Домой Руки Лактатно анаэробная производительность мышечной работы. Энергообеспечение мышечной деятельности. Аэробные и анаэробные факторы спортивной работоспособности. Факторы, определяющие аэробную производительность

Руки

Лактатно анаэробная производительность мышечной работы. Энергообеспечение мышечной деятельности. Аэробные и анаэробные факторы спортивной работоспособности. Факторы, определяющие аэробную производительность

Аэробная производительность — это способность организма выполнять работу, обеспечивая энергетические расходы за счет кислорода , поглощаемого непосредственно во время работы.

Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения тяжести и продолжительности работы. Но для каждого человека существует предел, выше которого потребление кислорода увеличиваться не может. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 минуту при предельно тяжелой для него работе - называется максимальным потреблением кислорода (МПК). Эта работа должна длиться не менее 3 минут, т.к. человек может достичь своего максимального потребления кислорода (МПК) только к третьей минуте.

MПK — является показателем аэробной производительности. МПК можно определить, задавая стандартную нагрузку на велоэргометре. Зная величину нагрузки и подсчитав ЧСС, можно с помощью специальной номограммы определить уровень МПК. У незанимающихся спортом величина МПК составляет 35 - 45 мл на 1 кг веса, а у спортсменов, в зависимости от специализации, - 50-90 мл/кг. Наибольшего уровня МПК достигает у спортсменов, занимающихся видами спорта, которые требуют большой аэробной выносливости, такими как бег на длинные дистанции, лыжные гонки, конькобежный спорт (длинные дистанции) и плавание (длинные дистанции). В этих видах спорта результат на 60-80% зависит от уровня аэробной производительности, т.е. чем выше уровень МПК, тем выше спортивный результат.

Уровень МПК в свою очередь зависит от возможностей двух функциональных систем: 1) системы, доставляющей кислород, включающей дыхательную и сердечно-сосудистую системы; 2) системы, утилизирующей кислород (обеспечивающей усвоение кислорода тканями).

Кислородный запрос.

Для выполнения любой работы, а также для нейтрализации продуктов обмена и восстановления энергетических запасов необходим кислород. Количество кислорода, которое требуется для выполнения определенной работы — называется кислородным запросом.

Различают суммарный и минутный кислородный запрос.

Суммарный кислородный запрос — это количество кислорода, необходимое для совершения всей работы (например, для того, чтобы пробежать всю дистанцию).

Минутный кислородный запрос — это количество кислорода, требующееся для выполнения данной работы в каждую конкретную минуту.

Минутный кислородный запрос зависит от мощности выполняемой работы. Чем выше мощность, тем больше минутный запрос. Наибольшей величины он достигает на коротких дистанциях. Например, при беге на 800 м он составляет 12-15 л/мин, а при марафонском — 3-4 л/мин.

Суммарный запрос тем больше, чем больше время работы. При беге на 800 м он составляет 25-30 л, а при марафонском — 450-500 л.

Однако МПК даже спортсменов международного класса не превышает 6-6,5 л/мин и может быть достигнуто только к третьей минуте. Как организм в таких условиях обеспечивает выполнение работы, например, с минутными кислородным запросом в 40 л/мин (бег на 100 м)? В таких случаях работа идет в безкислородных условиях и обеспечивается за счет анаэробных источников.

Анаэробная производительность.

Анаэробная производительность - это способность организма выполнять работу в условиях недостатка кислорода, обеспечивая энергетические расходы за счет анаэробных источников.

Работа обеспечивается непосредственно запасами АТФ в мышцах, а также за счет анаэробного ресинтеза АТФ с использованием КрФ и анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза).

Для восстановления запасов АТФ и КрФ, а также для нейтрализации молочной кислоты, образовавшейся в результате гликолиза необходим кислород. Но эти окислительные процессы могут идти уже после окончания работы. Для выполнения любой работы требуется кислород, только на коротких дистанциях организм работает в долг, откладывая окислительные процессы на восстановительный период.

Количество кислорода, которое требуется для окисления продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, называется - кислородным долгом .

Кислородный долг можно также определить как разницу между кислородным запросом и тем количеством кислорода, которое организм потребляет во время работы.

Чем выше минутный кислородный запрос и меньше время работы, тем больше кислородный долг в процентном отношении к суммарному запросу. Наибольший кислородный долг будет на дистанциях 60 и 100 м, где минутный запрос составляет около 40 л/мин, а время работы исчисляется секундами. Кислородный долг на этих дистанциях будет около 98% от запроса.

На средних дистанциях (800 - 3000 м) увеличивается время работы, снижается ее мощность, а значит. возрастает потребление кислорода во время выполнения работы. В результате кислородный долг в процентном отношении к запросу уменьшается до 70 - 85%, но в связи со значительным увеличением суммарного кислородного запроса на этих дистанциях его абсолютная величина, измеряемая в литрах увеличивается.

Показателем анаэробной производительности является — максимальный кислородный долг.

Максимальный кислородный долг — это максимально возможное накопление продуктов анаэробного обмена, требующих окисления, при котором организм еще способен выполнять работу. Чем выше тренированность, тем больше максимальный кислородный долг. Так, например, у людей, не занимающихся спортом, максимальный кислородный долг составляет, 4-5 л, а у спортсменов-спринтеров высокого класса может достигать 10-20 л.

В кислородном долге различают 2 фракции (части): алактатную и лактатную.

Алактатная фракция долга идет на восстановление запасов КрФ и АТФ в мышцах.

Лактатная фракция (лактаты — соли молочной кислоты) — большая часть кислородного долга. Она идет на ликвидацию молочной кислоты, накопившейся в мышцах. При окислении молочной кислоты образуются безвредные для организма вода и углекислый газ .

Алактатная фракция преобладает в физических упражнениях, длящихся не более 10с, когда работа идет в основном за счет запасов АТФ и КрФ в мышцах. Лактатная преобладает при анаэробной работе большей длительности, когда интенсивно идут процессы анаэробного расщепления глюкозы (гликолиз) с образованием большого количества молочной кислоты.

