книги из ЭБС / 862772

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

ментов, обеспечивающих максимальную скорость доставки и утилизации кислорода миокардом;

-при одинаковой субмаксимальной аэробной работе кровоснабжение и потребление кислорода тренированным сердцем меньше, чем нетренированным (экономичность);

-тренированное сердце обладает повышенной способностью к экстрагированию лактата из крови и его утилизации, т. е. подавляющая часть окислительного метаболизма (до 80 %) тренированного сердца покрывается за счет использования лактата.

Артерио-венозная разность по кислороду. Высокий уровень аэробных возможностей у тренированных спортсменов зависит не только от повышенного сердечного выброса, но и от способности более эффективно использовать его. Эта способность выражается в том, что спортсмены, тренирующие выносливость, извлекают из каждой единицы объема крови, прокачиваемого сердцем, больше кислорода, чем нетренированные люди. Об этом свидетельствует увеличение артерио-венозной разности по кислороду, т. е. разности между содержанием кислорода в артериальной и в смешанной венозной крови. Примечательно, что содержание кислорода в артериальной крови у спортсменов практически не отличается от показателей нетренированных людей, и увеличение артерио-венозной разности по кислороду происходит главным образом за счет снижения кислорода в венозной крови, т. е. за счет более полного использования кислорода мышцами и другими активными органами.

Рис. 1.10. Мышечный кровоток и потребление кислорода мышцами в покое и при максимальной аэробной работе

31

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Эффективное использование кислородтранспортных возможностей обеспечивается также и тем, что совершенствуется перераспределение кровотока между активными и менее активными органами с преимущественным кровоснабжением тренируемых мышц, в частности благодаря увеличению в них капилляров. Обильная капилляризация тренируемых мышц – один из важнейших механизмов повышения их работоспособности (рис. 1.10).

Таким образом, главные эффекты тренировки выносливости в отношении сердечно-сосудистой системы следующие:

-повышение систолического объема и сердечного выброса;

-снижение ЧСС (брадикардия) в покое и при мышечной рабо-

те;

-повышение эффективности (экономичности) работы сердца;

-рациональное распределение крови между активными и неактивными органами и тканями;

-усиление капилляризации сердца.

Система утилизации кислорода. Выносливость спортсмена в значительной степени зависит от изменений, которые происходят в его мышечном аппарате, экстрагирующем и утилизирующем большую часть доставляемого кровью кислорода. Тренировка, направленная на развитие выносливости, влияет на тип мышечных волокон, количество капилляров в них, содержание миоглобина, функцию митохондрий, активность окислительных ферментов.

Тип мышечных волокон. Как известно, скелетные мышцы включают два основных типа мышечных волокон: медленно сокращающиеся (МС) и быстро сокращающиеся (БС). Чтобы достичь пика напряжения, МС волокнам требуется 110 мс, в то время как БС волокнам – около 50 мс. БС волокна, в свою очередь, подразделяются на быстрые окислительные (БСа) и быстрые гликолитические (БСв) волокна. МС волокна лучше, чем БС, приспособлены к длительным относительно небольшим повторным сокращениям с преимущественно аэробным типом энергообеспечения. Поэтому в обычной жизни наиболее часто используются МС волокна, реже используются БСа волокна, но реже всего используются БСв волокна.

Количество различных типов волокон в различных мышцах значительно колеблется. В среднем мышцы на 50 % состоят из МС и на 25 % из БСа волокон. Остальные 25 % составляют БСв волокна.

Обобщенная характеристика различных типов мышечных волокон приведена в табл. 1.7.

32

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Мышечные волокна входят в состав двигательных единиц (ДЕ). ДЕ – это отдельный двигательный нейрон спинного мозга и мышечные волокна, которые он иннервирует. Все мышечные волокна, составляющие ДЕ, обладают одинаковыми скоростными свойствами, т.е. двигательный нейрон определяет, является ли волокно МС или БС.

