XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование физиологических реакций организма девочек подростков при динамической нагрузке

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Герасименко Д.А. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №1» города Валуйки Белгородской области

Смелая Т.П. 1

---

1МОУ "СОШ №1" г. Валуйки Белгородской области

Работа в формате PDF

106.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Процесс взросления человека при переходе от детского возраста в подростковому выражается в несоответствии между календарным и биологическим возрастом, что требует изучения их возрастных функциональных реакций на основании степени нагрузки.

По мнению одних авторов, быстрое взросление (акселерация) в развитии создает лучшие функциональные возможности кардиореспираторной, нервной, мышечной и эндокринной систем, более высокую физическую работоспособность. В то же время ряд физиологов придерживаются мнения, что лучшие реакции приспособления имеют дети со средним физическим и половым развитием [7].

Различные мнения по этому вопросу навели нас на мысль об изучении физиологических реакций организма девочек подростков при динамической работе максимальной и субмаксимальной мощности.

Актуальность данного исследования основана на необходимости изучения влияния физической нагрузки на организм девочек подростков при занятиях в спортивных секциях, хореографии, а также на уроках физической культуры.

Цель исследования: изучить различия физиологических реакций организма при динамической работе у девочек подростков 9-х классов МОУ «СОШ № 1» г. Валуйки Белгородской области.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по вопросу физиологических реакций организма.

2. Определить какие физиологические показатели, наиболее отражают состояние организма в определённый момент времени.

3. Провести методики для измерения физиологических показателей девочек подростков при динамической нагрузке.

4. Оценить состояние физического развития девочек подростков 9-х классов МОУ «СОШ №1» г. Валуйки Белгородской области.

5. Разработать рекомендации по дозированию физической нагрузки.

Методы исследования: анализ литературных источников, измерение, эксперимент, наблюдение, описание.

База исследования: МОУ «СОШ №1» г. Валуйки Белгородской области; 9 классы.

Значимость и ценность исследования в том, что правильное дозирование нагрузки поможет девочкам подросткам не перенагружать организм; избавит от хронической усталости и слабости.

Глава 1 Теоретические основы физиологических реакций организма

Физиология – наука о функциях и процессах, протекающих в организме или его составляющих системах, органах, тканях, клетках, и механизмах их регуляции, обеспечивающих жизнедеятельность человека и животного в их взаимосвязи с окружающей средой (Сергеев, 2018).

Физиологический процесс – физико-химическая динамика жизнедеятельности организма (обмен веществ).

Физическое развитие – совокупность морфологических и функциональных показателей развития организма человека, его физических качеств и двигательных способностей, обусловленных внутренними факторами и жизненными условиями (Уиггерс, 2014).

Прежде всего, физиологию разделяют на общую, частную специальную (прикладную). Общая физиология изучает общие закономерности ответных реакций организма на раздражители внешней среды, а также механизмы основных жизненных процессов (Сапин, 2021).

Существуют частные разделы физиологии, которые изучают отдельные функции организма – это физиология дыхания, кровообращения, выделения, пищеварения и т.д. Частных разделов столько, сколько имеется различных органов, тканей и групп живых организмов (Зверев, 2016).

Кроме общей, частной и специальной физиологии, есть раздел эволюционной физиологии, изучающей закономерности видового индивидуального развития функций, и возрастная физиология, изучающая физиологические особенности детского и старческого возраста.

Объектом физиологических исследований являются живые организмы, в процессе эволюции произошли из неорганического мира, поэтому у них сохранились его некоторые свойства. Однако живой организм приобрел и качественно новые свойства, отличающие его от неживой природы.

Развитие двигательных способностей школьников на различных этапах онтогенеза во многом обусловлено совокупностью биохимических, структурных и функциональных изменений, определяющих резервные возможности организма к выполнению качественно своеобразной мышечной деятельности. Биохимические, структурные и функциональные резервы организма детей кардинально изменяются в процессе возрастного развития. Наиболее сложным в этом отношении является подростковый период (Рассел, 2012).

Физическое развитие детей и подростков – это рост и формирование организма ребенка включая темпы, стадии и критические периоды его созревания, унаследованные особенности, индивидуальную изменчивость, зрелость и связь с факторами внутренней и внешней среды. Показателями физического развития являются антропометрические данные, скорость их изменения в процессе роста, гармоничность развития, соотношение календарного и биологического возраста, конституционные особенности.

Существенное расхождение паспортного и биологического возрастов в пубертатном периоде ставит ряд вопросов, связанных с необходимостью учета индивидуальных особенностей организма современных школьниц при оценке уровня развития двигательных способностей (Рассел, 2012).

Физиологические особенности подросткового (пубертатного) кризиса.