Когда спортсмен работает в условиях кислородного долга, в организме накапливается большое количество продуктов обмена (прежде всего молочной кислоты) и происходит сдвиг рН в кислую сторону. Чтобы спортсмен мог выполнять работу значительной мощности в таких условиях его ткани должны быть приспособлены к работе при недостатке кислорода и сдвиге рН . Это достигается тренировками на анаэробную выносливость (короткие скоростные упражнения с большой мощностью).

Уровень анаэробной производительности важен для спортсменов, работа которых длится не более 7-8 минут. Чем больше время работы, тем меньше влияния на спортивный результат оказывают анаэробные возможности

Порог анаэробного обмена.

При интенсивной работе длящейся не менее 5-ти минут, наступает момент, когда организм не в состоянии обеспечить свои возрастающие потребности в кислороде. Поддержание достигнутой мощности работы и дальнейшее её увеличение обеспечивается за счет анаэробных источников энергии.

Появление в организме первых признаков анаэробного ресинтеза АТФ - называется порогом анаэробного обмена (ПАНО). Однако анаэробные источники энергии включаются в ресинтез АТФ гораздо раньше, чем организм исчерпает свои возможности по обеспечению кислородом (т.е. раньше, чем достигнет своего МПК). Это является своеобразным «страховочным механизмом». Причем, чем менее тренированным является организм, тем раньше он начинает «страховаться».

ПAHO считается в процентах от МПК. У не тренированных людей первые признаки анаэробного ресинтеза АТФ (ПАНО) могут наблюдаться уже при достижении лишь 40% от уровня максимального потребления кислорода. У спортсменов в зависимости от квалификации ПАНО равен 50-80 % от МПК. Чем выше ПАНО, тем больше возможностей у организма выполнять тяжелую работу за счет аэробных источников, более выгодных энергетически. Поэтому у спортсмена, имеющего высокий ПАНО (65% от МПК и выше), при прочих равных условиях будет более высокий результат на средних и длинных дистанциях.

Физиологическая классификация движений (по Фарфелю B.C.).

I. Стереотипные (стандартные) движения.

1. Движения количественного значения.

Циклические.

Мощности работы: Виды локомоций:

Максимальная - движения, выполняемые ногами;

Субмаксимальная - движения, выполняемые при

Большая помощи рук.

Умеренная.

Скоростно-силовые:

Прыжки;

Метания

Ациклические.

Силовые :

Поднятие штанги

Прицельные :

Стрельба;

Бросок мяча

2. Движения качественного значения.

Виды спорта:

Оцениваемые качества:

Спортивная и художественная - сила;

Гимнастика;

Быстрота;

Акробатика;

Координация;

Фигурное катание;

Равновесие;

Прыжки в воду;

Гибкость;

Фристайл и т.д.

Безопорность;

Выразительность.

Единоборства:

Борьба;

Бокс;

Фехтование и т.д.

Ситуационные (нестандартные) движения.

Спортивные игры: - теннис; - волейбол; - хоккей; - футбол.

Кроссы: - бег; - лыжные гонки по пересеченной местности; - мотокроссы; - вело и - горнолыжный спорт.

Большая группа физических упражнений выполняется в строго постоянных условиях и характеризуется строгой постоянностью движений. Это группа стандартных (стереотипных) движений. Такие физические упражнения формируются по принципу двигательного динамического стереотипа.

При выполнении нестандартных движений отсутствует жесткий стереотип. В видах спорта с нестандартными движениями существуют определенные стереотипы - приемы защиты и нападения, но в основе движений лежит реагирование на постоянно изменяющиеся условия. Действия спортсмена связаны с решением задач конкретного момента.

В спорте определению аэробных возможностей придается исключительное значение. Многие видные отечественные и зарубежные исследователи изучали различные показатели, характеризующие аэробную производительность спортсменов.

Одним из важных показателей аэробных возможностей, своего рода энергетическим критерием работоспособности спортсменов, является величина максимального потребления кислорода (МПК). Предельное потребление кислорода определяется, как правило, при достаточно интенсивной и продолжительной мышечной деятельности, например езде на велоэргометре. Этот надежный показатель мощности аэробного процесса отражает эффективность взаимодействия основных систем организма, в первую очередь дыхательной, сердечнососудистой и кровеносной. Одними из первых МПК у квалифицированных спортсменов определили лауреат Нобелевской премии А. Хилл и X. Луптон в 1923 г. Они получили невероятную для того времени величину - более 4 л/мин. А. Хилл допустил, что достичь МПК, равного 5 л/мин и более, вообще невозможно. Но этот прогноз не оправдался.

Так, выдающиеся бегуны на средние и длинные дистанции могли потреблять 80-85 мл кислорода в 1 мин По данным Р. Астранда, МПК у бегунов на средние н длинные дистанции - членов сборной команды Швеции составило соответственно 75 и 79 мл/кг/мин У выдающихся советских хоккеистов В. Харламова, Г. Цыганкова, Е. Мишакова этот показатель также был более /и мл/кг/мин. Спортсмены средней квалификации не обладают столь высоким кислородным потолком. Их уровень в диапазоне 2-3 л/мин.

Максимальный уровень потребления кислорода достигается благодаря предельной мобилизации дыхательной, сердечнососудистой, кровеносной систем. «Подъем» на эти вершины происходит в процессе многолетнего спортивного совершенствования. Установлено, что в результате тренировки выносливости МПК может увеличенные возможности, особенно в упражнениях на выносливость.

МПК является «авторитетным» показателем физической работоспособности и в качестве такового рекомендован комитетом по Международной биологической программе. Но при этом надо помнить, что функциональный потолок в виде МПК - это не постоянный счет в банке, который всегда можно реализовать; он требует дополнительных вложений - постоянных занятий физическими упражнениями, преимущественно высокой интенсивности. В противном случае «сбережения» организма будут таять.

