А.С.Голенко (1988г.) представил результаты педагогического эксперимента, проводившегося с целью контроля за изменением статических параметров сердечного ритма в состоянии относительного покоя до и после нагрузки. Данные результаты свидетельствовали о том, что изменение симпатических и парасимпатических влияний на синусовый узел и ослабление централизации в управлении сердечным ритмом к концу эксперимента у девочек имели менее выраженный характер, чем у мальчиков. По мнению Голенко А.С. (1988г.), в возрасте 10-13 лет у девочек имеет место четкая централизация управления сердечным ритмом.
Частота сердечных сокращений у детей более подвержена влиянию внешних воздействий: физических упражнений, эмоционального напряжения. Эмоциональные влияния приводят как правило, к увеличению частоты сердечной деятельности. Она значительно увеличивается при физической работе и уменьшается при понижении температуры внешней среды.
В норме у взрослого человека частота сердечных сокращений – 75 раз в минуту. У новорожденного она значительно выше – 140 раз в минуту. Интенсивно снижаясь в течение первых лет жизни, она составляет к 8-10 годам 85-90 ударов в минуту, а к 15 годам приближается к величине взрослого. При сокращении сердца у взрослого человека, находящегося в состоянии покоя, каждый желудочек выталкивает 60-80 куб. см. крови. Кровяное давление у детей ниже, чем у взрослых, а скорость кровообращения выше (у новорожденного линейная скорость кровотока составляет 12 с, у 3-летних – 15 с, у 14-летних – 18,5 с.). Ударный объем крови (количество крови, выбрасываемое желудочками за одно сокращение) у детей значительно меньше, чем у взрослого. У новорожденного он составляет всего 2,5 куб. см., за первый год постнатального развития он увеличивается в 4 раза, затем темпы его увеличения снижаются, но он продолжает расти до 15-16 лет, лишь на этом этапе ударный объем приближается к уровню взрослого. С возрастом увеличиваются минутный и резервный объем крови, что обеспечивает сердцу возрастающие адаптационные возможности к нагрузкам (Ю.А.Ермалаев, 1985г.). На динамическую физическую нагрузку дети и подростки реагируют повышением сердечных сокращений, максимальным артериальным давлением (ударный объем), чем младшие дети, тем в большей мере, даже на меньшую физическую нагрузку, они реагируют повышением частоты пульса, меньшим увеличением ударного объема, обеспечивая примерно одинаковый прирост минутного объема. Увеличение минутного объема у тренированных людей происходит главным образом за счет увеличения систолического объема. Сердечные сокращения при этом учащаются незначительно. У людей нетренированных минутный объем крови увеличивается в основном за счет учащения сердечных сокращений. Известно, что при увеличении частоты сердечных сокращений укорачивается продолжительность общей паузы сердца. Из этого следует, что сердце нетренированных людей работает менее экономично и быстрее изнашивается. Не случайно сердечно-сосудистые заболевания встречаются у спортсменов значительно реже, чем у людей, не занимающихся физкультурой. У хорошо тренированных спортсменов при больших физических нагрузках ударный объем крови может возрастать до 200-300 куб см.
Статическая нагрузка (а к ней относится и полное напряжение) сопровождается иными ресекциями сердечно-сосудистой системы. Статическая нагрузка в отличие от динамической повышает как максимальное, так и минимальное артериальное давление. Так реагируют даже на легкую статическую нагрузку, равную 30% от максимальной силы сжатия динамометра, школьники всех возрастов. При этом, в начале учебного года изменение гемодинамических показателей менее резки, чем в конце года. В начале года, например у мальчиков 8-9 лет, на указанную статическую нагрузку повышается минимальное давление на 5,5% и максимальное на 10%, а в конце года, соответственно на 11 и 21%. Такая реакция регистрируется более чем в течении 5 минут после прекращения воздействия статического усилия. Длительное позное напряжение сопровождается у школьников спазмом артериол, что приводит к общему повышению артериального давления. Увеличение двигательной активности в режиме учебных занятий – одна из мер профилактики у учащихся сердечно-сосудистых расстройств, в частности, развитие гипертонии (А.Г.Хрипкова, 1990г.).
