Адаптация организма к физическим нагрузкам
Прежде чем рассматривать вопросы, связанные с адаптацией организма к физическим нагрузкам и с ее ролью в двигательной подготовке, следует остановиться на общих положениях об адаптации как универсальном свойстве человека...
Воспитание силовых качеств юных футболистов 11-12 лет
Проявляемая мышечная сила находится в обратной зависимости от скорости движения: чем выше скорость движения, тем меньше проявляемая сила, и наоборот. Разные спортивные упражнения относятся к разным точкам кривой «сила-скорость»...
Выносливость и её развитие
Выносливость - важнейшее физическое качество, проявляющееся в профессиональной, спортивной практике (в той или иной степени в каждом виде спорта) и повседневной жизни. Она отражает общий уровень работоспособности человека...
Выносливость и методика ее развития
Основными факторами, которые предопределяют проявление выносливости, являются: структура мышц; внутримышечная и межмышечная координация; производительность работы сердечно-сосудистой...
Выносливость и методика ее развития
Выносливость, как и другие физические качества, имеет неравномерный характер естественного развития. Так, общая выносливость мальчиков имеет высокие темпы прироста с 8-9 до 10, с 11 до 12 и с 14 до 15 лет (рис. 1)...
Закаливание естественными природными факторами
С древних времён люди использовали естественные природные факторы в целях укрепления здоровья. Известно, что в далёкие времена все народы отождествляли солнце, воздух и воду с божествами, приписывая им чудодейственную силу...
Исследование физических и функциональных возможностей регбисток
Выносливость - это умение организма спортсмена противостоять усталости при специфических спортивных нагрузках. Выносливость характеризуется совокупностью физических способностей, обеспечивающих поддержание работы в зонах максимальной...
Определение динамики развития выносливости у борцов
Понятие «выносливость» тесно связано с понятием «утомление». В большинстве случаев причиной прекращения работы или снижения, ее эффективности является нарастающее утомление...
Основы и методика учебно-тренировочного процесса сборных команд велосипедного спорта Республики Казахстан
Результат реагирования человеческого организма на комплекс действующих факторов определяется не только характеристиками этих действующих факторов, но, прежде всего, - генотипическими...
Особенности развития скоростно-силовых качеств у юных баскетболистов
На развитие прыгучести влияют следующие основные факторы 1.Уровень межмышечной и внутримышечной координации. Характеризуется вовлечением в работу значительного количества двигательных единиц...
Развитие выносливости у юных лыжников-гонщиков 13-14 лет
Лыжный спорт относится к циклическим видам спорта и поэтому основной акцент в нем делается на развитие выносливости. Это физическое качество считается основным (наряду с силой) качеством лыжников-гонщиков. Все остальные качества - быстрота...
Развитие и становление нетрадиционных систем гимнастики
Согласно учению йогов наше тело живет за счет “положительных” и “отрицательных” токов, и когда они находятся в полном равновесии, то можно говорить об отличном здоровье (речь идет, видимо...
Развитие скоростно-силовых способностей
Максимальная мощность (иногда называемая "взрывной" мощностью) является результатом оптимального сочетания силы и скорости. Мощность проявляется во многих спортивных упражнениях: в метаниях, прыжках, спринтерском беге, борьбе...
Развитие специальной выносливости у юных борцов
...
Техника бега на короткие дистанции
Бег на короткие дистанции относится к скоростно-силовым (мощностным) упражнениям и характеризуется одновременным проявлением большой скорости и большой силы сокращения мышц (N=F*V). Максимальная мощность мышцы развивают при нагрузке...
sport.bobrodobro.ru
Состояние высокой работоспособности, которое достигается в результате спортивной тренировки, называется тренированностью. Различают общую тренированность и специальную — в избранном виде спорта. Физиологическая сущность развития тренированности состоит в том, что под влиянием систематической повторной работы с постепенным увеличением ее общего объема в организме человека происходят морфологические, биохимические и физиологические изменения, приводящие к повышению его работоспособности. Все эти изменения специфичны, то есть они зависят от особенностей тренирующих нагрузок.
Повышение работоспособности в избранном виде спорта обусловлено формированием и совершенствованием необходимых двигательных навыков и развитием двигательных качеств — силы, скорости, выносливости, ловкости.
Физиологические механизмы развития двигательных навыков.
Совершенствование спортивных упражнений связано с формированием двигательных навыков. Двигательный навык представляет собой индивидуально приобретенную форму различных по сложности координации двигательных действий, образующуюся путем систематической тренировки.
