Способность организма быстро приспосабливаться  к изменениям окружающей среды реализуется  благодаря специальным образованиям - рецепторам, которые, обладая строгой специфичностью, трансформируют внешние раздражители (звук, температуру, свет, давление) в нервные импульсы, поступающие по нервным волокнам в центральную нервную систему. Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро- (внешние) и интеро- (внутренние) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, которая называется анализатором. Анализатор состоит из трех отделов - рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге.

   Высшим  отделом анализатора является корковый отдел. Перечислим названия анализаторов, о роли которых в жизнедеятельности  человека многим известно. Это кожный анализатор (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чувствительность); двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках возбуждаются под влиянием давления и растяжения); вестибулярный (расположен во внутреннем ухе и воспринимает положение тела в пространстве); зрительный (свет и цвет); слуховой (звук); обонятельный (запах); вкусовой (вкус); висцеральный (состояние ряда внутренних органов).

   Железы внутренней секреции, или эндокринные железы (рис. 2.13), вырабатывают особые биологические вещества - гормоны. Термин "гормон" происходит от греческого "hormo" - побуждаю, возбуждаю. Гормоны обеспечивают гуморальную (через кровь, лимфу, межтканевую жидкость) регуляцию физиологических процессов в организме, попадая во все органы и ткани. Часть гормонов продуцируется только в определенные периоды, большинство же - на протяжении всей жизни человека. Они могут тормозить или ускорять рост организма, половое созревание, физическое и психическое развитие, регулировать обмен веществ и энергии, деятельность внутренних органов. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидные, зобную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и ряд других.

   Некоторые из перечисленных желез вырабатывают кроме гормонов еще секреторные вещества (например, поджелудочная железа участвует в процессе пищеварения, выделяя секреты в двенадцатиперстную кишку; продуктом внешней секреции мужских половых желез - яичек являются сперматозоиды и т.д.). Такие железы называют железами смешанной секреции.

   Гормоны, как вещества высокой биологической  активности, несмотря на чрезвычайно  малые концентрации в крови способны вызывать значительные изменения в  состоянии организма, в частности  в осуществлении обмена веществ  и энергии. Они обладают дистанционным  действием, характеризуются специфичностью, которая выражается в двух формах: одни гормоны (например, половые) влияют только на функцию некоторых органов  и тканей, другие управляют лишь определенными изменениями в  цепи обменных процессов и в активности регулирующих эти процессы ферментов. Гормоны сравнительно быстро разрушаются  и для поддержания их определенного  количества в крови необходимо, чтобы  они неустанно выделялись соответствующей  железой. Практически все расстройства деятельности желез внутренней секреции вызывают понижение общей работоспособности  человека. Функция эндокринных желез  регулируется центральной нервной  системой, нервное и гуморальное  воздействие на различные органы, ткани и их функции представляют собой проявление единой системы  нейрогуморальной регуляции функций  организма.

Внешняя среда и ее воздействие на организм 
и жизнедеятельность человека

   На человека воздействуют различные факторы окружающей среды. При изучении многообразных видов его деятельности не обойтись без учета влияния природных факторов (барометрическое давление, газовый состав и влажность воздуха, температура окружающей среды, солнечная радиация - так называемая физическая окружающая среда), биологических факторов растительного и животного окружения, а также факторов социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека.

   Из  внешней среды в организм поступают  вещества, необходимые для его  жизнедеятельности и развития, а  также раздражители (полезные и вредные), которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм путем взаимодействия функциональных систем всячески стремится  сохранить необходимое постоянство  своей внутренней среды.

   Деятельность  всех органов и их систем в целостном  организме характеризуется определенными  показателями, имеющими те или иные диапазоны колебаний. Одни константы  стабильны и довольно жесткие (например, рН крови 7,36-7,40, температура тела - в пределах 35- 42ºС), другие и в норме отличаются значительными колебаниями (например, ударный объем сердца - количество крови, выбрасываемой за одно сокращение - 50-200 см³). Низшие позвоночные, у которых регуляция показателей, характеризующих состояние внутренней среды, несовершенна, оказываются во власти факторов окружающей среды. Например, лягушка, не обладая механизмом, регулирующим постоянство температуры тела, дублирует температуру внешней среды настолько, что зимой все жизненные процессы у нее затормаживаются, а летом, оказавшись вдалеке от воды, она высыхает и гибнет. В процессе филогенетического развития высшие животные, в том числе и человек, как бы сами себя поместили в теплицу, создав свою стабильную внутреннюю среду и обеспечив тем самым относительную независимость от внешней среды.

