Предела увеличения дыхания (так называемой максимальной вентиляции легких) нельзя достигнуть при мышечной работе. Настоящий максимум получается только при произвольном учащении и углублении дыхания в течение 15—20 секунд. Затем результат пересчитывается на минуту. Величину максимальной вентиляции легких, так же как и жизненную емкость, удается измерить только у достаточно больших детей, после того как ребенок окажется в состоянии понять и выполнить подобное задание. Иногда пользуются также понятием о резерве дыхания, т.е. о разнице между максимальной вентиляцией (пределом) и минутным объемом дыхания в данных условиях наблюдения.

Предел дыхания увеличивается с возрастом. По результатам одного из подобных исследований, максимальная вентиляция легких оказалась в 6 лет равна в среднем 42 л/мин, в 10 лет – 48 л/мин, а в 14 лет – уже 68 л/мин (М.А. Шалков). Для оценки максимальной вентиляции принято сравнивать результаты измерения с должными величинами, рассчитанными по различным формулам. В таких формулах исходят из возможного углубления дыхания, т. е. жизненной емкости легких и оптимального (для достижения предела) учащения дыхания. Формула Дембо позволяет определить максимальную вентиляцию легких в литрах. Она равна половине должной жизненной емкости легких в литрах, умноженной на 35. Чем больше у данного лица предел дыхания при произвольной гипервентиляции, тем больше при прочих равных условиях можно увеличить вентиляцию и при мышечной работе. У юных спортсменов предел дыхания оказывается больше, чем у их нетренированных сверстников и часто достигает 150—200% от должной величины. В табл. 2.4 представлены средние данные одного из подобных исследований, проведенного у школьников в возрасте 10—16 лет.

Легочная вентиляция обеспечивает обмен газов между атмосферой и альвеолами. Чем моложе дети, тем меньше у них процент углекислого газа и тем больше процент кислорода в выдыхаемом и в альвеолярном воздухе. Соответственно меньше также процент использования кислорода (табл. 2.5). Это значит, что у маленьких детей легочная вентиляция менее эффективна, чем у взрослых. На один и тот же объем потребленного кислорода и выделяемого углекислого газа ребенку нужно больше вентилировать легкие, чем взрослым людям. Эту зависимость удобно выразить величиной так называемого дыхательного эквивалента, равного частному от деления минутного объема дыхания на потребление кислорода в минуту, умноженному на 10. По данным М.А. Шалкова, он уменьшается с 3,8 в 1-й месяц жизни до 2,4 в 14 лет.

Низкую эффективность вентиляции у маленьких детей можно объяснить, по-видимому, их частым и поверхностным дыханием. При поверхностном дыхании относительно большую долю дыхательного объема составляет объем «мертвого» пространства. Вследствие этого альвеолярная вентиляция, т.е. воздух, фактически участвующий в газообмене, составляет относительно меньшую часть минутного объема.

В результате выдыхаемый воздух состоит в большей степени из воздуха «мертвого» пространства, т.е. из атмосферного воздуха, и в нем меньше оказывается процент выделения углекислого газа и процент использования кислорода из данного объема дыхания.

В зависимости от состояния ребенка вентиляция может быть более или менее эффективной. Многие юные спортсмены вентилируют свои легкие эффективнее, чем их нетренированные сверстники. У спортсменов часто бывают относительно более высокие проценты выделения углекислого газа и использования кислорода, чем у детей, не занимающихся спортом. Однако при систематическом изучении многих юных спортсменов обнаруживается, что эффективность вентиляции у них может не отличаться от уровня нетренированных сверстников. Повышение обмена при мышечной работе обычно приводит к тому, что полнее используется вентилирующий легкие воздух. При утомлении или в случаях, когда работа слишком тяжела для недостаточно тренированного ребенка, выделение углекислого газа и использование кислорода, наоборот, снижаются.

Развитие организма происходит при постоянной адаптации его к воздействию внешней среды, выработке необходимых приспособительных механизмов, обеспечивающих эффективное функционирование всех органов и систем человека. На этой основе физиологические изменения, связанные, например, с физическими упражнениями, происходят задолго до их выполнения в результате деятельности нервной системы, которая регулирует изменения как физиологических функций, так и волевых усилий.

Основные свойства нервной системы являются врожденными и, следовательно, во многом предопределяют ее двигательные возможности (З.И. Бирюкова). Эти особенности нервной системы создают определенные предпосылки к занятиям тем или иным видом спорта. Например, тяжелоатлета высокого класса отличают высокая подвижность и быстрота реакции, способность к максимальной концентрации нервных процессов при выполнении подъема штанги, особенно предельных весов. Однако под воздействием внешних факторов тип нервной деятельности (генотип) может существенно измениться, образуя фенотип, включающий в себя как приобретенные, так и выработанные свойства.

Скоростно-силовые упражнения улучшают способность дифференцировать раздражители и повышают возбудимость нервных центров у 12—14-летних подростков (НА. Фомин, В.П. Филин, 1972). Известно также, что в период полового созревания (у мальчиков с 12 до 16 лет) наблюдается общее повышение возбудимости центральной нервной системы. Все словесные и двигательные реакции могут сопровождаться излишними движениями рук, ног и туловища. В поведении подростков отмечается явное преобладание возбуждения над торможением. Часто ответная реакция по своей силе и характеру оказывается не адекватной вызывающим ее раздражителям. Речь подростков замедляется, ответы на вопросы, как правило, становятся лаконичными, стереотипными, словарный запас как бы обедняется. Нередко приходится задавать дополнительные вопросы, чтобы получить полный ответ на заданный вопрос. Имеются экспериментальные доказательства того, что ответная реакция на словесные раздражители у подростков более замедленна, чем реакция на зрительный или звуковой раздражитель (П.П. Балевский). В связи с этим для начинающих штангистов необходимо применять различные методы обучения – как словесные, так и с наглядным показом.

Следует иметь в виду, что мозг подростка находится в неблагоприятных условиях питания и снабжения кислородом в связи с тем, что рост сердечно-сосудистой системы отстает от роста тела. Кроме того, в связи с повышением функций мозгового вещества надпочечников увеличивается содержание адреналина в крови, что приводит к сужению кровеносных сосудов. Данные особенности развития являются иногда причиной возникновения у юных спортсменов во время тренировок легкого утомления даже при небольших нагрузках и нередко головных болей.

Подростковый возраст – это период перестройки организма, вызывающей значительное напряжение всей нервной деятельности, требующей разумного и бережного отношения взрослых к юным спортсменам.