Изменение величин мпк при тяжелой работе в процессе тренировки

У сильнейших спортсменов в циклических видах спорта, где развивается основное физическое качество выносливость или скоростная выносливость, величины максимального потребления кислорода колеблются от 80 до 86 мл/мин/кг. Спортсменки, специализирующихся в этих видах спорта, имеют несколько меньшие показатели (60–65 мл/мин/кг).

Для управления тренировочным процессом необходимо знать величины потребления кислорода при выполнении спортсменом нагрузок и процент этой величины по отношению к МПК. О мощности (интенсивности) нагрузок и потребления кислорода обычно судят косвенно, по частоте сердцебиений. В определенной зоне мощности работы имеется прямая зависимость между потреблением кислорода и сердечным ритмом. По степени учащения сердцебиений при работе у спортсмена можно определить величину потребления кислорода в процентном отношении к его МПК. Считается, что при частоте сердцебиений 180–190 ударов за 1 мин потребление кислорода составляет около 90–100 % от МПК. При таком сердцебиении длительно такую работу могут выполнять только хорошо тренированные спортсмены. Установлено, что чем больше времени может продолжаться работа при сердечном ритме 180 ударов в минуту, тем больше возможность спортсмена поддерживать потребление кислорода на уровне близком к его МПК [14]. Во многих видах спорта, где выполняется длительная работа максимальной мощности, эта возможность важнее, чем сама величина МПК. Из этого можно заключить, что лучший результат может показать спортсмен, имеющий относительно меньшее МПК, но способный более длительно поддерживать потребление кислорода на уровне, близком к этой величине.

Мощность аэробных процессов зависит не только от МПК, но и от времени удержания его и от скорости развертывания этих процессов после начала работы. Аэробные процессы довольно инертны и разворачиваются к концу третьей и началу четвертой минуты работы. Поэтому начало в циклических видах спорта, в которых развивается физическое качество – выносливость, даже при невысокой мощности проходит в условиях кислородной задолженности. Поэтому в процессе тренировки важно развивать все показатели, характеризующие кислородное потребление. Мощность работы, при которой проявляется максимум потребления кислорода, называется критической, более низкая мощность – субкритическая, а более высокая получила название надкритическая. Бег, как наиболее распространенная дисциплина в циклических видах спорта, при аэробном обеспечении энергией мышц имеет ряд закономерностей. Зная скорость бега и частоту сердечных сокращений, бегун всегда может знать степень напряженности работы сердечно-сосудистой и дыхательных систем. Физическая нагрузка при ЧСС от 160 до 180 ударов в минуту можно считать работой при смешанном энергетическом обеспечении, т. е. ее можно характеризовать как аэробно-анаэробную работу. Работа при ЧСС до 150 ударов в минуту происходит при аэробном обеспечении, а свыше 180–190 ударов – преимущественно при анаэробном при небольшом участии аэробных источников. Работа в циклических видах спорта на субкритических скоростях при пульсе 160–180 ударов в минуту является наиболее эффективной для развития выносливости и повышения функциональных возможностей организма.

Необходимо остановиться на некоторых моментах, которые возникают в процессе тренировки и после. Во время усиленных нагрузок в мышцах накапливается молочная кислота, которую физиологи называют «токсином усталости». Если физическая нагрузка настолько высока, что кислорода, поступающего в организм при дыхании, недостаточно, то питательные вещества расщепляются не полностью, в результате чего образуется молочная кислота. Молочная кислота нарушает кислотно-щелочное равновесие (рН) в организме, от которого зависит протекание жизненно важных химических процессов, в том числе и в мышцах. В состоянии покоя кислотно-щелочное равновесие крови немного смещено в щелочную сторону и рН крови составляет 7,4 (при нейтральном рН=7). Молочная кислота понижает кислотность крови до 6,9–6,8. Можно вынести безболезненно лишь небольшое снижение уровня кислотно-щелочного равновесия. При падении рН до 6,5 могут возникнуть повреждения в мышечной ткани.