Фонд двигательных навыков человека состоит, с одной стороны, из врожденных двигательных действий (сосание, глотание, сгибание и разгибание конечностей в ответ на действие раздражителей и т.д.), с другой — из двигательных актов, формирующихся в процессе специального обучения на протяжении индивидуальной жизни. Человек рождается с крайне ограниченными по числу и сложности
347
проявлениями двигательных действий. В то же время, по наследству передается чрезвычайно важное свойство нервной системы — пластичность, обеспечивающее хорошую тренируемость, то есть способность в процессе обучения овладевать новыми, сложными по координации формами движений.
Физиологическим механизмом образования двигательных навыков, то есть механизмом тренируемости, благодаря которому формируются новые виды двигательной деятельности, являются условные рефлексы. Формирование новых двигательных навыков происходит на базе ранее приобретенных организмом координации. Чем больше у человека запас выработанных ранее двигательных актов, тем легче и быстрее он способен разучивать новые движения. Успешнее всего новые формы движений осваивают спортсмены, владеющие большим комплексом уже закрепленных сложных двигательных актов (гимнасты, акробаты, фигуристы).
В осуществлении новых двигательных актов важное значение имеет способность центральной нервной системы к экстраполяции. Процесс экстраполяции позволяет осуществлять как бы перенос уже имеющихся навыков и реализовать без предварительной подготовки новые координированные двигательные действия.
Двигательный навык представляет собой цепь двигательных актов, включающую несколько самостоятельных элементов (фаз, циклов), объединенных общей конечной целью. В процессе тренировки, направленной на формирование двигательного действия, отдельные компоненты движения выстраиваются в своеобразную систему последовательных двигательных актов в виде двигательного динамического стереотипа. Динамический стереотип в спортивных движениях относится только к последовательности осуществления их отдельных фаз. Временные отношения между фазами движений могут постоянно варьировать.
Формирование двигательного навыка при занятиях спортом проходит через несколько стадий. Первая — объединение отдельных элементов движения в целостное действие, характеризуется иррадиацией возбуждения в моторной зоне коры с генерализацией ответных двигательных реакций и вовлечением в работу "лишних" мышц. Во второй стадии, благодаря постепенной концентрации возбуждения, происходит улучшение координации движений, усиление стереотипности двигательных актов. В третьей стадии навык закрепляется, стабилизируется, достигается высокая степень координации и стереотипности движений.
Двигательные навыки, как и другие условные рефлексы, по мере закрепления становятся все более стойкими. При этом чем они проще по своей структуре, тем прочнее. После прекращения систематической тренировки навык начинает утрачиваться. Быстрее всего разрушаются наиболее сложные в координационном плане компоненты двигательного навыка. Простые компоненты навыка могут сохраняться годами и даже десятилетиями. Так, человек, научившийся плавать, ездить на велосипеде, сохраняет эти навыки в простейшем варианте даже после больших перерывов.
348
Физиологические основы тренировки силы и скоростно-силовых качеств. Максимальная произвольная сила (МПС) мышц человека зависит от двух групп факторов: мышечных (периферических) и координационных (центральных).
Зависимость максимальной произвольной силы мышцы от периферических факторов связана с механическими условиями действия мышечной тяги, с исходной длиной мышцы, площадью ее поперечного сечения, с соотношением быстрых и медленных волокон в сокращающейся мышце, с внутренней ее температурой. При равенстве всех перечисленных факторов максимально возможная сила мышцы в изометрическом режиме достигается в случае активации всех двигательных единиц и при сокращении всех волокон в режиме гладкого тетануса.
Координационные факторы, определяющие максимальную произвольную силу, — это центральные механизмы управления деятельностью мышц. Среди них выделяют механизмы внутримышечной координации (число возбуждаемых мотонейронов мышцы и синхронизацию их им-пульсации во времени) и межмышечные координационные механизмы (выбор необходимых для выполнения поставленной задачи мышц-си-нергистов и сопряженное торможение мышц-антагонистов). В естественных условиях максимальная произвольная сила всегда меньше, чем истинная максимальная сила мышцы. Последнюю определяют, раздражая у человека нерв, иннервирующий мышцу (например, трехглавую мышцу голени), импульсами электрического тока. Разница между истинной максимальной силой мышц и их максимальной произвольной силой называется силовым дефицитом.
