Общая характеристика адаптации

Рассматривая физическое воспитание как процесс целенаправленного изменения функционального состояния организма человека, необходимо учитывать основные биологические закономерности его жизнедеятельности, которые объясняют приспосабливаемость к изменяющимся условиям окружающей среды – “гомеостаз” и “адаптацию”. Гомеостаз и адаптация обеспечивают “биологическую надёжность“ индивидуального развития человека.

Под надёжностью биологической системы принято понимать такой уровень регулирования процессов в организме, при котором обеспечивается их оптимальное протекание с экстренной мобилизацией и взаимозаменяемостью, гарантирующей приспособление к новым условиям, и с быстрым возвратом к исходному уровню.

Согласно этой концепции, естественное развитие человека проходит при наличии запаса жизненных возможностей. Эти резервные возможности обеспечивают развитие и оптимальное течение жизненных процессов при изменяющихся условиях внешней среды. Так, в крови человека в 500 раз больше тромбина (вещество, вызывающее свёртывание), чем надо для свёртывания крови; стенки сонной артерии способны выдержать давление 20 атмосфер, тогда как давление крови не превышает 1/5 атмосферы.

Гомеостаз и адаптация объясняют функционирование организма человека как саморегулирующейся системы.

Гомеостаз (“гомеос” – одинаковый, “стаз” – состояние) заключается в том, что организм, противодействуя внешним влияниям, стремится сохранить постоянство ряда наиболее существенных для него показателей внутренней среды в пределах биологически доступных границ.

Примером может служить терморегуляция в организме. Клетки организма человека могут нормально функционировать в довольно узких температурных границах 36 – 38 градусов. Однако человек живёт в условиях полярного климата при температуре минус 40 градусов и может париться в сауне при температуре плюс 120 градусов. Это объясняется тем, что в организме человека регулируется его теплообмен с окружающей средой. При пониженной температуре внешней среды теплообразование внутри организма увеличивается, а теплоотдача уменьшается. Постоянство обеспечивается изменением деятельности органов кровообращения и потоотделения.

Во всех случаях постоянство одних показателей внутренней среды обеспечивается изменением в деятельности других обслуживающих органов и систем. Роль различных органов и систем в сохранении гомеостаза различна.

Важнейшая роль в этом процессе принадлежит нервной системе. Чутко реагируя на различные изменения внешней и внутренней среды, она так изменяет деятельность органов и систем, что предупреждает неблагоприятные сдвиги, которые могли бы произойти в организме под влиянием внешней среды.

Явление гомеостаза имеет громадное биологическое значение. Оно расширяет круг условий внешней среды, в которой может выжить живой организм.

Однако постоянство одних показателей обеспечивается приспособительным изменением других.

Адаптация – процесс приспособления строения и функции организмов и их органов к условиям среды.

Выделяют генотипическую и фенотипическую адаптацию.

Генотипическая адаптация, лежащая в основе эволюции, представляет собой процесс приспособления к условиям среды путём наследственных изменений и естественного отбора. Она лежит в основе эволюционного учения – совокупности представлений о механизмах и закономерностях исторических изменений в живой природе.

Фенотипическая адаптация представляет собой приспособительный процесс, развивающийся у отдельной особи в течение жизни в ответ на воздействие факторов окружающей среды.

В адаптации можно выделить следующие свойства: специфичность; перекрёстность; адекватность.

Специфичность адаптации заключается в стремлении организма к наивысшей приспособленности к конкретному раздражителю. Из этого следует, что можно, при соблюдении определённых правил, вынудить организм приспосабливаться к любому произвольно взятому воздействию. Подбирая одно или несколько воздействий и регулируя их силу, частоту и количество повторений, можно управлять жизнедеятельностью организма. При этом будет использоваться стремление организма как саморегулирующей системы к наивысшей степени приспособленности к конкретной деятельности.

Процесс физического воспитания в узком аспекте можно рассматривать как процесс управления адаптацией организма человека. Практически это значит, что организм человека будет точно приспосабливаться именно к тому упражнению, которое многократно повторяется. Этот процесс может идти как в направлении образования и совершенствования умений и навыков, так и в направлении развития физических качеств.

Перекрёстность адаптации заключается в том, что факторы окружающей среды (гипоксия, холод, физическая нагрузка и т.д.) вызывают однотипные сдвиги в функциональных системах организма. Таким образом, адаптируясь, например, к условиям физической нагрузки, можно приобрести повышенную резистентность к воздействию холода. Различные факторы среды, к которым адаптируется организм различными способами в результате приводят к дефициту АТФ, креатинфосфата, увеличению потенциала фосфорилирования и активации гликолиза. Эти изменения ведут к адаптации генетического аппарата клеток, в результате которого увеличивается синтез нуклеиновых кислот и белков, в том числе и митохондрий. Активизация образования митохондрий увеличивает их мощность и, таким образом, ресинтез АТФ на единицу массы клетки. Активизация других клеточных структур увеличивает общую массу клеток, уменьшая тем самым функциональную нагрузку, которая приходится на единицу массы клеточных образований. Вследствие этого снижается использование АТФ на единицу массы клетки. Активизация генетического аппарата клетки, вызванная дефицитом энергии, устраняет этот дефицит и данный механизм саморегуляции становится основой перкрёстной адаптации, выражающейся в увеличении мощности энергетического субстрата организма и способности противостоять нескольким различным факторам окружающей среды.

В результате систематических занятий физическими упражнениями у человека в процессе адаптации происходит увеличение физиологических резервов организма и повышение реактивности систем иммунитета, а также устойчивости к перепадам температуры окружающей среды и т.п.

