Эффекторное звено функциональной адаптивной системы включает в себя скелетные мышцы, органы дыхания, кровообращения, кровь и др. Воздействие физических нагрузок на уровне скелетных мышц характеризуется количеством активируемых моторных единиц; уровнем и характером биохимических процессов в мышечных клетках; особенностями кровоснабжения мышц, обеспечивающими приток кислорода, питательных веществ и удаление метаболитов. Таким образом, увеличение силы, скорости и точности движений, работоспособности при их многократном выполнении в процессе долговременной адаптации достигается двумя основными процессами: формированием в центральной нервной системе механизма управления движениями и морфофункциональными изменениями в мышцах (гипертрофия мышц, увеличение мощности систем аэробного и анаэробного энергообразования, возрастание количества миоглобина и митохондрий, перераспределение кровотока и др.).

Зная закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспособление к физическим нагрузкам и повышая тренированность, т. е. управлять адаптационным процессом.

Первоначальный эффект любого раздражителя, требующий значительного повышения функциональных возможностей человека, состоит в возбуждении соответствующих афферентных и моторных центров, мобилизации двигательного аппарата, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, механизмов энергообеспечения и других, которые в совокупности образуют единую функциональную систему, специфически ответственную за осуществление данного вида работы. Однако эффективность этой системы невелика: она не обладает ни достаточной мощностью, ни экономичностью, отдельные звенья ее исчерпывают свои возможности даже при работе относительно небольшой интенсивности и продолжительности. Многократное использование раздражителей, приводящих к мобилизации системы, постепенно приводит к развитию долговременной адаптации. При этом главным системообразующим, формирующим ее фактором является результат действия системы. Постоянная информация о достигнутом адаптационном эффекте на основе обратной связи поступает в нервные центры, которые, в свою очередь, обеспечивают регуляцию деятельности исполнительных органов в направлении достижения эффективной долговременной адаптации.

В неадаптированном организме центральная "управляющая" система действует нерезультативно: координация движений несовершенна, интенсивность и продолжительность работы недостаточны. Это связано, прежде всего, с несовершенством существующих межцентральных связей и недостаточным их количеством. В этом случае отмечается неэффективная импульсация, стимулирующая мышцы, которые должны быть вовлечены в работу, и мышцы-антагонисты. Одновременно отмечается дискоординация в деятельности дыхания, кровообращения и мышц.

Систематическая тренировка приводит к расширению межцентральных связей всех моторных уровней мозга, созданию динамического стереотипа как слаженной уравновешенной системы нервных процессов, формирующейся по механизму условных рефлексов. При этом создание стереотипа распространяется на вегетативные функции, т. е. образуется действенная система целостного регулирования выполнения соответствующей мышечной работы.

Адаптация центральной управляющей системы проявляется в автоматизации движений, при этом хорошо закрепленные двигательные навыки выполняются без контроля нервными центрами, что является проявлением экономизации. Накопление фонда условных рефлексов в процессе тренировки способствует расширению возможностей человека к экстраполяции в процессе выполнения сложных двигательных актов.

Понятие адаптация тесно связано с представлением о функциональных резервах, т. е. скрытых возможностях человеческого организма, которые могут быть реализованы в экстремальных условиях.

Биологические резервы адаптации могут быть подразделены на клеточные, тканевые, органные, системные и резервы целостного организма. На уровне клеток резервы адаптации связаны с варьированием числа активно функционирующих структур из общего числа имеющихся и увеличением числа структур соответственно уровню требуемого от органа функционального напряжения. На более высоких уровнях функциональные резервы проявляются в снижении энерготрат на единицу работы, повышении интенсивности и эффективности функционирования различных органов и систем организма. На уровне целостного организма резервы проявляются в возможностях осуществления целостных реакций, обеспечивающих расширение двигательных задач разной сложности и адаптацию к экстремальным условиям окружающей среды.

Для количественного выражения функциональных резервов определяют разность между максимально возможным уровнем активности отдельных органов и систем и уровнем, характерным для состояния относительного покоя. В табл. 1 приведены данные о функциональных резервах различных органов и систем организма людей, не занимающихся спортом, и спортсменов высокой квалификации, специализирующихся в видах спорта, связанных с проявлением выносливости. Эти данные свидетельствуют об исключительно высоких (срочных и долговременных) адаптационных способностях человеческого организма.

4. Формирование срочной адаптации

В качестве примера срочной адаптации можно привести реакции организма нетренированных и тренированных людей на выполнение однократной физической нагрузки, например пробегание с максимальной скоростью дистанции 400 м. Сразу после начала работы наблюдаются резкие сдвиги в деятельности функциональных систем и механизмов, которые к концу работы достигают высоких значений (табл. 2). У неподготовленного человека эти сдвиги при выполнении аналогичной работы ниже, чем у квалифицированного спортсмена, однако также могут достигать существенных значений. Примером срочной адаптации могут также служить данные о перераспределении кровотока при физических нагрузках (табл. 3).

Таблица 1

Функциональные резервы лиц (мужчины), не занимающихся спортом, и спортсменов высокой квалификации

Показатель не занимающиеся спортом Спортсмен высокой к квалификации при сдвигив покоепредельной(количествов покоепрндельной(количествонагрузкераз)нагрузкераз)Жизненная емкость легких, мл BTPS4000--6500--Объем сердца, см3700--1150--Потребление кислорода, мл-кг-1-мин-14,545,0103,87630Максимальный кислородный долг, мл-5600--22 000-Минутный объем кровообращения, л5,824,54,24,24210Продолжительность работы на уровне-101201290 % VO2max, мин

Таблица 2

Реакция организма человека (мужчины, возраст 18-20 лет) на пробегание с максимальной скоростью дистанции 400 м (Амосов, Бендет, 1989)

ПоказательНетренированные спортсменыТренированные спортсмены в покоепосле нагрузкив покоепосле нагрузкиЧСС, уд-мин-17018055210Вентиляция легких, л10758140Минутный объем кровообращения, л6204,530Потребление кислорода, мл-кг-1-мин-1445470Таблица 3

Распределение кровотока в состоянии покоя и при физических нагрузках различной интенсивности (Амосов, Бендет, 1989)

ПокойФизическая нагрузкаКровообращение%легкаясредняямаксимальнаямл*мин мл-мин"1%мл-мин"1%мл-мин"1%Органы брюшной полости14002411001260033001Почки1100199001060032501Венечные сосуды25043504750411004Мышцы12002145004712 5007122 00088Другие органы18503226502730501914506Итого5800100950010017 50010025 100100