Отличительной особенностью состава мышечных волокон у выдающихся представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, является относительно высокий процент МС волокон. Так, у выдающихся стайеров МС волокна составляет около 80 % всех волокон четырехглавой мышцы бедра, что в среднем в 1,5 раза больше, чем у нетренированных людей. Исследования показывают, что икроножные мышцы, выполняющие основную работу при беге, у большинства сильнейших бегунов и бегуний на длинные дистанции содержат еще больше МС волокон – более 90 %.У спринтеров, для которых главное – сила и скорость, икроножные мышцы состоят преимущественно из БС волокон (на 70-80 %).

У выдающихся бегунов на длинные дистанции отмечается не только значительное преобладание медленных окислительных волокон, но и очень высокая активность окислительных ферментов (в 3-5 раз выше, чем у неспортсменов). И поэтому не удивительно, что между процентом МС волокон и МПК существует прямая связь.

Соотношение МС и БС волокон теоретически может быть обусловлено двумя причинами: 1) предопределено генетически и 2) является следствием направленности тренировочного процесса. Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют в пользу первой из этих причин.

Во-первых, очень высокий процент МС или БС волокон наблюдается и у людей, никогда не занимавшихся спортом.

Во-вторых, даже многомесячная тренировка выносливости или скорости и силы не изменяет соотношения МС или БС волокон.

33

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

В-третьих, главное – у монозиготных близнецов соотношение МС и БС волокон практически совпадает (даже если один из них занимается спортом, а другой – нет).

Тем не менее, в зависимости от направленности тренировок в составе тренируемых мышц происходят определенные изменения. Так, у стайеров в икроножных мышцах практически отсутствуют БС-В волокна, и основную массу БС волокон составляют БС-А волокна. Таким образом, при неизменном соотношении МС и БС волокон тренировка выносливости увеличивает окислительную способность мышечных клеток, в результате чего происходит превращение БС волокон преимущественно (или исключительно) в БСа волокна (табл. 1.8).

Таблица 1.8

Площадь поперечного сечения мышечных волокон и активность ряда ферментов в мышцах у выдающихся бегунов и нетренированных мужчин (по У.Финку и др.,1977)

Существенные изменения при тренировке выносливости происходят в митохондриях: усиливается синтез белков, возрастает число и размеры митохондрий внутри мышечных волокон. У высококвалифицированных спортсменов объемная плотность митохондрий в мышцах на 50-300 % больше, чем у нетренированных мужчин. Чем больше число и объем митохондрий, тем выше способность мышцы к утилизации кислорода, доставляемого с кровью.

Уже отмечалось, что тренировка выносливости увеличивает число капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно. У хорошо тренированных стайеров каждое мышечное волокно может быть окружено 5-6 капиллярами. При этом число капилляров вокруг МС волокон больше, чем вокруг БС волокон, а вокруг БСа волокон больше, чем вокруг БСв волокон. Благодаря тому что усиленная капилляризация наблюдается в мышцах, которые наиболее

34

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

активны при тренировке выносливости, у бегунов на длинные дистанции кровоток в активных мышцах значительно выше, чем у спринтеров и нетренированных людей.

Вскелетных мышцах при тренировке выносливости происходят

ибиохимические изменения, вызывающие повышение аэробных возможностей (выносливости). Главные из них следующие:

1) увеличение содержания и активности окислительных ферментов;

2) увеличение содержания миоглобина («мышечного гемоглобина»);

3) повышение содержания энергетических веществ – мышечного гликогена и липидов (до 50 %);

4) усиление способности мышц окислять углеводы и особенно жиры.

Тренированный бегун на длинные дистанции по сравнению с нетренированными людьми во время аэробной работы в качестве источника энергии использует в большей степени жиры, нежели углевод. Такой сдвиг в сторону преимущественного использования жиров направлен на сохранение запасов углеводов, которых значительно меньше, чем запасов жиров. «Жировой сдвиг» у тренированных на выносливость спортсменов позволяет более экономично расходовать мышечный гликоген и тем самым отодвигать момент его истощения, следовательно, повышать продолжительность работы. Кроме того, уменьшение использования углеводов приводит к снижению лактата в мышцах.