При тренировке силы мышц происходит умеренное повышение активности нейронов сенсорных и моторных центров. Усиливаются внутрицентральные и корково- спинальные функциональные связи моторных центров, обеспечивающие при выполнении силовых упражнений максимально возможное по числу вовлечение в работу двигательных единиц. Улучшаются центральные координационные процессы управления различными мышечными группами.
В развитии максимальной силы сокращения мышцы имеют значение ее структурные особенности: общее число мышечных волокон, их ход (прямой, косой), толщина волокон, количество миофибрилл в каждом волокне. При прочих равных условиях сила мышцы зависит от ее поперечного сечения. Увеличение поперечника мышцы в результате специальной физической тренировки называется рабочей гипертрофией.
Выделяют два крайних типа рабочей гипертрофии мышечных волокон — миофибриллярную и саркоплазматическую. При миофиб-риллярной рабочей гипертрофии увеличение поперечных размеров волокон обусловлено ростом числа и объема миофибрилл. Миофиб-риллярная гипертрофия возникает лишь при использовании в качестве тренировочных нагрузок усилий более 75% от максимальной произвольной силы.
В основе рабочей гипертрофии лежит интенсивный синтез мышечных белков. Роль стимулятора синтеза актина и миозина, а
349
значит и рабочей гипертрофии, выполняет креатин, содержание которого в сокращающихся мышцах растет. Под влиянием гипота-ламо-гипофизарной системы повышается продукция андрогенов (тестостерона). Возрастает количество рецепторов андрогенов в ядрах и цитоплазме миоцитов. Повышается концентрация соматотро-пина и синтезируемых печенью соматомединов, ускоряющих утилизацию аминокислот и глюкозы мышечными клетками, синтез протеинов и развитие мышечной гипертрофии. Усиление поглощения аминокислот и глюкозы, синтеза РНК, ДНК и тканевых белков, а также увеличение количества сократительных белков актин-миози-нового комплекса происходят преимущественно в быстрых волокнах. Кроме того, в процессе силовой тренировки возрастает количество белков саркоплазматического ретикулума, миозиновой АТФазы и миоглобина. Все это приводит к развитию миофибриллярной гипертрофии, в основном, быстрых гликолитических волокон, увеличению занимаемой ими площади в тренируемых мышцах и, следовательно, силы мышцы. Структурные адаптивные перестройки сопровождаются метаболическими. Имеет место локальное увеличение запасов креатинфосфата и гликогена, содержания и активности миокиназы, КФ-киназы и гликолитических ферментов, повышение мощности фосфагенной и гликолитической энергетических систем скелетных мышц.
Как и другие виды тренировки, силовая не изменяет композиции мышц, то есть соотношения в них быстрых и медленных волокон. При тренировке силовой направленности в мышце увеличивается процент быстрых гликолитических волокон и, соответственно, уменьшается процент быстрых окислительно-гликолитических.
Саркоплазматическая рабочая гипертрофия имеет место при длительной тренировке ритмическими сокращениями, в процессе которых мышцы работают в аэробных условиях. При этом типе гипертрофии увеличение размеров мышечных волокон происходит, главным образом, за счет увеличения объема саркоплазмы, а не сократительных белков. Возрастает содержание несократительных белков, гликогена, креатинфосфата, миоглобина, число митохондрий. В связи с этим мышечная сила либо не меняется, либо может даже уменьшаться. В то же время существенно возрастает аэробная выносливость таких мышц, то есть способность длительное время выполнять работу в аэробных условиях. Наиболее предрасположены к саркоплазматической гипертрофии медленные и быстрые окислительно-гликолитические волокна.
В реальной жизни гипертрофия мышечных волокон представляет собой комбинацию двух описанных типов. Преобладание миофиб-риллярного или саркоплазматического типа зависит от характера тренировочных нагрузок.
Физиологические основы скоростно-силовых качеств (мощности).
Мощность, как ведущее качество спортсмена, необходима для выполнения многих спортивных упражнений (метания, прыжки, борьба, спринтерский бег и т.д.). Чем большую мощность развивает
350
спортсмен, тем большую скорость он может сообщить снаряду или собственному телу. Максимальная мощность является результатом оптимального сочетания силы и скорости. Отсюда следует, что мощность можно увеличить за счет повышения либо силы, либо скорости сокращения, либо силы и скорости одновременно.
Силовой компонент мощности. В значительной мере мощность определяется максимальной силой участвующих в работе мышц. Максимальная динамическая сила, измеряемая при концентрическом сокращении мышц, меньше, чем максимальная сила в изометрическом режиме. В связи с высокой специфичностью эффектов тренировки, изометрические нагрузки мало влияют на динамическую силу, а динамические - на статическую. Отсюда следует, что для повышения динамической силы необходимо использовать, в первую очередь, динамические нагрузки.