Общая выносливость человека при физических нагрузках зависит от возможностей кровеносной системы, ударного объема сердца, возможности легких поглощать кислород и выводить углекислый газ, запасов гликогена в мышцах и печени. Таким образом, чем выше уровень физического состояния, тем больше возможностей у организма «бороться» с молочной кислотой. Для восстановления необходим отдых, во время которого кровь уносит молочную кислоту из рабочих органов, или работает с малой интенсивностью. В процессе отдыха или работы малой интенсивности молочная кислота расщепляется до углекислого газа и воды. Иногда даже в результате отдыха усталость не устраняется. Эти болевые ощущения появляются через несколько часов после тренировки и достигают своего апогея через 1–2 дня. Боли возникают, когда в тренировку включают нагрузки, ранее не применяющиеся, или индивид на данное время «растренирован». В результате значительно повышается механическая нагрузка на мышечный аппарат. Нагрузка на соединительную ткань может возрасти настолько, что происходят небольшие разрывы в мышечных волокнах и скапливающаяся жидкость давит на мышцы, в результате чего они становятся тугоподвижными. Обычно они исчезают через несколько дней или раньше при условии согревания или продолжения легкой тренировки. Можно значительно уменьшить степень болей, если начинать тренировку с разогревания и постепенного увеличения интенсивности нагрузки.

Физиологические изменения в организме при развитии определенных физических качеств могут отличаться. Особенно это заметно при тренировках на развитие выносливости и силы.

Рассмотрим структурные и метаболические изменения на тканевом уровне на примере мышечной клетки, несущей наибольшую функциональную нагрузку при физической работе в аэробной тренировке. Под влиянием упражнений на выносливость размеры клеток могут изменяться незначительно, и то за счет увеличения объема саркоплазмы. Происходит некоторое увеличение поперечника красных медленно сокращающихся волокон. Возрастание количества и размеров митохондрий – главных «энергетических станций» организма, повышение активности ферментов, катализирующих окислительные процессы, являются специфическим результатом аэробной тренировки. В основном это отмечается в красных мышечных волокнах. При положительных изменениях на уровне митохондрий повышаются возможности использовать кислород в окислительных процессах и в больших количествах окислять жиры. Происходит увеличение содержание миоглобина, способного связывать кислород. При регулярных аэробных тренировках увеличивается количество капилляров вокруг мышечных волокон, за счет чего происходит увеличение МПК. Установлено, что у людей, тренированных на выносливость, число капилляров может быть на 60 % выше, чем у нетренированных.

Способность выполнять аэробную работу и достигать ее предельной мощности, определяется возможностями потребления кислорода, т. е. МПК. Из трех звеньев (прием кислорода легкими, транспортировка его кровью ко всем органам и тканям и использование в окислительных процессах) самым лимитирующим уровнем МПК является звено транспорта. Установлено, что прием кислорода легкими в незначительной мере зависит от функции дыхания, а регулируется в основном количеством гемоглобина, кровоснабжением легких, зависящим от плотности капиллярной сети вокруг легочных альвеол и интенсивностью кровообращения. Интенсивность же кровообращения зависит от мощности сердца. Аэробная тренировка улучшает деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, и благоприятно влияет на их функции.

Возможности использовать кислород работающими клетками значительно больше, чем возможности сердца, снабжающего мышцы кислородом. Кровообращение и использование кислорода зависит от мощности сердца. МПК находится в прямой зависимости от предельных величин минутного объема сердца (количества крови, которое сердце способно выбросить в аорту за одну минуту) и мощности сердечной мышцы. Условия, стимулирующие развитие сердечно-сосудистой системы, создаются при работе повышенной интенсивности в течение длительного времени.

Мощность сокращения сердечной мышцы и объем полостей сердца определяют в итоге максимальный ударный объем. Чем выше показатели максимальной величиной ударного и минутного объема сердца, тем больше кислорода можно поглотить из вдыхаемого воздуха.

МПК зависит от веса и роста, степени тренированности, индивидуальных особенностей организма. Установлено, что у большинства людей тренировка на развитие выносливости приводит к увеличению показателя МПК на 20 %.

При выполнении упражнений на выносливость постоянной мощности за периодом врабатывания следует устойчивое состояние Затраты энергии полностью покрываются за счет окислительных процессов, то есть аэробного пути энергоснабжения. Аэробная работоспособность зависит от максимального уровня устойчивого состояния, который, в свою очередь, в значительной мере зависит от порога анаэробного обмена (ПАНО), т. е. показателя мощности работы, выше которого выполнение ее возможно лишь при значительном включении анаэробных процессов. ПАНО у нетренированных лиц соответствует уровню потреблению кислорода 55–65 % от МПК. У тренированных людей ПАНО может достигать 85 % от МПК. Под влиянием аэробной тренировки увеличиваются обои показатели – МПК и ПАНО. Но в этом процессе важное значение имеют тренировочные режимы. Непрерывный бег при ЧСС 140–150 уд/мин увеличивает МПК и ПАНО людей обоих полов. Но еще в большей степени эти показатели увеличиваются при ЧСС 165–175 уд/мин. При других режимах работы эти показатели изменяются незначительно. Но, если интервальной тренировке предшествует шестинедельная подготовка в режиме непрерывного бега, то наблюдается увеличение МПК как у мужчин, так и у женщин.