На состояние сердечно-сосудистой системы оказывает влияние дозированная умственная нагрузка, причем от характера продолжительности и интенсивности нагрузки зависит степень изменения гемодинамических показателей. Анализ исследований, проводимых Горбуновым Н.П. совместно с Батенковой И.В. (2001г.) свидетельствовал о том, что сердце и сосуды у младших школьников тонко реагируют на умственную нагрузку. Наиболее существенным изменением в ходе умственной нагрузки подвержены показатели сердечного выброса, возрастание которого отмечали у всех исследованных детей. Степень прироста минутного объема сердца в ходе выполнения задания зависела о возраста детей и от периода учебного года. Установлено, что у учащихся 1 класса в течение учебного года происходят изменения показателей центральной гемодинамики, при этом частота сердечных сокращений уменьшается, снижается максимальное артериальное давление, показатели сердечного выброса увеличиваются.
На втором году обучения максимальное артериальное давление понижается, а частота сердечных сокращений достоверно не изменяется. У учащихся 3-4 классов максимальное артериальное давление снижалось, частота сердцебиений уменьшалась, происходило снижение сердечного выброса. Адаптационные изменения показателей центральной гемодинамики заключаются у младших школьников в замедлении частоты сердечных сокращений, снижении максимального артериального давления, увеличении сердечного выброса. Если проследить возрастные сдвиги показателей центральной гемодинамики по результатам, полученным в начале каждого учебного года, то можно увидеть, что адаптационные сдвиги не сопровождаются нарушением общей возрастной тенденции увеличения с возрастом артериального давления и сердечного выброса при замедлении частоты сердечных сокращений.
На изменение функционального состояния сердечно-сосудистой системы у детей и подростков в процессе их адаптации к умственным и физическим нагрузкам влияет в отдельные годы обучения половые особенности. Согласно работе П.К.Прусова (1987г.), зависимость состояния сердечно-сосудистой системы от степени полового созревания подростков, тренирующихся на выносливость, совершенствование функционирования кардиореспираторной системы происходит не всегда параллельно с нарастанием степени полового созревания. Так, в момент появления вторичных признаков полового созревания симпатический тонус вегетативной нервной системы увеличивается и наиболее выражен в период полового созревания. Напряженность функционирования кардиореспираторной системы увеличивается при нарастании степени полового созревания, а в последующий период начинает снижаться, появляется тенденция к более экономичному функционированию. Изучение регионарного кровообращения показало уменьшение объемной скорости кровотока с возрастом в покое, что также свидетельствует об экономизации функций кровообращения, наступающей по мере развития ребенка. Изучение мозгового кровотока подтвердило его качественные изменения, происходящие в процессе роста ребенка, так же, как характерную для детей межполушарную асимметрию кровоснабжения мозга.
Важная роль, которую выполняет сердце в организме, диктует необходимость применения профилактических мер, способствующих его нормальной функции, укрепляющих его, предохраняющих от заболеваний, которые вызывают органические изменения клапанного аппарата и самой сердечной мышцы. Занятия физической культурой и трудом в пределах возрастных границ допустимых физических нагрузок – наиважнейшая мера укрепления сердца.
1.2. Возрастные особенности дыхательной системы
Дыхание – необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, являющихся источником энергии. Без доступа кислорода жизнь продолжается лишь несколько минут. При окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. В понятие дыхания включают следующие процессы:
1. внешнее дыхание – обмен газов между внешней средой и легкими – легочная вентиляция;
2. обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью капилляров – легочное дыхание;
3. транспорт газов кровью, перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа в легкие;
4. обмен газов в тканях;
5. внутреннее или тканевое дыхание – биологические процессы, происходящие в митохондриях клеток.
Нарушение любого из этих процессов создает опасность для жизни человека.
Дыхательная система человека состоит из:
1) воздухоносных путей, к которым относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи;
2) легких - состоящих из бронхиол, альвеолярных мешочков и богато снабженных сосудистыми разветвлениями;
3) костно-мышечной системы, обеспечивающей дыхательные движения: к ней относятся ребра, межреберные и другие вспомогательные мышцы, диафрагма (А.Г.Хрипкова, М.В.Антропова, Д.А.Фарбер, 1990г.).
При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (от 300 до 800) воздуха - это дыхательный объем. Сверх него при глубоком вдохе человек может вдохнуть еще приблизительно 2500-3000 мл воздуха - это резервный объем выдоха. Сумма указанных объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха (Г.И.Косицкий, 1984г.).