Физиологическая характеристика циклических видов спорта. Механизмы энергообеспечения, кардиореспираторные особенности, изменения в крови, факторы утомления

Аэробные упражнения. Мощность нагрузки в этих упражнениях такова, что энергообеспечение рабочих мышц может происходить (главным образом или исключительно) за счет окислительных (аэробных) процессов, связанных с непрерывным потреблением организмом и расходованием работающими мышцами кислорода. Поэтому мощность в этих упражнениях можно оценивать по уровню (скорости) дистанционного потребления О2. Если дистанционное потребление О2 соотнести сопредельной аэробной мощностью у данного человека (т. е. с его индивидуальным МПК, или " кислородным потолком"), то можно получить представление об относительной, аэробной физиологической мощности выполняемого им упражнения. По этому показателю среди аэробных циклических упражнений выделяются пять групп (см. схему на стр. 14). 1. упражнения максимальной аэробной мощности (95-100% МПК); 2. упражнения околомаксимальной аэробной мощности (85-90% МПК); 3. упражнения субмаксимальной аэробной мощности (70-80% МПК); 4. упражнения средней аэробной мощности (55- 65%'отМПК); 5. упражнения малой аэробной мощности (50% от МПК и менее). Общая энергетическая характеристика аэробных циклических упражнений приводится в табл. 6. Рис. 7. Частота сердечных сокращений перед началом, во время и после бега на 200 и 400 м 14 Ведущими физиологическими системами и механизмами, определяющими успешность выполнения аэробных циклических упражнений, служат функциональные возможности кислородтранспортной системы и аэробные возможности рабочих мышц. По мере снижения мощности этих упражнений (увеличения предельной продолжительности) уменьшается доля анаэробного (гликолитического) компонента энергопродукции. Соответственно снижаются концентрация лактата в крови (см. рис. 6) и прирост концентрации глюкозы в крови - степень гипергликемии). При упражнениях длительностью в несколько десятков минут гипергликемии вообще не наблюдается (см. рис. б). Более того, в конце таких упражнений может отмечаться снижение концентрации глюкозы в крови (гипогликемия). Таблица 6. Энергетическая и эргометрическая характеристики аэробных циклических спортивных упражнений Соотношение трех энергетических, систем, % Группа Дистанционное потребление О2, % от МПК фосфагенная + лактацидная лактацидная + кислородная кислородная Главные энергетические субстраты* Рекордная мощность, кал/мин Рекордная продолжительность, мин Максимальной аэробной мощности 95-100 20 55-40 25-40 Мышечный гликоген 25 3- 10 Околомаксимальной аэробной мощности 85- 90 10-5 20-15 70-80 Мышечный гликоген, жиры и глюкоза крови 20 10- 30 Субмаксимальной аэробной мощности 70-80 5 95 Мышечный гликоген, жиры и глюкоза крови 17 30-120 Средней аэробной мощности 55-65 2 98 Жиры, мышечный гликоген и глюкоза крови 14 120-240 Малой аэробной мощности 50 и ниже 100 Жиры, мышечный гликоген 'И глюкоза крови 12 и ниже > 240 * Перечисляются в порядке значимости (удельного вклада). Чем больше мощность аэробных упражнений, тем выше концентрация катехоламинов в крови (рис. 8) и гормона роста (см. рис. 6). Наоборот, по мере снижения мощности нагрузки содержание в крови таких гормонов, как глюкагон и кортизол, увеличивается, а содержание инсулина уменьшается (см. рис. 6). С увеличением продолжительности аэробных упражнений повышается температура тела, что предъявляет повышенные требования к системе терморегуляции. Упражнения максимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением кислорода 95-100% от индивидуального МПК) - это упражнения, в которых преобладает аэробный компонент энергопродукции - он составляет до. 60- 70%. Однако энергетический вклад анаэробных (преимущественно гликолитических) процессов еще очень значителен. Основным энергетическим субстратом при выполнении этих упражнений служит мышечный гликоген, который расщепляется как аэробным, так и анаэробным путем (в последнем случае с образованием большого количества молочной кислоты). Предельная Рис. 8. Концентрация адреналина, норадреналина и лактата в плазме крови, ЧСС и скорость потребления О2 у нетренированных мужчин и спортсменов при разных абсолютных (слева) и относительных аэробных нагрузках (по М. Леману и др., 1981) 15 продолжительность таких упражнений - 3-10 мин. К соревновательным упражнениям этой группы относятся: бег на 1500 и 3000 м, бег на 3000 и 5000 м на коньках, плавание на 400 и 800 м, академическая гребля (классические