1. Увеличивается рост и вес, причем в среднем пик скачка роста приходится:

 у девочек на 11-13 лет, и дальнейший более медленный рост может продолжаться еще несколько лет, тогда как у мальчиков в 15-17 лет.

2. Изменения пропорций тела сопровождают этот скачок:

 сначала растут голова, кисти рук и ступни ног,

 потом удлиняются руки и ноги,

 только потом туловище – скелет и мускулатура (Сергеев, 2018).

Это приводит к некоторой непропорциональности тела, подростковой угловатости. Подростки ощущают себя в это время неуклюжими, неловкими, при этом процесс роста сам по себе достаточно болезненный.

3. Работа внутренних органов – возникают трудности в функционировании сердца, легких, кровоснабжения головного мозга. Поэтому для подростков характерны перепады сосудистого и мышечного тонуса. А такие перепады, в свою очередь, вызывают быструю смену физического состояния и настроения. В это время необходимо особо тщательно следить за здоровьем тех ребят, которые имеют хронические заболевания или патологии в развитии внутренних органов (порок сердца, вегето-сосудистая дистония, зрение, почки и т.п.).

4. «Гормональная буря» – у подростков половых гормонов вырабатывается больше, чем у взрослых людей, у них практически постоянно усиленно работает надпочечная железа, которая обычно активизирует защитные силы организма в стрессовых ситуациях. Получается, что подростки как бы все время находятся в состоянии стресса.

5. Половая идентификация достигает нового уровня: если раньше ребенок принимал свой пол просто как данность («я – мальчик, а ты – девочка»), то теперь отчетливо проявляется ориентация на образцы мужественности и женственности в поведении и проявлении личностных свойств. И вот здесь подростки чётко ориентируются на значимых для них взрослых – в первую очередь родителей (Сапин, 2021).

Глава 2 Опытно-экспериментальная работа

Исследование проводилось на базе МОУ «СОШ №1» г. Валуйки Белгородской области. В нём приняли участие 50 девочек учащихся 9-х классов. Девочки были разделены на 5 групп. Среди испытуемых 30 девочек занимаются: лёгкой атлетикой, хореографией, баскетболом и волейболом; 10 девушек, являются контрольной группой, которые не занимаются физическими упражнениями. Девушки, уделяющие время спорту и танцам часто испытывают физиологический стресс, выражающийся в симптомах переутомления.

По выбранной нами методике, перед началом исследований испытуемые переодеваются в спортивный костюм и отдыхает; в положении лежа или сидя 15-20 минут. Девушки в группах получают задание исследовать динамику физиологических показателей кардиореспираторной функции друг друга до работы (Рассел, 2012)

Необходимо измерить и рассчитать следующие показатели:

• частоту сердечных сокращений (ЧСС);

• артериальное давление: СД, ДД, ПД;

• систолический объем крови (СОК) по формуле Старра (Маркосян, 2015)

• минутный объем крови (МОК) по формуле: МОК = СОК*ЧСС (Мчедлишвили, 2016).

Далее испытуемый выполняет экспериментальную нагрузку, которая характеризуется динамической работой максимальной мощности: бег на месте с высоким подниманием бедра в предельном темпе в течение 15 секунд. После выполнения работы исследуем все показатели, которые определялись до работы (Зверев,2016).

Полученные показатели вносим в протокол исследования (приложения 1-4).

Группа № 1 – девочки, занимающиеся хореографией.

Группа № 2 – девочки, занимающиеся волейболом.

Группа № 3 – девочки, занимающиеся баскетболом.

Группа № 4 – девочки, занимающиеся лёгкой атлетикой.

Группа № 5 – девочки контрольной группы.

В первую очередь измеряли ЧСС в покое. Частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин) определяли пальпаторным методом путём пальпации лучевой артерии в области запястья. Следует сказать, что частота сердечных сокращений у взрослого и у ребенка отличаются. По мере взросления частота сердечных сокращений уменьшается. Ниже приведены возрастные нормы ЧСС в состоянии покоя:

• до года - 130-150 сокращений в минуту

• с 1-3 лет – 110-120 сокращений в минуту

• с 4-5 лет - 100 сокращений в минуту

• с 6-7 лет - 90 сокращений в минуту

• с 8-10 лет - 85 сокращений в минуту

• с 14-15 лет - 70-75 сокращений в минуту

Также нами было принято во внимание, что на ЧСС оказывают влияние множество факторов – эмоциональная и физическая нагрузка (занимается ли девочка спортом, и каким именно). Наиболее приближённые к вышеуказанной норме показатели мы наблюдаем у девочек контрольной группы. Такие результаты показывают и доказывают, что у подростков-спортсменов со стажем занятий спортом более 4-х лет при интенсивности нагрузок более 6 часов в неделю происходит урежение ЧСС ниже возрастной нормы. В группах 1-4 все девушки занимаются спортом с начальной школы, т.е. около 9-10 лет, поэтому сниженную ЧСС будет принимать за норму.