Установлена важная роль внешнего дыхания в обеспечении организма кислородом. Высокий уровень потребления кислорода достигается при 50-80 дыхательных движениях в 1 мин., при этом глубина дыхания составляет 2-3 л. Таким образом, вентиляция легких может достигать 180-200 л/мин. Бегуны на длинные дистанции высокой квалификации способны поддерживать при напряженном беге легочную вентиляцию на уровне 120 л/мин и выше в течение более чем 20 мин. Спортивная тренировка повышает функциональную мощность дыхательного аппарата.

Существенным фактором, определяющим потребление кислорода, является система крови. У спортсменов на 1 кг веса тела приходится 80 мл крови, что несколько выше по сравнению с не занимающимися спортом. Помимо этого, кровь спортсменов обладает повышенной способностью связывать во время работы большое количество кислорода (у спортсменов каждый литр крови связывает 230-250 мл кислорода, а у не спортсменов - лишь 170- 190 мл). Этому способствует увеличение концентрации гемоглобина крови, а также выход во время работы депонированной крови. В результате увеличивается кислородная емкость крови, составляющая у спортсменов 20- 25 объемных процентов.

Исследованиями последних лет показано, что основным звеном, ограничивающим максимально возможный уровень потребления кислорода, является сердечнососудистая система. Чем полнее сердце снабжают работающие мышцы кровью, тем лучше осуществляется ресинтез АТФ за счет более выгодных окислительных процессов. Этому также способствует изменение просвета кровеносных сосудов, увеличение числа капилляров в мышцах, перераспределение крови в организме. В результате кровоснабжение активно работающих органов (например, сердца) и мышц увеличивается, а доставка кислорода усиливается.

Таким образом, МПК определяется сложной системой органов, различными процессами и реакциями. Согласованная деятельность этого сложного «ансамбля» обеспечивается посредством нервной и гуморальной регуляции.

Не «подрывая авторитета» МПК как влиятельного представителя мышечной работоспособности, ряд исследователей отмечают и его слабые места. Как уже указывалось выше, кислородный потолок организма определяется огромной суммой процессов и реакций. В результате МПК может недостаточно полно отражать степень участия отдельных его составляющих, а порой и маскировать некоторые менее совершенные механизмы, слабо работающие системы.

Не случайно поэтому ряд ученых говорит о том, что к оценке работоспособности, по данным МПК, следует относиться осторожно. В спортивной практике нередко ведущие бегуны, лыжники показывают сходные результаты при существенных различиях в МПК. Так, у выдающихся бегунов на длинные дистанции Ф. Шостера и С. Префонтена результат в беге на 5000 м составляет 12,52, при этом МПК первого равнялось 71,4 мл/кг/мин, а второго на 13 мл/кг/мин было выше. Предполагают для повышения информативности МПК оценивать его в связи со спортивным результатом и техникой выполнения движений, а также со способностью эффективно расходовать энергию и психологическими факторами.

Итак, высокий МПК еще не гарантирует успех на беговой дорожке или лыжне. Дело в том, что различные спортсмены используют аэробные возможности во время напряженной мышечной деятельности неодинаково. Установлено, что одни бегуны-марафонцы используют аэробные возможности на 75-80%, а другие -на 85- 90%. Утверждают также, что необходимо оценивать не только «вершину» аэробного обмена, т. е. МПК, но, главное, способность удерживать высокий уровень потребления кислорода на протяжении всей работы. В настоящее время пытаются учитывать и другое. Оказалось, что работоспособность в немалой степени определяется эффективностью окислительных процессов в самой мышце, например в митохондриях - «силовых станциях» клетки, ответственных за образование большей части энергии. Имеются данные о том, что под влиянием спортивной тренировки увеличивается как количество митохондрий, так и эффективность их деятельности. Это обеспечивает лучшее использование кислорода.

Несмотря на солидные исследования, кислородная «служба» организма изучена все же недостаточно. Необходимо еще много сделать, прежде чем дать спортсменам и тренерам исчерпывающий ответ о наиболее эффективных путях и средствах развития аэробной производительности.

Природа «приковала» человека к атмосферному кислороду. Она наделила человека крайне скудными возможностями резервировать, откладывать «про запас» кислород. В крови 1160 мл, в легких 900 мл, в межтканевых пространствах и мышцах около 600 мл кислорода. Мышцы при интенсивной деятельности «пожирают» эти запасы за несколько секунд.

Вместе с тем природа подарила человеку удивительную способность работать в долг, в условиях кислородного дефицита, когда ткани испытывают гипоксию (кислородный голод). Способность работать в долг (анаэробные возможности) зависит от многих факторов: от запасов анаэробных источников энергии, силы биологических ускорителей - ферментов, от компенсаторных реакций, противодействующих кислородному голоданию, от устойчивости различных тканей к недостатку кислорода.

Одним из показателей анаэробных возможностей является величина максимального кислородного долга (МКД), т. количества кислорода, которое организм недополучает во время интенсивной мышечной деятельности. Чем больше организм способен «забирать в долг», тем выше его способность работать при острой нехватке кислорода. Считают, что если величина МПК является отражением мощности аэробного процесса, то данные предельного кислородного долга могут служить показателем емкости (т. е. общего количества освобождаемой энергии) анаэробных источников энергии.

Одним из первых определил наибольшую величину МКД, равную 18,7 л, английский физиолог А. Хилл. Последующие исследования показали, что это далеко не предел. Оказалось, что можно выполнить напряженную спортивную деятельность при кислородной задолженности 20-23 л. Несомненно, что подобный кислородный долг доступен только спортсменам высокого класса: у мастеров международного класса - 22,8 л, а у спортсменов I и II разрядов соответственно 19,94 и 18,51 л. У не занимающихся спортом кислородный долг не превышает 4-7 л (Н. И. Волков).

