнения в умеренных дозах называют зарядкой: они предназначены не для тренировок, а для стимуляции.

В свое время И.П. Павлов в своих  лекциях студентам говорил об опытах, проведенных американскими учеными на людях-добровольцах. Оказалось, что при длительном лишении сна люди могли не засыпать, пока у них были силы двигаться. Но стоило им присесть, даже просто остановиться, как они засыпали. Об этом же свидетельствуют наблюдения за космонавтами на орбите. На заре освоения космоса космические корабли были несовершенными, поэтому космонавты находились круглосуточно в положении сидя или полулежа в кресле. Однако в течение длительного времени они проводили зрительную и умственную работу. Космонавты рассказывали: во время работы они часто обнаруживали, что изображения на экране вдруг начинали расплываться, а потом исчезали, но стоило им потянуться и подвигаться (насколько это было возможно), изображения вновь появлялись, как на проявленной фотопластинке. Причиной этого явления было утомление, сочетавшееся с полным расслаблением мышц, которые не могли дать необходимой биоэлектрической подпитки работающему мозгу. На последующих этапах развития космонавтики в режим жизнедеятельности были включены обязательные физические упражнения. Это позволяло решить не только проблему повышения работоспособности и нормализации сна космонавтов, но и проблему удержания кальция в организме, который утрачивался при длительной гиподинамии.