дистанции), заезды на 4 км на велотреке. Через 1, 5-2 мин после начала упражнений достигаются максимальные для данного человека ЧСС, систолический объем крови и сердечный выброс, рабочая ЛВ, скорость потребления О2 (МПК). По мере продолжения упражнения ЛВ, концентрация в крови лактата и катехоламинов продолжает нарастать. Показатели работы сердца и скорость потребления О2 либо удерживаются на максимальном уровне (при состоянии высокой тренированности), либо начинают несколько снижаться. После окончания упражнения концентрация лактата в крови Достигает 15-25 ммоль/л в обратной зависимости от предельной продолжительности упражнения и в прямой - от квалификации-спортсмена (спортивного результата). Ведущие физиологические системы и механизмы - общие для всех аэробных упражнений; кроме того, существенную роль играет мощность лактацидной (гликолитической) энергетической системы рабочих мышц. Упражнения околомаксимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 85-95% от индивидуального МПК) - это упражнения, при выполнении которых до 90% всей знергопродукции обеспечивается окислительными (аэробными) реакциями в рабочих мышцах. В качестве субстратов окисления используются в большей мере углеводы, чем жиры (дыхательный коэффициент около 1, 0). Главную роль играют гликоген рабочих мышц и в меньшей степени - глюкоза крови (на второй половине дистанции). Рекордная продолжительность упражнений до 30 мин. К этой группе относятся: бег на дистанциях 5000 и 10 000 м, плавание на дистанции 1500 м, бег на лыжах до 15 км и на коньках на 10 000 м. В процессе выполнения упражнений ЧСС находится на уровне 90-95%, ЛВ - 85-90% от индивидуальных максимальных значений. Концентрация лактата в крови после упражнения у высококвалифицированных спортсменов - около 10 ммоль/л. В процессе выполнения упражнения происходит существенное повышение температуры тела - до 39°. Упражнения субмаксимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 70-80% от индивидуального МПК) - это упражнения при выполнении которых более 90% всей энергии образуется аэробным путем. Окислительному расщеплению подвергаются в несколько большей степени, углеводы, чем жиры (дыхательный коэффициент примерно 0, 85-0, 90). Основными энергетическими субстратами служат гликоген мышц, жиры рабочих мышц и крови и (по мере продолжения работы) глюкоза крови. Рекордная продолжительность упражнений - до 120 мин. В эту группу входят: бег на 30 км и более (включая марафонский бег), лыжные гонки на 20-50 км, спортивная ходьба до 20 км. На протяжении упражнения ЧСС находится на уровне 80-90%, а ЛВ - 70-80% от максимальных значений для данного спортсмена. Концентрация лактата в крови обычно не превышает 4 ммоль/л. Она заметно увеличивается только в начале бега или в результате длительных подъемов. На протяжении выполнения этих упражнений температура тела может достигать 39-40°. Ведущие физиологические системы и механизмы - общие для всех аэробных упражнений и, кроме того, емкость кислородной (окислительной) системы, которая зависит в наибольшей мере от запасов гликогена в рабочих мышцах, и печени и от способности мышц к повышенной длительной утилизации (окислению) жиров. Упражнения средней аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 55-65% от индивидуального МПК) - это упражнения, при выполнении которых почти вся энергия рабочих мышц обеспечивается аэробными процессами. Основным энергетическим субстратом служат жиры рабочих мышц и крови, углеводы играют относительно меньшую роль (дыхательный коэффициент около 0, 8). Предельная продолжительность упражнения - до нескольких часов. К упражнениям этой группы относятся: спортивная ходьба на 50 км, лыжные гонки на сверхдлинные дистанции (более 50 км). Кардиореспираторные показатели не превышают 60-75% от максимальных для данного спортсмена. Во многом характеристики этих упражнений и упражнений предыдущей группы близки. Упражнения малой аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 50% и менее от индивидуального МГЩ) - это упражнения, при выполнении которых практически вся энергия рабочих мышц обеспечивается за счет окислительных процессов, в которых расходуются главным образом жиры и в меньшей степени углеводы (дыхательный коэффициент менее 0, 8). Упражнения такой относительной физиологической мощности могут выполняться в течение многих часов. Это соответствует бытовой деятельности человека (ходьба) или упражнениям в системе занятий массовой или лечебной физической культурой.