Большая величина кислородного долга была установлена у бегунов на средние дистанции: у бегунов на 400 м - 21,54, на 800 м - 20,9 и на 1500 м - 20,62 л.

Еще в 30-х годах нашего столетия было показано, что две фракции кислородного долга имеют различную природу. Первая, алактатная, связана с ресинтезом фосфорсодержащих соединений (АТФ, К.ТФ); вторая, лактатная,- с окислительным устранением молочной кислоты. Причем оплата лактатного кислородного долга происходит примерно в 40-50 раз медленнее, чем ликвидация алактатного кислородного долга. При значительном накоплении молочной кислоты в условиях напряженной деятельности лактатный долг может достигать у спортсменов 8-13 л (120-230 мл на 1 кг веса).

Исследования размеров и «скорости оплаты» лактатного и алактатного кислородного долга представляют не только теоретический интерес, но и важны для определения путей направленного развития выносливости в разных видах спорта. Для оценки мощности анаэробного процесса предлагается также учитывать скорость образования кислородного долга, т. е. отношение величины общего кислородного долга на время выполнения работы.

Несмотря на значительное число работ, анаэробные возможности организма изучены в меньшей степени, чем аэробные. Более того, в отношении анаэробной производительности существуют спорные представления. Так, в специальной литературе приводятся очень разноречивые данные о величине кислородной задолженности и ее отдельных фракций. Даже у представителей одного и того же вида спорта (плавание) получены заметно отличающиеся данные максимального кислородного долга. В этом отношении представляют интерес высказывания видного физиолога труда М. И. Виноградова: «…кислородный долг не является непосредственным наследием рабочего периода и, следовательно, не дает основания судить об объеме процессов распада во время работы». С этим трудно не согласиться, так как величина кислородной задолженности отражает не только рабочие сдвиги, но и после рабочие изменения, следовые сдвиги ряда функций.

В настоящее время идет интенсивный поиск новых, более информативных энергетических критериев спортивной работоспособности. Это нашло отражение в ряде научных исследований. Так, профессор А. Б. Гандельсман указывает, что важным энергетическим критерием надежности двигательной деятельности является интенсивность потребления кислорода, характерная для спортсменов конкретной специальности. Установлено, что представители разных видов спорта располагаются по шкале кислородного потребления неодинаково.

Невысокие величины специального потребления кислорода характерны для тяжелоатлетов (1,7 л/мин), прыгунов на батуте (2,1 л/мин), гимнастов (2,3 л/мин), бегунов на короткие дистанции (2,8 л/мин).

Более высокое потребление кислорода имеет место у конькобежцев (3,1 л/мин), велосипедистов (3,2 л/мин), бегунов на длинные дистанции (3,3 л/мин), пловцов подводников (4,1 л/мин).

В качестве показателя биоэнергетической надежности (ПБН) специальной работоспособности предлагается учитывать отношение МПК, характерное для определенного спортсмена, к специальному потреблению кислорода (СПК), типичному для спортсменов данного вида спорта: ПБН Если это указывает на СПК высокую, если меньше 1, - на низкую биоэнергетическую надежность.

По данным Н. И. Волкова, в качестве индикатора, своего рода лакмусовой бумажки, емкости аэробного процесса может служить величина кислорода, потребленного за все время работы. Максимальная аэробная емкость может быть выражена как произведение величины наибольшего потребления кислорода на время, в течение которого возможно удержать этот уровень.

Говоря другими словами, важно оценить не только величину МПК, но и способность основных «служб» кислородного обеспечения - органов дыхания, кровообращения - поддерживать высокий уровень потребления кислорода в течение продолжительного времени.

Резервы повышения работоспособности спортсменов ищут также в экономизации спортивных движений. С этой целью рассчитывают энергетическую стоимость различных упражнений, отдельных тренировочных нагрузок и даже современных мировых рекордов.

Например, в циклических упражнениях уровень спортивных достижений во многом определяется способностью спортсменов экономно расходовать энергию. Так, конькобежцы, владеющие хорошей спортивной техникой скоростного бега на коньках, расходуют энергию при выполнении одинаковой работы на 25-40% меньше, чем начинающие спортсмены (В. Михайлов, Г. Панов, 1975). Таким образом, под влиянием спортивного совершенствования уменьшаются энерготраты на единицу выполненной работы, повышается коэффициент полезного действия мышечных усилий.

Экономизацию в основном рассматривают в двух направлениях. Первое заключается в совершенствовании технического мастерства спортсменов. Ищут наиболее экономически выгодные варианты спортивной техники, при которых в активную деятельность вовлекается наименьшее число мышц, когда движения производятся свободно, раскрепощенно. Этому способствуют исследования расслабления мышц, наиболее рационального использования сил инерции и т. д.

Считают, что систематическая работа над техникой спортивных движений является залогом успеха не только спортсменов невысокого класса, но и опытных мастеров спорта.

Второе направление, названное функциональной экономизацией, основывается на оценке соотношения аэробных и анаэробных источников энергообеспечения. Как уже указывалось, аэробный механизм образования энергии наиболее выгодный. Следовательно, усиление доли участия в работе аэробных процессов обеспечивает более выгодный режим энергообеспечения.

Для исследования функциональной экономизации нередко определяют так называемый порог анаэробного обмена (ПАНО), т. е. величину нагрузки, при которой начинают заметно усиливаться анаэробные процессы. Например, молочная кислота в крови - важный показатель анаэробного обмена - наблюдается тогда, когда потребление кислорода достигает 50-70% от МПК. Чем больше ПАНО, тем выше способность организма работать за счет более выгодных аэробных реакций. Установлено, что с ростом тренированности ПАНО у отдельных спортсменов достигает 75-80% от МПК.