Таким образом, тренировка выносливости вызывает два основных эффекта: 1) повышает максимальные аэробные возможности организма и 2) развивает эффективность (экономичность) деятельности ведущих органов и систем при выполнении аэробной работы.

1.4.ПОРОГ АНАЭРОБНОГО ОБМЕНА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ АЭРОБНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЬНОСТИ ОРГАНИЗМА

Тренировка выносливости повышает не только аэробные возможности (МПК) организма. Более того, не только уровень МПК определяет уровень аэробной производительности организма и спортивный результат в беге на длинные дистанции. Установлено, что для достижения максимально возможного МПК, обусловленного генетически, требуется приблизительно 18 месяцев интенсивных тренировок, направленных на развитие выносливости. Между тем для достижения индивидуального пика спортивных результатов в беге на длинные дистанции, как и в других видах спорта на выносливость, этого срока явно недостаточно. Мышечная деятельность такой направленности продолжает улучшаться при продолжении

35

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

тренировок в течение многих лет, но уже без существенного повышения МПК. Это обусловлено повышением способности организма выполнять длительную мышечную работу с потреблением кислорода, все более близким к уровню МПК, и поддерживать более высокую скорость передвижения без накопления молочной кислоты.

Возьмем для примера молодого бегуна, приступившего к тренировкам с начальным МПК 45 мл/мин/кг. За два года тренировок он сможет достигнуть своего генетически обусловленного МПК, скажем, 72 мл/мин/кг и в данный момент способен пробегать дистанцию 10000 м на уровне 70 % своего МПК, т.е. с потреблением кислорода более 50 мл/мин/кг (72х0,7). Спустя еще два года интенсивной тренировки его МПК не изменяется, однако он уже способен бежать ту же дистанцию при 80 % своего МПК, т. е. с потреблением кислорода около 58 мл/кг ежеминутно (72х0,8), следовательно, намного быстрее.

Такое улучшение мышечной деятельности без увеличения МПК является результатом повышения так называемого лактатного порога, или порога анаэробного обмена (ПАНО), т. е. той наименьшей нагрузки, при которой концентрация лактата в артериальной крови достигает 4 ммоль/л, принятого в качестве стандартного показателя (эталона) начала аккумуляции лактата в крови.

Порог анаэробного обмена в последние десятилетия используется в качестве общего показателя аэробных возможностей организма. У квалифицированных бегунов-стайеров он достаточно высок и достигается лишь при нагрузках с потреблением кислорода более 70-80 % от МПК, тогда как у нетренированных людей – уже при нагрузках с потреблением кислорода 45-60 % от МПК. Между МПК, ПАНО и спортивными результатами на длинных дистанциях имеется высокая положительная корреляция. Выдающиеся марафонцы пробегают дистанцию со скоростью потребления кислорода на уровне 80-85 % и более от МПК, не достигая при этом анаэробного порога. Например, у выдающегося марафонца, обладателя высшего мирового достижения в марафонском беге Альберто Салазара, МПК составляло всего 70 мл/мин/кг, что намного ниже предполагаемого МПК на основании его выдающегося результата – 2 ч 8 мин. Однако он был способен бежать дистанцию при 86 % МПК без существенного накопления лактата в крови. Этот показатель был намного выше, чем у других бегунов. Именно этим во многом можно объяснить его высокие спортивные результаты.

Меньшее накопление молочной кислоты в крови по мере развития выносливости связано с тем, что такая направленность тренировки вызывает усиленную утилизацию образующейся в мышцах

36

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

молочной кислоты. Этому способствует повышенный аэробный потенциал мышечных волокон, особенно МС волокон, а также увеличенная масса сердца. Медленные мышечные волокна, как и миокард, способны активно использовать молочную кислоту в качестве источника энергии. Кроме того, у тренированных спортсменов увеличен кровоток через печень, что также может способствовать более интенсивной экстракции молочной кислоты из крови и дальнейшему превращению ее в глюкозу и гликоген.

Таким образом, тренировка выносливости способствует меньшему накоплению в крови продуктов анаэробного обмена и достижению порога анаэробного обмена при большей интенсивности работы.