В результате регулярных аэробных упражнений совершенствуется функция дыхания: увеличивается сила и мощность дыхательных мышц, жизненная емкость легких (ЖЕЛ), максимальная вентиляция легких, создаются благоприятные условия для выполнения мышечной работы. Если физически неподготовленным людям свойственно поверхностное дыхание, выражающее в значительном его учащении (до 70–90 дыханий в минуту), то у тренированных на выносливость отмечается умеренная частота дыхания (до 30–35 дыханий в минуту) и большая его глубина. Во время аэробной нагрузки у тренированных людей вдыхаемый воздух используется до 40–60 % от ЖЕЛ, тогда как у нетренированных – 10 % от ЖЕЛ. Создаются наилучшие условия для обновления воздуха в легочных альвеолах, а также перехода кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух. Хорошо тренированные люди, благодаря развитию дыхательной мускулатуры, приобретают способность использовать воздух даже при частоте 70–80 дыханий в минуту до одной трети от ЖЕЛ.

Регулярная тренировка в аэробном режиме обусловливает ряд существенных изменений в крови. Тренировка на развитие выносливости приводит к существенному увеличению объема крови, повышению общего количества эритроцитов и концентрации гемоглобина, благодаря чему кровь может принять больше кислорода из альвеолярного воздуха. Вместе с ростом уровня общего содержания гемоглобина в крови повышается и величина МПК. А это свидетельствует об увеличении возможностей транспорта кислорода кровью. Но значительного повышения концентрации эритроцитов и гемоглобина под влиянием тренировки не наблюдается.

Чем интенсивнее аэробная тренировка, тем больше используется углеводов, а чем дольше продолжительность, тем больше используется жиры в энергообеспечении работы. Аэробная тренировка увеличивает способность организма мобилизовать жиры в качестве источника энергии, следовательно, запасы жиров уменьшаются. При регулярных занятиях упражнениями на выносливость усиливается образование митохондрий, что очень важно для обеспечения повышения физической работоспособности и сопротивляемости организма вредным факторам. Специфическим результатом аэробных нагрузок является возрастание окислительных процессов. Совершенствование окислительных процессов, основывающееся на развитии системы митохондрий, имеет огромное значение.

Эндокринные железы в механизме общей адаптации, в частности, в мобилизации энергетических и пластических ресурсов организма, имеют важное значение. Гормонам принадлежит также большая роль в развитии адаптации к мышечной деятельности. Воздействие тренировки на эндокринные железы выражается в следующем [7]:

• увеличинии веса желез, активно функционирующих во время физической нагрузки;

• снижении реакции желез при выполнении умеренной мышечной работы;

• достижении возможности значительной мобилизации функций желез при предельной нагрузке;

• поддержании высокой функциональной активности желез в течение длительного времени;

• изменении чувствительности тканей к гормонам, что способствует улучшению регуляции функций организма и обменных процессов.

Аэробные упражнения тонизируют деятельность ЦНС за счет нервных импульсов, которые возникают под влиянием мышечных сокращений. Часть импульсов достигает особого отдела ствола головного мозга и активирует деятельность ЦНС, в результате чего повышается возбудимость ее центров: дыхания, кровообращения и др. Кроме того, улучшаются окислительно-восстановительные процессы, снабжение кровью головного мозга, снимается утомление, развившееся в результате напряженной умственной деятельности, быстрее восстанавливается затраченная при работе энергия. И.П. Павлов указывал, что при любых физических упражнениях все звенья нервной системы принимают участие в реакции ответа организма на них. Таким образом, аэробные упражнения положительно влияют на психофизическое состояние и могут служить средством восстановления нервной системы. В результате аэробной тренировки изменяется взаимодействие вегетативной нервной системы, что выражается в уменьшении ЧСС в покое, частоты дыхания, в некотором снижение артериального давления и пр.

Чем выше аэробная работоспособность, тем больше концентрация липопротеинов высокой и меньше – липопротеинов низкой плотности. А это свидетельствует о пониженном содержании холестерина. Для коррекции липопротеинового состава крови требуются относительно малоинтенсивные, но продолжительные тренировочные нагрузки при ЧСС 140–150 уд/мин 3 раза в неделю. Объем должен быть не менее 35 минут в ритмической гимнастике в аэробном характере и не менее 6 км в беге.