Аэробные и анаэробные возможности развиваются в ходе тренировки. Но оказалось, что этот процесс протекает далеко не равномерно. Имеются данные о том, что наибольший рост, например, аэробной производительности наблюдается в подготовительном периоде тренировки, а в соревновательном периоде величина МПК стабилизируется или даже снижается (В. В. Васильева, 1975). Установлено также, что в процессе тренировки происходит изменение соотношения между различными реакциями, обеспечивающими процесс потребления кислорода. Так, по мере роста тренированности, потребление кислорода во время физических упражнений осуществляется при меньшем усилении вентиляции легких, сердечной деятельности и за счет более эффективного усвоения кислорода тканями. Это отражает более согласованную деятельность дыхательной и сердечнососудистой системы.

Восстановление (ресинтез) АТФ осуществляется за счет химических реакций двух типов: анаэробных, протекающих при отсутствии кислорода; аэробных (дыхательных), при которых поглощается кислород из воздуха.

Анаэробные реакции не зависят от поступления кислорода в ткани и активизируются при нехватке АТФ в клетках. Однако освободившаяся химическая энергия используется для механической работы крайне неэффективно (только около 20–30%). Кроме того, при распаде вещества без участия кислорода внутримышечные запасы энергии расходуются очень быстро и могут обеспечить двигательную активность только в течение нескольких минут. Следовательно, при максимально интенсивной работе в короткие промежутки времени энергетическое обеспечение осуществляется преимущественно за счет анаэробных процессов. Последние включают в себя два основных источника энергии: креатин-фосфатную реакцию, связанную с распадом богатого энергией КрФ, и так называемый гликолиз, при котором используется энергия, выделяемая при расщеплении углеводов до молочной кислоты (Н3РО4). На рис. 5.9 представлено изменение интенсивности креатинфосфатного, гликолитического и дыхательного механизмов энергообеспечения в зависимости от продолжительности упражнения (по Н. И. Волкову). Следует подчеркнуть, что в соответствии с различиями в характере энергетического обеспечения мышечной деятельности принято выделять аэробные и анаэробные компоненты выносливости, аэробные и анаэробные возможности, аэробную и анаэробную производительность. Анаэробные механизмы наибольшее значение имеют на начальных этапах работы, а также в кратковременных усилиях высокой мощности, значение которой превышает ПАНО.

Рис. 5.9.

Усиление анаэробных процессов происходит также при всевозможных изменениях мощности в ходе выполнения упражнения, при нарушении кровоснабжения работающих мышц (натуживание, задержка дыхания, статические напряжения и т.д.). Аэробные же механизмы играют главную роль при продолжительной работе, а также в ходе восстановления после нагрузки (табл. 5.6).

Таблица 5.6

Источники энергообеспечения работы в отдельных зонах относительной мощности и их восстановление (по Н. И. Волкову)

Зона мощности	Время работы		Пути ресинтеза	Источники энергии	Время восстановления
Анаэробно-алактатная направленность
Максимальная	От 2-3 с до 25–30 с		Креатинфосфат реакция, гликолиз	АТФ, КрФ, гликоген
Анаэробно-гликолитическая направленность
Субмаксимальная	От 30-40 с до 3–5 мин	50-90%	Гликолиз, креатинфосфат реакция	КрФ, гликоген мышц и печени, липиды
Смешанная анаэробно-аэробная направленность
	От 3-5 до 40-50 мин		Аэробное окисление, гликолиз	Гликоген мышц и печени, липиды
Аэробная направленность
	50-60 мин до 4–5 ч и более		Аэробное окисление	Преимущественно гликоген печени и мышц, липиды	Сутки, несколько суток

В своей совокупности анаэробные и аэробные процессы вполне характеризуют функциональный энергетический потенциал человека – его общие энергетические возможности. В связи с этими основными источниками энергии некоторые авторы (Н. И. Волков, В. М. Зациорский, А. А. Шепилов и др.) выделяют три составных компонента выносливости: алактатный анаэробный; гликолитический анаэробный; аэробный (дыхательный ). В этом смысле различные виды "специальной" выносливости могут быть рассмотрены как комбинации из указанных трех компонентов (рис. 5.10). При напряженной мышечной деятельности прежде всего развертывается креатинфосфатная реакция, которая после 3–4 с достигает своего максимума. Но малые запасы КрФ в клетках быстро исчерпываются, и мощность реакции резко падает (ко второй минуте работы она составляет ниже 10% от своего максимума).

Рис. 5.10.

Гликолитические реакции раскрываются медленнее и достигают максимальной интенсивности к 1–2 мин. Выделенная при этом энергия обеспечивает деятельность в течение более продолжительного времени, так как в сравнении с КрФ запасы миоглобина в мышцах превалируют значительно больше. Но в процессе работы накапливается значительное количество молочной кислоты, что уменьшает способность мышц к сокращению и вызывает "охранительно-тормозные" процессы в нервных центрах.

Дыхательные процессы развертываются с полной силой к 3–5 минутам деятельности, чему активно содействуют продукты распада анаэробного обмена (креатинмолочная кислота), которые стимулируют потребление кислорода в процессе дыхания. Из вышеизложенного становится очевидным, что в зависимости от интенсивности, продолжительности и характера двигательной деятельности будет увеличиваться значение того или иного компонента выносливости (табл. 5.7).

Таблица 5.7

Соотношение аэробных и анаэробных процессов энергетического обмена при беге на различные дистанции (по Н. И. Волкову)

Дистанция, м	Время, с/мин	Скорость,	Потребление О2, % от потребности в О2	Кислородный долг, 02 – долг в % от потребности в О2	Алактатный долг, % от общего долга	Лактатный долг, % от общего долга	Молочная кислота в крови, мг, %

При характеристике выносливости наряду с нашими знаниями о том, как изменяются их компоненты в зависимости от мощности и продолжительности двигательной деятельности, необходимо вскрыть индивидуальные возможности спортсмена для аэробной и анаэробной производительности. Для этой цели в практике физиологического и биохимического контроля используются различные показатели, которые раскрывают особенности и механизмы мышечной энергетики (А. Хилл, Р. Маргария, Ф. Хенри, Н. Яковлев, В. Михайлов, Н. Волков, В. Зациорский, Ю. Верхошанский, Т. Петрова с соавторами, А. Сысоев с соавторами, В. Пашинцев и др.) .