1.5.АНАЭРОБНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМА

УБЕГУНОВ НА ДЛИННЫЕ ДИСТАНЦИИ

Отсутствие значительного накопления молочной кислоты характерно для достаточно длительной работы – более 30 мин. Иначе обстоит дело при выполнении относительно кратковременных максимальных аэробных нагрузок с потреблением кислорода на уровне МПК и предельной продолжительностью до нескольких минут (например бег на 1500 м). При выполнении таких, а также и более продолжительных аэробных упражнений (бег на 3000 м с/пр.

и5000 м) существенную долю в энергообеспечение мышц вносит анаэробный гликолиз с образованием большого количества молочной кислоты в работающих мышцах. Чем выше результат в таких упражнениях, т. е. чем выше аэробная мощность, тем выше концентрация лактата в крови на финише. Поэтому бегуну на длинные дистанции необходимо развивать не только аэробные возможности организма, но и анаэробную производительность.

Для характеристики анаэробной производительности организма используются два основных показателя: максимальная анаэробная мощность и максимальная анаэробная емкость.

Максимальная анаэробная мощность может поддерживаться лишь несколько секунд и обеспечивается исключительно за счет энергии анаэробного расщепления мышечных фосфагенов – АТФ

иКФ. При беге на длинные дистанции высокая анаэробная мощность может быть использована разве что на последних метрах дистанции.

Максимальная анаэробная емкость – более важный компонент анаэробной производительности организма для бегунов на длинные дистанции. Обычно для оценки максимальной анаэробной емкости

37

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

используется величина максимального кислородного долга, т.е. избыточного количества кислорода, потребляемого после работы такой интенсивности, которую можно поддерживать не более 1-3 мин.

Такой подход основан на том, что наибольшая часть избыточного количества кислорода, потребляемого после работы, используется для восстановления запасов АТФ, КФ и гликогена, которые расходовались в анаэробных процессах за время работы, хотя часть этого кислорода может быть использована и на другие процессы.

Величина максимального кислородного долга у тренированных людей в среднем в два раза выше, чем у нетренированных, и составляет у мужчин 10,5 л, а у женщин – около 6 л. У выдающихся бегунов на 400 и 800 м максимальный кислородный долг может достигать 20 л (Н. И. Волков).

Различают две фракции кислородного долга: алактацидная (быстрая) фракция и лактацидная (медленная) фракция.

По величине быстрой фракции кислородного долга можно судить о той части анаэробной емкости, которая используется для восстановления запасов фосфагенов, кислородных запасов миоглобина и тканевых жидкостей. Величина этой фракции не превышает 1,5-2 л кислорода, у тренированных бегунов на 400-800 м – в 1,5-2 раза выше.

Медленная фракция кислородного долга связана с анаэробным гликолизом, т. е. с устранением образовавшейся в процессе работы молочной кислоты из организма путем окисления ее до воды и углекислого газа и ресинтеза гликогена.

Максимальная емкость медленного компонента анаэробной энергии у молодых нетренированных мужчин составляет около 200 кал/кг веса тела, что соответствует концентрации молочной кислоты в крови около 120 мг % (13 ммоль/л). У выдающихся бегунов на средние дистанции эти показатели в 2-2,5 раза выше, что обусловлено тем, что спортсмены развивают более высокую скорость и поддерживают ее более продолжительное время. В эту работу включаются преимущественно БС волокна, обладающие высокой гликолитической способностью. Кроме того, в процессе тренировок благодаря применению специальных упражнений и методов развиваются механизмы, позволяющие поддерживать высокую работоспособность, несмотря на очень высокое содержание молочной кислоты в крови и мышцах. В тренируемых мышцах происходят также определенные биохимические изменения на уровне ферментов, ускоряющих оборот фосфагенов, в частности повышается активность креатинфосфокиназы и миокиназы (Н. Н. Яковлев).