Адекватность адаптации заключается в том, что изменения в организме человека происходят только в тех случаях, когда сила внешних воздействий не превышает границ физиологических возможностей регулирующих и обслуживающих систем организма. На непривычные по характеру или чрезмерные по силе воздействия организм не всегда в состоянии ответить приспособительными изменениями, которые обеспечили бы постоянство внутренней среды. Например, большие физические и эмоциональные нагрузки, купание в очень холодной воде могут привести к кратковременному или длительному разладу в жизнедеятельности организма. Если воздействие не превышает потенциальные возможности организма, то прекращению кратковременного возмущающего воздействия функциональные системы организма возвращаются к уровню обычной жизнедеятельности. При продолжительном и значительном возмущающем воздействии превышающем адаптационные возможности организма происходит трансформация адаптации в болезнь, которая может рассматриваться как срыв адаптации.

Однако, если незнакомые для организма, но не превышающие его физиологических возможностей в данный момент воздействия повторяются длительное время и достаточно часто, регуляторные механизмы и обеспечивающие системы совершенствуются в направлении организации более быстрых и лучших приспособительных реакций. Организм приобретает способность отвечать адекватными реакциями на более сильные и длительные внешние воздействия. Причём, можно выделить два вида приспособительных изменений: срочный адаптационный эффект и накопительный (кумулятивный) эффект.

Срочной адаптацией называются непрерывно протекающие приспособительные изменения, возникающие в ответ на непрерывно меняющиеся изменения внешней среды. Например. Реакция ЧСС на физическую нагрузку является результатом срочной приспособительной адаптации.

Накопительный (кумулятивный) эффект возникает при повторении с определённой частотой оптимальных по силе раздражителей. Накопительная (кумулятивная) адаптация характеризуется повышением функциональных резервов в результате серьёзных структурных перестроек органов и тканей, значительной экономизацией функций, повышением подвижности и устойчивости деятельности функциональных систем, налаживанием рациональных и гибких взаимосвязей двигательной и вегетативной функций.

Формирование накопительной (кумулятивной) адаптации имеет свои закономерности и имеет следующие стадии:

*систематическая мобилизация функциональных ресурсов организма в процессе выполнения тренировочных программ определённой направленности для стимуляции механизмов долговременной адаптации на основе суммирования эффектов многократно повторяющейся срочной адаптации;

*происходит интенсивное протекание структурных и функциональных преобразований в органах и тканях на фоне планомерно возрастающих и систематически повторяющихся физических нагрузок. В конце этой стадии наблюдается необходимая гипертрофия органов, слаженность деятельности различных звеньев и механизмов, обеспечивающих эффективную деятельность функциональных систем в новых условиях;

*стадия устойчивой долговременной адаптации, выражающаяся в наличии необходимого резерва для обеспечения нового уровня стабильного функционирования функциональных систем организма;

*при нерационально построенном тренировочном процессе, неполноценном питании и восстановлении может происходить “изнашивание” отдельных компонентов функциональных систем.

В процессе накопительной (кумулятивной) адаптации организм человека способен одновременно адаптироваться к нескольким параллельным программам воздействия. Каждой внешней программе воздействия соответствует внутренняя программа приспособления. Программы могут реализовываться независимо одна от другой, подкреплять или подавлять одна другую. Организм человека за счёт саморегуляции приспосабливается к наиболее сильной, опасной для жизни программе и может подавлять менее значимую на конкретный момент. В процессе физического воспитания и спортивной тренировки необходимо не только методически правильно осуществлять каждую локальную программу (развитие силы, быстроты, выносливости и т.п.), но и соблюдать правильное соотношение между величиной воздействия каждой из параллельно идущих программ. Продолжительная однонаправленная тренировка, систематически предъявляющая высокие требования к определённой функциональной системе, часто связана со снижением морфофункциональных возможностей других систем и может привести к деадаптации. Например, преимущественное кровоснабжение мышечных групп за счёт других органов может привести к серьёзным нарушениям функционирования этих органов.

В тренировке спортсменов высокого класса, специализирующихся в видах спорта, связанных с проявлением выносливости, ежедневный объём работы аэробной направленности достигает 4 – 6 часов и составляет около 20% времени суток. Такие тренировки, приводя к резкому приросту возможностей аэробной системы энергообеспечения, одновременно нередко приводят к уменьшению массы и количества клеток в печени, почках, надпочечниках, функциональным нарушениям высшей нервной деятельности, нарушается функция пищеварения в форме спазмов пищевода, желудка, кишок, язвенных поражений.

При прекращении тренировок или использовании низких нагрузок, не способных обеспечивать поддержание достигнутого уровня приспособительных изменений, происходит процесс противоположный адаптации – деадаптация. Явление деадаптации связано со способностью организма человека устранять неиспользуемые структуры, благодаря чему возможно использование высвободившихся структурных ресурсов в других системах организма.

Процесс деадаптации протекает разновременно по отношению к перестройкам различных функциональных систем. После полного прекращения физических нагрузок аэробные возможности организма и следовательно выносливость угасают относительно быстро. Так результаты исследований показывают, что уровень адаптации, приобретённый в процессе пятилетней тренировки на выносливость, может быть утрачен в течение 6 – 8 недель. Гипертрофия мышечной ткани, являющаяся следствием силовой тренировки, исчезает в 2 – 3 раза медленнее, чем возникает.

Отмечается также, что чем быстрее формируется адаптация, тем сложнее удерживается достигнутый уровень и тем быстрее она утрачивается после прекращения тренировки.