Анаэробная производительность – это совокупность функциональных свойств человека, обеспечивающих его способность совершать мышечную работу в условиях неадекватного снабжения кислородом с использованием анаэробных источников энергии, т.е. в бескислородных условиях. Основные показатели:

мощность соответствующих (внутриклеточных) анаэробных систем;
общие запасы энергетических веществ в тканях, необходимые для ресинтеза АТФ;
возможности компенсации изменений во внутренней среде организма;
уровень адаптации тканей к интенсивной работе в гипоксичных условиях.

Аэробные возможности определяются свойствами различных систем в организме, обеспечивающих "доставку" кислорода и его утилизацию в тканях. К этим свойствам относится эффективность:

внешнего дыхания (минутный объем дыхания, максимальная легочная вентиляция, жизненная емкость легких, скорость, с которой осуществляется диффузия газов, и т.д.);
кровообращения (пульс, ЧСС, скорость кровяного тока и др.);
утилизации кислорода тканями (в зависимости от тканевого дыхания);
согласованности деятельности всех систем.

Основные факторы, определяющие МПК, более подробно представлены на рис. 5.11.

Рис. 5.11.

Аэробную производительность принято оценивать по уровню МПК, по времени, необходимому для достижения МПК, и по предельному времени работы на уровне МПК. Показатель МПК наиболее информативен и широко используется для оценки аэробных возможностей спортсменов.

По МПК можно узнать, сколько кислорода (в литрах или миллилитрах) способен потребить организм человека за одну минуту. Как видно на рис. 5.11, к функциональным системам, обеспечивающим высокие величины МПК, относятся аппарат внешнего дыхания, сердечно-сосудистая система, системы кровообращения и тканевого дыхания.

Здесь же отметим, что интегральным показателем деятельности аппарата внешнего дыхания является уровень легочной вентиляции. В состоянии покоя спортсмен делает 10–15 дыхательных циклов, объем выдыхаемого за один раз воздуха составляет около 0,5 л. Легочная вентиляция за одну минуту в этом случае составляет 5–7 л.

Выполняя упражнения субмаксимальной или большой мощности, т.е. когда деятельность дыхательной системы полностью развернута, увеличивается как частота дыхания, так и его глубина; величина легочной вентиляции составляет 100–150 л и более. Между легочной вентиляцией и МПК существует тесная взаимосвязь. Выявлено также, что размеры легочной вентиляции не являются лимитирующим фактором МПК. Следует отметить, что после достижения предельного потребления кислорода легочная вентиляция все еще продолжает расти с увеличением функциональной нагрузки или продолжительности упражнения.

Среди всех факторов, определяющих МПК, ведущее место отводится сердечной производительности. Интегральным показателем сердечной производительности является минутный объем сердца. При каждом сокращении сердце выталкивает из левого желудочка в сосудистую систему 7–80 мл крови (ударный объем) и более. Таким образом, за минуту в покое сердце перекачивает 4–4,5 л крови (минутный объем крови – МОК). При напряженной мышечной нагрузке ЧСС повышается до 200 уд/мин и более, ударный объем также увеличивается и достигает величин при пульсе 130–170 уд/мин. При дальнейшем возрастании частоты сокращений полость сердца не успевает полностью наполниться кровью, и ударный объем уменьшается. В период максимальной сердечной производительности (при ЧСС 175–190 уд/мин) достигается максимум потребления кислорода.

Установлено, что уровень потребления кислорода во время выполнения упражнений с напряжением, вызывающим учащение сердечных сокращений (в диапазоне 130–170 уд/мин), находится в линейной зависимости от минутного объема сердца (А. А. Шепилов, В. П. Климин).

Экспериментальные исследования последних лет показали, что степень увеличения ударного объема во время мышечной работы гораздо меньше, чем полагали ранее. Это дает возможность считать, что ЧСС является основным фактором повышения сердечной производительности при мышечной работе. Более того, установлено, что вплоть до частоты 180 уд/мин ЧСС с повышением тяжести работы увеличивается.

О максимальных величинах пульса во время наибольших (предельных) нагрузок единого мнения нет. Некоторые из исследователей фиксировали очень большие величины. Так, Н. Нестеренко получил результат ЧСС в 270 уд/мин; М. Окрошидзе и др. приводят величины в 210–216 уд/мин; по данным Н. Кулика, пульс во время соревнований колебался в диапазоне 175–200 уд/мин; в исследованиях А. Шепилова пульс лишь иногда превышал 200 уд/мин. Наиболее оптимальной ЧСС, позволяющей достичь максимума сердечной производительности, считается ЧП в 180–190 уд/мин. Дальнейшее увеличение ЧСС (выше 180–190 уд/мин) сопровождается отчетливым снижением ударного объема. В восстановительном периоде изменение ЧСС зависит от мощности упражнения и продолжительности его выполнения, от степени тренированности спортсмена.

Следует всегда помнить, что кислородная емкость крови имеет существенное значение при определении МП К. В норме она составляет 20 мл на 100 мл крови. Уровень МПК зависит от веса тела и квалификации спортсменов. По данным П. О. Астранда, у сильнейших борцов Швеции МПК составил от 3,8 до 7 л/мин. Для борца – это уникальный показатель. У "короля" лыж С. Ернберга, выступавшего в 1960-е гг., величина МПК была равна 5,88 л/мин. Однако в перерасчете на 1 кг веса тела С. Ернберг имел показатель МПК, равный 83 млДмин кг) (своеобразный мировой рекорд по тем временам), а МПК у шведского борца-тяжеловеса составил всего 49 млДмин кг).