38

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Повышается ли анаэробная емкость в результате тренировок аэробной направленности? Выше уже отмечалось, что тренировка, направленная на развитие выносливости, приводит к увеличению максимальной концентрации лактата в крови при крайнем утомлении, возникающем в результате предельной соревновательной нагрузки высокой аэробной мощности. Иными словами, при тренировке выносливости повышается анаэробная емкость. Однако это увеличение не столь значительно по сравнению с тем, которое наблюдается при тренировке анаэробной направленности, что согласуется с известным принципом специфичности тренировочных эффектов и физиологических адаптационных реакций в зависимости от направленности тренировок.

Вышеизложенное показывает, что бегуны на длинные дистанции, используя специфические тренировочные средства, должны развивать и анаэробные способности, и тем в большей степени, чем интенсивность их соревновательных нагрузок ближе к максимальной аэробной мощности. Показано, что кратковременные тренировочные нагрузки спринтерского типа (30-секундные циклы максимальных нагрузок) стимулируют не только анаэробные энергетические системы, но также и аэробные возможности мышц (Салтин и др.,1976; Костилл и др., 1979).

Кроме того, тренировочные нагрузки анаэробной направленности повышают буферные способности мышц, что обеспечивает образование энергии в мышцах более длительное время, прежде чем образующиеся из молочной кислоты водородные ионы, вызывающие снижение рН, начнут тормозить процесс сокращения мышц. Благодаря повышению мощности буферных систем организма концентрация водородных ионов остается невысокой даже при наиболее изнурительных нагрузках.

1.6. УТОМЛЕНИЕ, ЕГО ПРИЧИНЫ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ

Ощущение утомления при выполнении работы до изнеможения в течение 45-60 с отличается от того ощущения, которое человек испытывает при продолжительном изнурительном мышечном усилии, например в марафонском беге. Общим между ними является, пожалуй, только снижение уровня двигательной способности. При поисках основных причин утомления и места его локализации обычно обращаются:

-к энергетическим системам (АТФ-КФ, гликолиз, окислительное фосфорилирование);

-накоплению промежуточных продуктов клеточного обмена;

39

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

-нервной системе и другим регулирующим системам;

-системам вегетативного обеспечения;

-исполнительным органам (мышцы, органы кровообращения и дыхания и др.).

Энергетические системы и утомление. Энергетические системы – наиболее очевидная арена исследований возможных причин утомления. С внедрением в практику исследований биопсии мышц появилась возможность изучать биохимические изменения в мышцах при их утомлении. В частности, удалось установить, что при интенсивных упражнениях возникновение утомления совпадает с истощением запасов КФ. Запасы АТФ при этом истощаются не так быстро, но истощение запасов КФ приводит вскоре к снижению восполнения и расходуемой АТФ, т. е. истощаются уже запасы как КФ, так и АТФ. Поэтому, чтобы задержать утомление, необходимо контролировать интенсивность усилий, особенно в начале упражнения. Это предупредит преждевременное истощение запасов КФ и АТФ и позволит сохранить скорость на заключительных стадиях дистанции.

Истощение запасов гликогена как причина утомления также изучена достаточно хорошо. Как и в случае с КФ, скорость истощения мышечного гликогена зависит от интенсивности физической нагрузки. Притом он особенно интенсивно используется в первые минуты физической деятельности. Однако в начале работы, когда запасы гликогена еще достаточно большие, спортсмен не испытывает значительного утомления, несмотря на достаточно высокую скорость его использования. Возникновение ощущения утомления при продолжительной физической нагрузке совпадает с заметным снижением уровня мышечного гликогена. Марафонцы называют внезапное наступление утомления на 29-35-м километре дистанции «столкновением со стеной». Отчасти оно также связано с истощением мышечного гликогена.

Запасы гликогена при длительной работе более интенсивно используют МС мышечные волокна, т.к. именно они более активно вовлекаются при упражнениях, требующих выносливости. Когда в МС волокнах истощаются запасы гликогена, БС волокна оказываются неспособными реагировать на требования, предъявляемые физической нагрузкой, и полностью компенсировать усилие, которое производилось МС волокнами.

Помимо избирательного истощения запасов гликогена в МС и БС волокнах, физические нагрузки могут предъявлять чрезмерные высокие требования к отдельным мышечным группам. Исследования показывают, что мышцы-разгибатели голеностопно-

40