В циклических видах спорта может осуществляться любая мышечная деятельность, и в ней задействованы практически все группы мышц. Существует большое количество классификаций видов мышечной деятельности. Например, мышечную работу разделяют на статическую, при которой происходит мышечное сокращение, но не происходит движение, и динамическую, при которой происходит как сокращение мышцы, так и перемещение частей тела относительно друг друга. Статическая работа более утомительна для организма и для мышц по сравнению с динамической той же интенсивности и длительности, так как при статической работе отсутствует фаза расслабления мышц, во время которой могут пополниться запасы веществ, израсходованные на мышечное сокращение.

По числу групп мышц, включенных в работу, двигательную деятельность делят на работу локального, регионального и глобального характера. При работе локального характера в деятельности участвует менее одной трети мышечной массы (обычно мелкие мышечные группы). Это, например, работа одной рукой или кистями. При работе регионального характера в деятельность включаются одна крупная или несколько мелких мышечных групп. Это, например, работа только руками или только ногами (в легкой атлетике это могут быть различные упражнения на технику). При работе глобального характера в деятельности принимают участие более двух третьих мышц от общей мышечной массы. К работе глобального характера относятся все виды спорта циклического характера - ходьба, бег, плавание (при этих видах двигательной деятельности работают практические все мышцы).

Чем больший процент мышечной массы участвует в работе, тем большие изменения такая работа вызывает в организме, и тем, соответственно, выше тренировочный эффект. Поэтому силовые упражнения на отдельные мышечные группы, разумеется, будут способствовать увеличению силы этих мышц, но практически не отразятся на деятельности других органов (сердца, легких, сосудов, органов иммунной системы).

Все нижеприведенные классификации физических упражнений подразумевают, что организм осуществляет работу глобального характера.

Одной из наиболее известных классификаций физических упражнений является разделение их по преобладающему источнику энергии для мышечного сокращения. В организме человека распад веществ с образованием энергии может проходить с участием кислорода (аэробно) и без участия кислорода (анаэробно).

В действительности же во время мышечной работы наблюдаются оба варианта распада веществ, однако, один из них, как правило, преобладает.

По преобладанию того или иного способа распада веществ различают аэробную работу, энергообеспечение которой происходит преимущественно за счет кислородного распада веществ, анаэробную работу, энергообеспечение которой происходит преимущественно за счет бескислородного распада веществ и смешанную работу, при которой сложно выделить преобладающий способ распада веществ.

Примером аэробной работы может служить любая малоинтенсивная деятельность, которая может продолжаться длительное время. В том числе и наши повседневные движения. Общепринято аэробной нагрузкой считать ту, которая осуществляется в пульсовых пределах 140-160 ударов в минуту. Тренировка в данном режиме полностью обеспечивается необходимым количеством кислорода, другими словами, спортсмен может обеспечить свой организм тем, количеством кислорода, которое необходимо для выполнения конкретного упражнения. Выполнение упражнений в зоне аэробной нагрузки не приводит накоплению кислородной задолженности и появлению молочной кислоты (лактата) в мышцах спортсмена. В циклических видах спорта примеры такой работы - длительная ходьба, длительный непрерывный бег (например, трусцой), длительная езда на велосипеде, длительная гребля, длительное передвижение на лыжах, коньках и так далее.

Примером анаэробной работы может служить деятельность, которая может продолжаться только кратковременно (от 10-20 секунд до 3-5 минут). Анаэробная нагрузка - упражнения, выполняемые при пульсе 180 уд/мин. и выше. При этом каждый легкоатлет, знает, что такое забитость мышц, но не каждый понимает, чем это объясняется. А на деле это и есть анаэробная лактатная нагрузка, то есть выполнение тренировочной программы с накоплением молочной кислоты в мышцах. Подобную «забитость» мышц дает молочная кислота, скопившаяся во время выполнения упражнений анаэробного характера. А сама причина появления лактата очень проста. При работе с околомаксимальными и предельными нагрузками, организм не может быть полностью обеспечен всем ему необходимым кислородом, поэтому расщепление белков и углеводов (жиры задействованы по минимуму) происходит в бескислородном режиме, что и приводит к образованию молочной кислоты и некоторых других продуктов распада. Это, например, бег на короткие дистанции с максимальной скоростью, плавание на короткие дистанции с максимальной скоростью, езда на велосипеде или гребля на короткие дистанции с максимальной скоростью.

Промежуточные виды деятельности, которые могут продолжаться более 5, но менее 30 минут непрерывной деятельности, являются примером работы со смешанным (бескислородно-кислородным) типом энергообеспечения.

Когда произносят термин «аэробная» или «анаэробная работа», подразумевают, что так воспринимает эту работу весь организм, а не отдельные мышцы. Отдельные же мышцы при этом могут работать как в режиме кислородного энергообеспечения (неработающие или принимающие незначительное участие в деятельности, например, мышцы лица), так и в режиме бескислородного энергообеспечения (выполняющие наибольшую нагрузку при данном виде деятельности).

Еще одной из распространенных классификаций физических упражнений является разделение мышечной работы по зонам мощности