Какие изменения происходят в организме под влиянием силовой тренировки?

При систематических занятиях атлетической гимнастикой (бодибилдингом) наблюдается выраженное увеличение поперечника мышечных волокон, наступающее за счет прироста массы миофибрилл, что, в свою очередь, основывается на повышении содержания в них белков миозина и актина, осуществляющих сокращение мышцы. При силовой тренировке происходит значительное увеличение белых, быстро сокращающихся волокон. Если аэробные упражнения в определенном режиме способствуют развитию сердечной мышцы, то силовые или скоростные упражнения из-за кратковременности не влияют на ее развитие. Влияние силовых, также как и гимнастических упражнений, на состояние ЦНС сильнее, чем аэробных, так как воздействие со стороны рецепторов двигательного аппарата зависит от силы сокращения мышц. Как было отмечено выше, у занимающихся аэробными упражнениями число липопротеинов высокой плотности выше, чем у не занимающихся и ниже липопротеинов низкой плотности. У бодибилдеров содержание различных липопротеинов в крови не отличаются от показателей не тренированных людей. Увеличивается кровоток в работающих мышечных группах в результате многократного повторения упражнений, улучшается питание (трофика) мышечной ткани. В то же время эти изменения не способствуют повышению резервных возможностей системы кровообращения, и аэробной производительности организма. В результате увеличения мышечной массы уменьшается МПК на 1 кг происходит рост жирового компонента, увеличивается содержание холестерина в крови и повышается артериальное давление. Эти факторы создают благоприятные условия для формирования основных факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний. Помимо этого выполнение упражнений сопровождается задержкой дыхания при натуживании, в результате чего резко повышается внутригрудное давление, уменьшается приток крови к сердцу, его размеры и ударный объем; происходит развитие кратковременной ишемии миокарда [16]. Поэтому атлетические упражнения рекомендуются выполнять в сочетании с упражнениями, способствующими повышению аэробных возможностей и общей выносливости. Негативные явления, возникающие при занятиях атлетической гимнастикой, могут быть в значительной степени нейтрализованы при изменении методики тренировки, предложенной специалистами из Болгарии, где атлетическая гимнастика широко применяется в оздоровительных целях. Принцип работы следующий: работа с отягощениями не более 50 % от максимального веса и подъем снаряда в фазе вдоха, что автоматически исключает задержку дыхания и натуживание. Можно провести параллель в подъеме снаряда: толчок или рывок гирь (гиревой спорт), где упражнения выполняются многократно в таком же режиме, которые предложили болгары. То есть в гиревом спорте, где развивается силовая выносливость, которая способствует развитию аэробных возможностей, подъем снаряда осуществляется в фазе вдоха. Положительный эффект тренировки в атлетической гимнастике следующий:

• собственный запас кислорода в мышце повышается благодаря возросшему количеству миоглобина, который придает мышце более темный цвет;

• число капилляров увеличивается, за счет чего отдельные мышечные клетки лучше снабжаются кровью, особенно при динамической работе на выносливость;

• координация мышц улучшается: в мышечное напряжение может одновременно втягиваться все больше и больше мышечных волокон.

Контрольные вопросы

1. Какое органическое соединение является основным «топливом» для человеческого организма?

2. Без чего не могут «сгорать» питательные вещества?

3. Как расходуется энергия при мышечной работе?

4. Что является главным энергетическим веществом мышц?

5. В результате чего образуется кислородный долг?

6. За счет чего происходит ресинтез АТФ при аэробной и анаэробной работе?

7. Что является главным показателем анаэробного процесса и от чего он зависит?

8. Объясните разницу между гликолизом и дыхательным фосфолированием.

9. Что является главным показателем аэробной мощности?

10. При какой максимальной ЧСС в минуту можно выполнять длительную работу максимальной мощности?

11. Как можно определить степень тренировочной нагрузки у бегунов? Приведите пример.

12. От чего зависит выносливость человека?

13. Какие структурные и метаболические изменения происходят в организме человека при аэробной тренировке?

14. Какие должны быть условия для стимуляции развития сердечно-сосудистой системы?

15. Какие изменения происходят в крови при аэробной тренировке?

16. При какой тренировочной нагрузке используются жиры в энергообеспечении работы?

17. Как влияет аэробная тренировка на вегетативную нервную систему?

18. Что вы знаете о физиологических изменениях в организме при силовой тренировке?

19. Расскажите о негативных явлениях при занятиях атлетической гимнастикой.