   Природные и социально-биологические факторы, влияющие на организм человека, неразрывно связаны с вопросами экологического характера. Экология (греч. oikos - дом, жилище, родина + logos - понятие, учение) - это и область знания, и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. Экология рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и с неживыми компонентами природы Земли (ее биосферы). Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, проблемы сохранения и укрепления здоровья. Человек зависит от условий среды обитания точно так же, как природа зависит от человека. Между тем влияние производственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы, почвы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование самого человека. К примеру, в крупных городах значительно ухудшается естественная среда обитания, нарушаются ритм жизни, психоэмоциональная ситуация труда, быта, отдыха, меняется климат. В городах интенсивность солнечной радиации на 15-20% ниже, чем в прилегающей местности, зато среднегодовая температура выше на 1-2ºС, менее значительны суточные и сезонные колебания, ниже атмосферное давление, загрязненный воздух. Все эти изменения оказывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и психическое здоровье человека. Около 80% болезней современного человека - результат ухудшения экологической ситуации на планете. Экологические проблемы напрямую связаны с процессом организации и проведения систематических занятий физическими упражнениями и спортом, а также с условиями, в которых они происходят. 

Функциональная активность человека и взаимосвязь 
физической и умственной деятельности

   Функциональная  активность человека характеризуется  различными двигательными актами: сокращением  мышцы сердца, передвижением тела в пространстве, движением глазных  яблок, глотанием, дыханием, а также  двигательным компонентом речи, мимики.

   На  развитие функций мышц большое влияние  оказывают силы гравитации и инерции, которые мышца вынуждена постоянно  преодолевать. Важную роль играют время, в течение которого развертывается мышечное сокращение, и пространство, в котором оно происходит.

   Предполагается  и целым рядом научных работ  доказывается, что труд создал человека. Понятие "труд" включает различные  его виды. Между тем существуют два основных вида трудовой деятельности человека - физический и умственный труд и их промежуточные сочетания.

   Физический труд - это вид деятельности человека, особенности которой определяются комплексом факторов, отличающих один вид деятельности от другого, связанного с наличием каких-либо климатических, производственных, физических, информационных и тому подобных факторов. Выполнение физической работы всегда связано с определенной тяжестью труда, которая определяется степенью вовлечения в работу скелетных мышц и отражающая физиологическую стоимость преимущественно физической нагрузки. По степени тяжести различают физически легкий труд, средней тяжести, тяжелый и очень тяжелый. Критериями оценки тяжести труда служат эргометрические показатели (величины внешней работы, перемещенных грузов и др.) и физиологические (уровни энергозатрат, частота сердечных сокращений, иные функциональные изменения).

   Умственный труд - это деятельность человека по преобразованию сформированной в его сознании концептуальной модели действительности путем создания новых понятий, суждений, умозаключений, а на их основе - гипотез и теории. Результат умственного труда - научные и духовные ценности или решения, которые посредством управляющих воздействий на орудия труда используются для удовлетворения общественных или личных потребностей. Умственный труд выступает в различных формах, зависящих от вида концептуальной модели и целей, которые стоят перед человеком (эти условия определяют специфику умственного труда). К неспецифическим особенностям умственного труда относятся прием и переработка информации, сравнение полученной информации с хранящейся в памяти человека, ее преобразование, определение проблемной ситуации, путей разрешения проблемы и формирование цели умственного труда. В зависимости от вида и способов преобразования информации и выработки решения различают репродуктивные и продуктивные (творческие) виды умственного труда. В репродуктивных видах труда используются заранее известные преобразования с фиксированными алгоритмами действий (например, счетные операции), в творческом труде алгоритмы либо вообще неизвестны, либо даны в неясном виде.

   Оценка  человеком себя как субъекта умственного  труда, мотивов деятельности, значимости цели и самого процесса труда составляет эмоциональную составляющую умственного  труда. Эффективность его определяется уровнем знаний и возможностью их осуществить, способностями человека и его волевыми характеристиками. При высокой напряженности умственного  труда, особенно если она связана  с дефицитом времени, могут возникать  явления умственной блокады (временное  торможение процесса умственного труда), которые предохраняют функциональные системы центральной нервной  системы от разобщения.

