Во-первых, должна произойти перестройка импульсов, подаваемых к мышцам, в связи с тем, что конечности потеряли большую часть своего веса. Если для того, чтобы поднять руку при стоянии на земле, нужно развить значительное мышечное усилие, превышающее вес конечности, то такое же движение, но при нахождении в воде, требует уже неизмеримо меньшего усилия. Подчас для этого вовсе не требуется усилия, достаточно расслабить мышцу, и конечность может всплыть сама.
Во-вторых, характер импульсов, подаваемых к мышцам в условиях наземных движений, происходил с учетом того, что движение могло легко совершаться по инерции. Мышцам достаточно бывает лишь начать движение конечности, далее активного сокращения мышцы может уже не требоваться, поскольку движение будет продолжаться по инерции. В условиях же движений в воде инерция движущейся конечности мала. Мышца, начав движение конечности, должна продолжать активно сокращаться, чтобы поддерживать это движение. В воде постоянно приходится преодолевать сопротивление движению со стороны плотной водной среды. На воздухе же это сопротивление ничтожно. У начинающего пловца должно выработаться правильное ощущение сопротивления воды при плавательных движениях. В соответствии с величиной преодолеваемого сопротивления перестраиваются и нервные импульсы, подаваемые к сокращающимся мышцам.
В-третьих, при обучении плаванию надо считаться с особенностями движений в ответ на действие реактивных сил. Когда человек совершает движение на земле, то возникающие при этом реактивные силы передаются на твердую опору. Например, при метании мяча реактивные силы стремятся опрокинуть тело метателя. Однако за счет небольшого усиления напряжения мышц ног, опирающихся о землю, метатель сохраняет прежнюю позу тела. При нахождении же в воде бросок мяча при игре в водное поло может легко опрокинуть тело пловца. Реактивные силы гасятся здесь за счет совсем иных движений, чем это имело место при стоянии на земле.
Современная физиология движений установила, что управление движениями со стороны центральной нервной системы совершается на основе тех импульсов, которые поступают в нервные центры от самих двигательных приборов. Рецепторы мышц, сухожилий, связок, суставов раздражаются при каждом сокращении, напряжении, расслаблении или растяжении мышц, при любых перемещениях в суставах. В течение жизни вырабатываются сложные двигательные рефлексы, основанные на этих чувствующих импульсах. Как выше было показано, начальный период обучения плаванию связан с новым характером импульсов от органов мышечно-суставного чувства. В соответствии с этими новыми раздражениями и вырабатываются новые движения. Не трудно рассудить, что поза пловца и движения при плавании сами по себе не представляют какой-либо особой сложности. Вместе с тем они с трудом осваиваются обучающимися именно потому, что они строятся на совершенно новых двигательных ощущениях. Поэтому для обучения плаванию требуется довольно-таки длительное время. Новая среда должна перестать быть новой, новые двигательные ощущения должны стать привычными. Прежние двигательные рефлексы, порожденные опытом наземных движений, должны быть заторможены и на месте их должны возникнуть новые двигательные рефлексы, соответствующие пребыванию в новой водной среде.
Различные способы плавания представляют собою различные сочетания движений рук и ног. Некоторые из этих сочетаний (координации) даются с легкостью, а некоторые — с трудом. Очевидно, что легче научить простым координациям и труднее — сложным. Важно поэтому разобраться, какие двигательные координации человека более просты и какие представляют большую сложность.
Самая простая координация движений ног — это перекрестная координация. Когда сокращаются мышцы-сгибатели одной ноги, то в это же время сокращаются соответствующие разгибатели другой. Между центрами антагонистических мышц обеих конечностей существуют уже готовые прирожденные связи. Возбуждение центров сгибателей одной конечности вызывает торможение таких же центров другой, но при этом возбуждаются центры разгибателей второй конечности, в то время как тормозятся центры разгибателей первой. В следующий момент эти отношения между двигательными центрами меняются на обратные. Не трудно усмотреть, что подобная координация между двигательными центрами лежит в основе движений ходьбы и бега и представляет собою механизм безусловного шагательного рефлекса. Поэтому поочередные движения ног не требуют специальной выучки. Кроме того, они закрепляются всей практикой ходьбы и бега. Одновременные же симметричные движения обеих ног представляют собою несколько большую координационную сложность, чем попеременные перекрестные движения. По этой причине движения ног при плавании брассом или дельфином можно рассматривать как координационно несколько более сложные, чем попеременные движения способа кроль.
Простые координации в движениях верхних конечностей у человека отличаются от координации движений нижних конечностей. Верхние конечности человека нельзя сравнивать по аналогии с передними конечностями четвероногих животных. У последних координация в движении передних конечностей при ходьбе и беге такая же, как и задних конечностей, т. е. перекрестная. У человека же, у которого развились новые трудовые функции в движениях верхних конечностей, перекрестная координация ходьбы потеряла свое значение. Исследования показали, что более простой координацией для движений рук является не перекрестная, а симметричная координация. Когда сокращается мышца одной руки, то в это же время стремится сократиться одноименная мышца другой руки. По этой причине начинающий пловец легко усваивает симметричные движения рук при плавании способом брасс. Правда, поочередные движения даются ему также с относительной легкостью, потому что в условиях ходьбы по земле он уже выработал у себя навык поочередных маховых движений рук, необходимых для сохранения равновесия тела.