Следует учитывать, что уровень максимальных аэробных возможностей зависит от квалификации спортсменов. Например, если у здоровых, не занимающихся спортом мужчин, МПК составляет 35–55 млДмин кг), то у спортсменов средней квалификации он равен 56–65 млДмин-кг). У особо выдающихся спортсменов этот показатель может достигать 80 млДмин кг) и более. В подтверждение этого обратимся к показателям МПК у высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта (табл. 5.8). Необходимо отметить, что показатели аэробной производительности значительно изменяются под влиянием тренировок, в которых применяются упражнения, требующие высокой активизации сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Таблица 5.8

Средние величины МПК у представителей различных видов спорта

Виды спорта	Количество обследованных	млДмин кг)
Марафонский бег
Бег на длинные дистанции
Велоспорт (шоссейные гонки)
Плавание (длинные дистанции)
Скоростной бег на коньках (стайеры, многоборцы)
Лыжный спорт
Плавание (брасс)
Плавание (кроль)
Ходьба на 20 и 50 км
Бег на средние дистанции
Скоростной бег на коньках (спринт)
Велосипед (трек)


Гребля на каноэ

Плавание (короткие дистанции)
Волейбол

Бег на короткие дистанции
Гимнастика

Многие исследователи показали, что уровень МПК под влиянием тренировок увеличивается на 10–15% от исходного уже в течение одного сезона. Однако при прекращении тренировок, направленных на развитие аэробной производительности, уровень МПК довольно быстро снижается.

Как видно, энергетические возможности человека определяются целой системой факторов, которые в своей совокупности являются главным (но не единственным) условием для достижения высоких спортивных результатов. В практике имеется много случаев, когда спортсмены с высокими анаэробными и аэробными возможностями показывали посредственные результаты.

Наиболее часто причина кроется в слабой технической (в некоторых случаях волевой и тактической) подготовке. Совершенная координация двигательной деятельности является важной предпосылкой для полноценного использования энергетического потенциала спортсмена.

Охарактеризованные биоэнергетические факторы выносливости ни в коем случае не исчерпывают проблему структуры и механизмов этого основного двигательного свойства человека. Исключительно важной для процессов утомления и физической работоспособности является роль нервной системы. К сожалению, ее ведущее положение все еще слабо изучено. Независимо от этого влияние ряда факторов уже не подлежит сомнению. Так, например, считается доказанным, что поддержание импульсного потока на определенном уровне (соответствующем необходимой скорости движения) является одним из главных условий для продолжительной двигательной деятельности. Иными словами, первичным звеном и наиболее общим фактором, характеризующим выносливость, составляют нейронные системы высших уровней управления. Об этом свидетельствует ряд факторов. Так, например, связь гипоталамус – гипофиз – железы внутренней секреции становится неустойчивой у посредственных бегунов на длинные дистанции (большинство из них имеют слабую нервную систему). И наоборот, у 1200 высококвалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции – лыжников, конькобежцев, велосипедистов и др. (с сильной нервной системой) – установлена высокая функциональная устойчивость системы: гипоталамус – гипофиз – надпочечные железы (В. С. Горожанин, П. 3. Сирис).

Аэробная и анаэробная производительность спортсмена.

Аэробная производительность - это способность организма выполнять работу, обеспечивая энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы. Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения тяжести и продолжительности работы. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 минуту при предельно тяжелой для него работе - называется максимальным потреблением кислорода (МПК)

MПK - является показателем аэробной производительности. МПК можно определить, задавая стандартную нагрузку на велоэргометре. Зная величину нагрузки и подсчитав ЧСС, можно с помощью специальной номограммы определить уровень МПК. у спортсменов, в зависимости от специализации, - 50-90 мл/кг.

Для выполнения любой работы, а также для нейтрализации продуктов обмена и восстановления энергетических запасов необходим кислород. Количество кислорода, которое требуется для выполнения определенной работы - называется кислородным запросом

Различают суммарный и минутный кислородный запрос.

Суммарный кислородный запрос - это количество кислорода, необходимое для совершения всей работы

Минутный кислородный запрос - это количество кислорода, требующееся для выполнения данной работы в каждую конкретную минуту.

Минутный кислородный запрос зависит от мощности выполняемой работы. Наибольшей величины он достигает на коротких дистанциях. Например, при беге на 800 м он составляет 12-15 л/мин, а при марафонском - 3-4 л/мин.

Суммарный запрос тем больше, чем больше время работы. При беге на 800 м он составляет 25-30 л, а при марафонском - 450-500 л.

Анаэробная производительность - это способность организма выполнять работу в условиях недостатка кислорода, обеспечивая энергетические расходы за счет анаэробных источников.

Показателем анаэробной производительности является - максимальный кислородный долг.Максимальный кислородный долг -это максимально возможное накопление продуктов анаэробного обмена, требующих окисления, при котором организм еще способен выполнять работу. Чем выше тренированность, тем больше м В среднем величины максимального кислородного долга у спортсменов выше, чем у неспортсменов, и составляют у мужчин 10,5 л (140 мл/кг веса тела), а у женщин-5,9 л (95 мл/кг веса тела). У неспортсменов они равны (соответственно) 5 л (68 мл/кг веса тела) и 3,1 л (50 мл/кг веса тела). У выдающихся представителей скоростно-силовых видов спорта (бегунов на 400 и 800 м) максимальный кислородный долг может достигать 20 л (Н. И. Волков). Величина кислородного долга очень вариативна и не может быть использована для точного предсказания результата. аксимальный кислородный долг.