   Одна из важнейших характеристик личности - интеллект. Условием интеллектуальной деятельности и ее характеристикой служат умственные способности, которые формируются и развиваются в течение всей жизни. Интеллект проявляется в познавательной и творческой деятельности, включает процесс приобретения знаний, опыт и способность использовать их на практике.

   Другой, не менее важной стороной личности является эмоционально-волевая сфера, темперамент и характер. Возможность  регулировать формирование личности достигается  тренировкой, упражнением и воспитанием. А систематические занятия физическими  упражнениями, и тем более учебно-тренировочные  занятия в спорте оказывают положительное  воздействие на психические функции, с детского возраста формируют умственную и эмоциональную устойчивость к  напряженной деятельности. Многочисленные исследования по изучению параметров мышления, памяти, устойчивости внимания, динамики умственной работоспособности в процессе производственной деятельности у адаптированных (тренированных) к систематическим физическим нагрузкам лиц и у неадаптированных (нетренированных) свидетельствуют, что параметры умственной работоспособности прямо зависят от уровня общей и специальной физической подготовленности. Умственная деятельность будет в меньшей степени подвержена влиянию неблагоприятных факторов, если целенаправленно применять средства и методы физической культуры (например, физкультурные паузы, активный отдых и т.п.).

   Учебный день студентов насыщен значительными  умственными и эмоциональными нагрузками. Вынужденная рабочая поза, когда  мышцы, удерживающие туловище в определенном состоянии, долгое время напряжены, частые нарушения режима труда и  отдыха, неадекватные физические нагрузки - все это может служить причиной утомления, которое накапливается  и переходит в переутомление. Чтобы этого не случилось, необходимо один вид деятельности сменять другим. Наиболее эффективная форма отдыха при умственном труде - активный отдых  в виде умеренного физического труда  или занятий физическими упражнениями.

   В теории и методике физического воспитания разрабатываются методы направленного  воздействия на отдельные мышечные группы и на целые системы организма. Проблему представляют средства физической культуры, которые непосредственно влияли бы на сохранение активной деятельности головного мозга человека при напряженной умственной работе.

   Занятия физическими упражнениями заметно  влияют на изменение умственной работоспособности  и сенсомоторики у студентов первого курса, в меньшей степени у студентов второго и третьего курсов. Первокурсники больше утомляются в процессе учебных занятий в условиях адаптации к вузовскому обучению. Поэтому для них занятия по физическому воспитанию - одно из важнейших средств адаптироваться к условиям жизни и обучения в вузе. Занятия физической культурой больше повышают умственную работоспособность студентов тех факультетов, где преобладают теоретические занятия, и меньше - тех, в учебном плане которых практические и теоретические занятия чередуются.

   Большое профилактическое значение имеют и  самостоятельные занятия студентов  физическими упражнениями в режиме дня. Ежедневная утренняя зарядка, прогулка или пробежка на свежем воздухе благоприятно влияют на организм, повышают тонус  мышц, улучшают кровообращение и газообмен, а это положительно влияет на повышение  умственной работоспособности студентов. Важен активный отдых в каникулы: студенты после отдыха в спортивно-оздоровительном  лагере начинают учебный год, имея более  высокую работоспособность.

Утомление при физической и  умственной работе. 
Восстановление.

   Любая мышечная деятельность, занятия физическими  упражнениями, спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и  поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен  веществ и энергии, что положительным  образом сказывается на умственной и физической работоспособности  человека. Однако при увеличении физической или умственной нагрузки, объема информации, а также интенсификации многих видов  деятельности в организме развивается  особое состояние, называемое утомлением.

   Утомление - это функциональное состояние, временно возникающее под влиянием продолжительной и интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности. Утомление проявляется в том, что уменьшается сила и выносливость мышц, ухудшается координация движений, возрастают затраты энергии при выполнении работы одинакового характера, замедляется скорость переработки информации, ухудшается память, затрудняется процесс сосредоточения и переключения внимания, усвоения теоретического материала. Утомление связано с ощущением усталости, и в то же время оно служит естественным сигналом возможного истощения организма и предохранительным биологическим механизмом, защищающим его от перенапряжения. Утомление, возникающее в процессе упражнения, это еще и стимулятор, мобилизующий как резервы организма, его органов и систем, так и восстановительные процессы.