Также такие факторы как эмоциональная и физическая нагрузка приводят к повышению ЧСС выше возрастной нормы. Помимо физиологических состояний ЧСС будет меняться при различных заболеваниях: различные заболевания сердца, в том числе нарушения ритма сердца и проводимости; эндокринная патология; повышение температуры тела; избыточная масса тела. У некоторых испытуемых контрольной группы по результатам измерений выявлена ЧСС выше нормы (участники №4, 7, 10). С данными испытуемым проведён устный опрос на предмет наличия вышеуказанных заболеваний, показавший, что у двух девушек имеется предполагаемый врачами диагноз –тахикардия, т.е. учащение сердечного ритма до 100 ударов в минуту в покое. Это не отдельное заболевание, а одно из нарушений сердечного ритма, разновидность аритмии. У одной испытуемой наблюдается избыточность массы тела. После динамической нагрузки показатели всех групп в норме! (приложение 1).

Измерение систолического (САД, мм. рт. ст.) и диастолического (ДАД, мм рт. ст.) артериального давления проводилось в положении сидя методом Н.С. Короткова. По разнице значений САД и ДАД рассчитывалось пульсовое давление (ПД, мм рт. ст.). По показателям артериального давления мы также видим, что физиологические показатели у девочек 1-4 групп и до динамической нагрузки и после неё в большинстве случаев меньше, чем у контрольной группы девушек. Показатель АД аналогичен по причинам отклонений от нормы с ЧСС в первой пробе (приложения 1, 2).

Систолический объем крови (СОК) – объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови. Систолический объем крови характеризуется развитием неспецифических адаптивных реакций к стрессору (раздражителю) – (повышение уровня адреналина, уровня обмена веществ, формирующих гуморальный фон для адаптивных перестроек). СОК вычисляли по формуле Старра:

СОК = 90,97 + (0,54 х ПД) – (0,57 х ДАД) – (0,61 х В),

где: СОК – систолический объем крови; ПД – пульсовое давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; В – возраст, в годах (приложение 3).

Зная, что норма СОК для девочек подростков составляет 75-95 мл/мин, мы можем сделать вывод, что показатель нормы практически не превышен ни в одной из групп. В 1 и 2 группах СОК до динамической нагрузки наблюдался ниже нормы. В 3, 4 и 5 группах показатель в норме. В 4 группе мы видим, что показатель СОК остаётся постоянным до нагрузки и после, что может говорить нам о адаптивной реакции сердечной мышцы к нагрузкам.

Минутный объем крови (МОК) – количество крови, выбрасываемое левым (правым) желудочком сердца в сосудистую систему за 1 минуту. Формула для нахождения МОК:

МОК = СОК * ЧСС

У девушек, занимающихся спортом, МОК в абсолютных значениях был меньше, чем у не занимающихся спортом сверстниц, что мы связываем, прежде всего, с экономной работой сердечно-сосудистой системы на фоне её постоянных тренировок при занятиях спортом (приложения 4,6).

Следует иметь в виду, что величина МОК зависит не только от СОК и ЧСС, но и от венозного возврата, т.е. количества крови, возвращенного в сердце по венам, ибо за одну систолу из сердца выбрасывается не вся кровь. Часть крови всегда остается в сердце в качестве резерва (резервный объем), который используется, например, при возрастающих физических нагрузках или эмоционально-психическом напряжении.

По всем приведённым показателям мы видим, что следующее распределение данных (приложения 5,6). На основании всех приведённых в таблицах и графиках данным мы делаем вывод, что занятия физическими нагрузками необходимы для поддержания здоровья тела, но чрезмерные нагрузки в пубертатный период чреваты изменением структуры сердечной мышцы, замедлением ЧСС в покое, уменьшением скорости кровотока из-за излишней расширенности сосудов.

Состояние мышечного напряжения и пропорции тела меняются, а развитие мышечных волокон не успевает за ростом длинных костей. У мальчиков после 13-15 лет мышечная масса увеличивается быстрее, чем у девочек. Строение мышечных волокон приближается к морфологической зрелости в возрасте 14-16 лет. Быстро наступает утомляемость из-за разрастания сосудов, которые отстают от скорости роста сердца, в результате повышается артериальное давление, нарушается сердцебиение, затрудняется кровообращение, одышка часто начинается и появляется чувство стеснения в сердце. Все вышеперечисленные нами признаками и выявленные показатели показывают, что чрезмерные нагрузки могут негативно сказаться на состоянии сердечно-сосудистой системы подростка [5].