В кислородном долге различают 2 фракции (части): алактатную и лактатную. Алактатная фракция долга идет на восстановление запасов КрФ и АТФ в мышцах.Лактатная фракция (лактаты - соли молочной кислоты) - большая часть кислородного долга. Она идет на ликвидацию молочной кислоты, накопившейся в мышцах. При окислении молочной кислоты образуются безвредные для организма вода и углекислый газ.Алактатная фракция преобладает в физических упражнениях, длящихся не более 10с, когда работа идет в основном за счет запасов АТФ и КрФ в мышцах. Лактатная преобладает при анаэробной работе большей длительности, когда интенсивно идут процессы анаэробного расщепления глюкозы (гликолиз) с образованием большого количества молочной кислоты.При интенсивной работе длящейся не менее 5-ти минут, наступает момент, когда организм не в состоянии обеспечить свои возрастающие потребности в кислороде. Поддержание достигнутой мощности работы и дальнейшее её увеличение обеспечивается за счет анаэробных источников энергии.Появление в организме первых признаков анаэробного ресинтеза АТФ - называется порогом анаэробного обмена (ПАНО). ПAHO считается в процентах от МПК. У спортсменов в зависимости от квалификации ПАНО равен 50-80 % от МПК. Чем выше ПАНО, тем больше возможностей у организма выполнять тяжелую работу за счет аэробных источников, более выгодных энергетически. Поэтому у спортсмена, имеющего высокий ПАНО (65% от МПК и выше), при прочих равных условиях будет более высокий результат на средних и длинных дистанциях.

В системе оздоровительной физической культуры выделяют следующие основные направления:

Оздоровительно-рекреативное,

Оздоровительно-реабилитационное,

Спортивно-реабилитационное, гигиеническое.

Оздоровительно-рекреативная физическая культура - это отдых, восстановление сил с помощью средств физического воспитания (спортивные игры, туризм, охота и т.д.). Рекреация означает отдых, восстановление сил, израсходованных в процессе труда.

Оздоровительно-реабилитационная физическая культура - это специально направленное использование физических упражнений в качестве средств лечения заболеваний и восстановления функций организма, нарушенных или утраченных вследствие заболеваний, травм, переутомления и др.

Оздоровительно-реабилитационное направление в нашей стране представлено в основном тремя формами:

· группы ЛФК при диспансерах, больницах

· группы здоровья в коллективах физической культуры

· самостоятельные занятия.

Большую роль в системе подготовки спортсмена играет спортивно-реабилитационная физическая культура. Она направлена на восстановление функциональных и приспособительных возможностей организма после длительных периодов напряженных тренировок и соревновательных нагрузок, особенно при перетренировке и ликвидации последствий спортивных травм.

Гигиеническая физическая культура - это различные формы физической культуры, включенные в рамки повседневного быта (утренняя гимнастика, прогулки и т.д.)

Закаливание - это система специальной тренировки терморегуляторных процессов организма, включающая в себя процедуры, действие которых направлено на повышение устойчивости организма к переохлаждению или перегреванию. В результате закаливания увеличивается работоспособность, снижается заболеваемость, особенно простудного характера, улучшается самочувствие.

Наиболее сильная закаливающая процедура - плавание в ледяной воде - имеет ряд противопоказаний, особенно противопоказано: детям, подросткам и людям, постоянно страдающим заболеваниями верхних дыхательных путей. При длительных перерывах в закаливании его эффект снижается или теряется совсем.

Задачами физкультуры в целях профилактики профессиональных заболеваний являются улучшения функционального состояния и предупреждения прогрессирования болезни: повышение физической и умственной работоспособности, адаптация к внешним факторам; снятие утомлениям повышение адаптационных возможностей; воспитание потребности в закаливании, занятиях оздоровительной физкультурой.

Система реабилитации включает уроки физкультуры, желательно на свежем воздухе, занятие ЛФК, терренкур, прогулки на лыжах, езду на велосипеде. Предпочтительнее циклические виды спорта, особенно при заболеваниях сердца, легких, ожирении .

При заболеваниях сердечно-сосудистой, дыхательной и эндокринной систем- упражнения в ходьбе, катание на коньках.

При проведении занятий с работниками, имеющими изменения опорно-двигательного аппарата, важны профилактические занятия, направленные в первую очередь на придание работнику правильной осанки и на нормализацию функций ОДА. Не следует допускать чрезмерных нагрузок. Упражнения с гантелями, мячами и на тренажерах должны выполняться только в щадящем для позвоночника режиме, лежа и с включением в конце занятий упражнений на растягивание и на релаксацию.

Виды оздоровительной физической культуры
Существует много форм физической культуры, которые используются для нормализации функционального состояния человека, а так же для профилактики заболеваний.

Утренняя гигиеническая гимнастика (УГГ) - одно из средств физической культуры. Она развивает силу, гибкость, координацию движений. Улучшает деятельность внутренних органов, вызывает подъем эмоций, особенно если упражнение выполняется под музыку. УГГ лучше выполнять утром в сочетанием с закаливанием, но не очень рано, особенно больным с заболеванием сердечно- сосудистой системы.

Подвижные спортивные игры нормализация психо-эмоционального состояния.

Ходьба и бег . Ходьба как физическое упражнение - ценное средство для улучшения деятельности ЦНС , сердечно –сосудистой и дыхательной систем . Ходьба должна быть продолжительной, но не утомительной.

Бег - физическое упражнение с большой нагрузкой. Он развивает выносливость, особенно полезно для профилактики заболевания сердечно-сосудистой системы, ожирения и др. Его лучше сочетать с ходьбой и дыхательными упражнениями. Ходьбу и бег можно проводить днем и вечером.

Велосипедный спорт велопрогулки показаны при заболеваниях сердечно- сосудистой, дыхательной систем и нарушение обмена веществ, а также при последствии травм суставов ног (для разработки тугоподвижности и тренировки мышц). Зимой велопрогулки заменяются упражнениями на велотренажерах.

Плавание - отличное тренирующее средство и закаливающее. Плавание усиливает деятельность кардиоресператорной системы и обмен веществ, а при травмах и заболеваниях позвоночника ведет к исчезновению болей и улучшению подвижности в суставах.

Особенно важно сочетание физических нагрузок с закаливанием для работников, имеющих отклонения в состоянии здоровья. Так как такие занятия повышают общую тренированность организма, способствуют нормализации обменных процессов, функционального состояния, а так же ведут к усилению закаливания и предупреждают простудные заболевания.