Особую сложность представляют подчас совместные координации в движениях рук и ног. У четвероногих животных координации передних и задних конечностей сравнительно просты и постоянны. У идущих и бегающих животных они обычно носят перекрестный характер. У прыгающих — поочередно сокращаются симметричные мышцы задних и передних конечностей. У человека нет такой определенной и постоянной связи между движениями верхних конечностей и нижних именно потому, что верхние конечности перестали выполнять функцию опоры и ходьбы. Оказалось, что самой простой координацией являются однонаправленные движения рук и ног одной и той же половины тела. Только при ходьбе эти движения приобретают разнонаправленный характер и строятся по принципу перекреста. Односторонние и однонаправленные движения рук и ног можно усмотреть при народных способах плавания и при плавании на боку. Часто при плавании кролем число движений ног равно числу движений рук. Регистрация движений при начальном обучении детей плаванию показывает, что вначале нет почти никакой связи между движениями рук и ног, лишь постепенно эти связи налаживаются в результате обучения. Поэтому физиологически можно считать оправданным раздельное обучение движениям рук и ног с последующим соединением этих движений в целостную координацию.
С самого начала обучения плаванию происходит и обучение правильному дыханию. Оно, как известно, сводится в основном к тому, чтобы ритм дыхания строго соответствовал ритму движения, чтобы чередование вдоха и выдоха совпадало бы с определенными движениями и чтобы вдох производился над водой, а выдох во многих способах плавания под водой.
Полный цикл дыхания содержит не только фазы вдоха и выдоха, но и две фазы задержки дыхания. Это, конечно, производит ломку привычных механизмов дыхания и создает трудности в овладении новым навыком дыхания.
Чередование фаз дыхания связано с определенными движениями головы, обеспечивающими нахождение рта то над поверхностью воды, то под ее поверхностью. В начале обучения эти движения еще очень несовершенны. Боясь вдохнуть воду, пловец совершает чрезмерно большой поворот головы перед вдохом, заканчивает вдох значительно раньше погружения рта под воду, а выдох начинает не сразу в момент погружения. Завершив выдох под водой как можно быстрее, он лишь после этого начинает поворот головы, что удлиняет период задержки. Более совершенный навык заключается в том, что вдох начинается тотчас, как только рот появился над поверхностью воды, и в этот момент заканчивается поворот головы. Сразу по окончании вдоха рот погружается под воду, и выдох начинается без промедления еще в момент погружения. Продолжается выдох в течение почти всего времени нахождения рта под водой и заканчивается перед самым моментом выхода рта из воды. Все это приводит к уменьшению продолжительности пауз между дыхательными фазами. Дыхание по этой причине приближается к обычному дыханию на воздухе. Очевидно, что усилия педагога должны быть направлены на то, чтобы уже в начальные периоды обучения дыханию избегать чрезмерных поворотов головы и слишком больших пауз между фазами дыхания.
Наряду с уменьшением продолжительности пауз между фазами дыхания пловец должен хорошо уметь задерживать дыхание. Задержки дыхания происходят на старте спортивного плавания, при прыжках в воду, во время рывка и ныряний.
Задержка дыхания не может быть продолжительной из-за кислородного голодания и избытка накопления углекислого газа. И то и другое производит возбуждение дыхательного центра, которое становится настолько значительным, что преодолевает произвольную задержку движения дыхательных мышц. При этом дыхание может начаться вдохом или выдохом, в зависимости от того, какая фаза дыхания этому предшествовала. Например, если дыхание задержано после вдоха, то во время задержки происходит все большее возбуждение центров выдыхательных мышц. Прекращение задержки сменяется выдохом. Если же дыхание было задержано после выдоха, то при этом происходит возбуждение центров вдыхательной мускулатуры и тогда первый акт дыхания после задержки будет вдох. Обычно дыхание задерживается после вдоха. Это обеспечивает большую длительность задержки. Во время ныряния полной задержки обычно не бывает, и по мере того как все больше возбуждаются выдыхательные центры ныряльщик совершает последовательные небольшие выдохи в воду. Здесь, однако, возникает опасность того, что после окончания подобных выдохов сразу же может последовать непроизвольный вдох под водой. Это же обстоятельство следует учитывать даже при обучении обычному плаванию детей. Если ребенок, а подчас и неопытный взрослый человек совершил полный глубокий выдох под воду, то вследствие резкого возбуждения вдыхательного центра он может непроизвольно немедленно начать вдох еще до того, как голова его появится над поверхностью воды. Все это говорит о том, что обучающийся плаванию должен уметь задерживать дыхание после любой его фазы. Кроме того, он должен обладать способностью при необходимости увеличить длительность задержки дыхания. Путем тренировки организм привыкает к тому, что во время задержки в крови может происходить все большее изменение газового состава без того, чтобы прекратилась задержка дыхания. Иначе говоря, в результате тренировки развивается способность тормозить возбуждение дыхательного центра при возрастающих изменениях газового состава крови.