Мы выдвигаем следующие рекомендации для правильного дозирования нагрузок для девочек подростков (также общие рекомендации по поддержанию ЗОЖ):

1. Подростки 13-17 лет– должны заниматься, по меньшей мере, 1 час с большой и умеренной интенсивностью ежедневно, в том числе по 3 дня в неделю занятия с большой интенсивностью и занятия, которые укрепляют мышцы и скелет.

2. Все физические занятия должны проводиться весело и желательно вместе с друзьями.

3. Подростки должны активно участвовать в следующих мероприятиях: фитнес (тренировка по фитнесу после школы), активное передвижение (ходьба, езда на велосипеде), выполнение домашних дел и соревновательные и не соревновательные виды спорта, катание на байдарках и каноэ, пеший туризм, катание на роликах, работа в саду и игры, которые требуют умения бросать и ловить.

4. Занятия спортом, сбалансированное питание и распорядок дня помогут ребенку укрепить здоровье, выработать устойчивость к нагрузкам, повысить успеваемость в школе.

Заключение

Таким образом, спорт оказывает комплексное влияние на организм, изменяя физиологические показатели как в сторону улучшения состояния здоровья, так и в сторону ухудшения состояния здоровья. Для предотвращения негативного влияния спорта на организм необходимо соблюдать требования к предельным нагрузкам, чередовать виды физической активности с видами разнообразного отдыха, гармонизовать питания, контролировать самочувствие, регулярно проходить диагностику и оперативно реагировать на ухудшение физического состояния.

В ходе исследования, изучая литературные источники по вопросу физиологических реакций организма, мы определили, что основными показателями физиологического здоровья подростка, а особенно сердечно-сосудистой системы, являются: ЧСС, АД (СД, ДД, ПД), СОК, МОК.

Провести методики для измерения физиологических показателей девочек подростков при динамической нагрузке максимальной мощности нам помогли 50 испытуемых девочек 9-х классов МОУ «СОШ №1» г. Валуйки Белгородской области. Среди девочек наибольшие показатели наблюдались у контрольной группы, не занимающейся ежедневной физической нагрузкой. Было выявлено хроническое снижение ЧСС у девочек занимающихся баскетболом и лёгкой атлетикой (группа 3 и 4), что является тревожным сигналом для уменьшения степени физической нагрузки и приведению состояния сердечно-сосудистой системы в норму.

Оценив состояние физического развития девочек подростков 9-х классов МОУ «СОШ №1» г. Валуйки Белгородской области, мы можем утверждать, что совокупность умеренной физической нагрузки и правильного питания являются залогом успешного и беспроблемного протекания пубертатного периода девочек. Также нами были разработаны рекомендации по дозированию физической нагрузки.

Список использованных источников

1. Зверев, И.Д. Анатомия, физиология и гигиена человека / И.Д. Зверев, О.В. Казакова, О.С. Яковлева. - Л.: Просвещение; Издание 3-е,2016. – 168 c.

2. Маркосян, А.А. Вопросы возрастной физиологии / А.А. Маркосян. – М.: Просвещение,2015. – 223 с.

3. Мчедлишвили, Г.И. Кровообращение и его значение в жизни организмов / Г.И. Мчедлишвили. – М.: Издательство Академии Наук Грузинской ССР,2016. –576c.

4. Рассел, Джесси Круги кровообращения человека: моногр. / Джесси Рассел. – М.: Книга по Требованию, 2012. – 445c.

5. Сапин, М.Р. Анатомия и физиология детей и подростков. Учебное пособие / М.Р. Сапин. – М.: Академия (Academia),2021. –650c.

6. Сергеев, Б. Занимательная физиология / Б. Сергеев. – М.: Молодая Гвардия,2018. – 335 c.

7. Уиггерс, К. Динамика кровообращения / К. Уиггерс. – М.: Издательство иностранной литературы,2014. – 136 c.

Приложения

Приложение 1

Таблица 1 – Протокол исследования частоты сердечных сокращений (ЧСС)

Приложение 2

Таблица 2 – Протокол исследования артериального давления (систолическое, диастолическое, пульсовое)

Приложение 3

Таблица 3 – Протокол исследования систолического объема крови (СОК) по формуле Старра

Приложение 4

Таблица 4 – Протокол исследования по определению МОК

Приложение 5

График 1 – Сравнение показателей ЧСС и АД разных групп девочек в покое и после нагрузки

Приложение 6

График 2 – Сравнение показателя МОК разных групп девочек в покое и после нагрузки