Одной из разновидностей динамической мышечной силы является взрывная сила, характеризующая способность к быстрому проявлению мышечной силы. Взрывная сила определяет результативность метателей, прыгунов, спринтеров, борцов др. Критерием оценки и количественным показателем взрывной силы является градиент силы, то есть скорость ее нарастания. Градиент силы определяется как отношение величины максимально достигаемой силы ко времени ее нарастания.
Основными факторами, ответственными за развитие взрывной силы, являются координационные способности моторных центров и скоростные сократительные способности мышц. Среди координационных способностей центральной нервной системы основное значение имеют частота импульсации мотонейронов в начале разряда и степень синхронизации импульсации разных двигательных нейронов. Чем больше начальная частота импульсации (активации мышечных клеток), тем быстрее нарастает сила мышц.
Скоростные сократительные свойства скелетной мышцы зависят также от ее композиции, то есть соотношения числа быстрых и медленных волокон. Быстрые волокна составляют значительно большую часть мышечной массы у представителей скоростно-силовых видов спорта (спринтеры, прыгуны, метатели; рис.27.5).
занимаемой быстрыми мышечными волокнами в икроножной мышце у легкоатлетов разной специализации и нетренированных мужчин.
351
Скоростной компонент мощности, развиваемой спортсменом во время выполнения физических упражнений, определяется, во-первых, силой сокращения мышц. Согласно второму закону Ньютона, чем больше усилие прилагается к массе тела, тем больше скорость, с которой оно движется. Отсюда, чем больше сила мышц бедра, тем выше предельная скорость бега спринтера. Во-вторых, скоростными сократительными свойствами мышц. Чем больший процент быстрых волокон в мышце, тем с большей скоростью может выполняться каждое отдельное движение, тем большее количество двигательных циклов может совершаться в единицу времени. У выдающихся спринтеров процент быстрых мышечных волокон значительно выше, чем у неспортсменов. И, в-третьих, внутри — и межмышечными координационными способностями центральной нервной системы.
Физиологические основы аэробной выносливости. Под выносливостью понимают способность человека длительное время поддерживать определенный вид деятельности. Выносливость специфична, то есть проявляется у каждого человека лишь при выполнении определенного вида деятельности. В спортивной физиологии под выносливостью понимают способность человека длительное время выполнять глобальную динамическую работу аэробного характера. Большой аэробной выносливости требуют, например, такие спортивные упражнения, как бег на дистанции 1500 м и больше, академическая гребля, лыжные гонки, шоссейные велогонки, бег на коньках на дистанциях 3000 м и более, плавание на длинные дистанции, спортивная ходьба, ориентирование.
Во всех видах спорта, требующих выносливости, спортсмены должны обладать большими аэробными возможностями: максимальной скоростью потребления кислорода и способностью длительное время поддерживать высокую скорость потребления кислорода.
Аэробные возможности человека определяются, прежде всего, максимально возможной для него скоростью потребления кислорода. Чем она больше, тем большую мощность работы может выполнять спортсмен в аэробных условиях. Чем длительнее по времени эта работа может продолжаться, тем, следовательно, выше его спортивный результат. Максимальное потребление кислорода у лиц, тренирующих выносливость, значительно выше, чем у не спортсменов того же возраста и пола. Так, например, если у нетренированных мужчин 20-29 лет максимальное потребление кислорода составляет 2,5-3,5 л/мин (или 40-50 мл/мин/кг), то у бегунов-стайеров и лыжников высокой квалификации она достигает 5-6 л/мин (или 75-80 мл/мин/кг). У нетренированных женщин максимальное потребление кислорода равно 1,5-2,5 л/мин (или 30-40 мл/мин/кг), а у спортсменок лыжниц составляет около 4 л/мин (или более 70 мл/ мин/кг).
Выделяют абсолютные показатели максимального потребления кислорода (л/мин) и относительные, то есть максимальное потребление кислорода, отнесенное к единице массы тела (мл/мин/кг). Абсолютные показатели максимального потребления кислорода на-
352
ходятся в прямой зависимости от размеров тела. Они наибольшие у гребцов, пловцов, конькобежцев, велосипедистов. В этих видах спорта абсолютные величины максимального потребления кислорода имеют наибольшее значение для оценки состояния тренированности.
Относительные показатели максимального потребления кислорода у высококвалифицированных спортсменов находятся в обратной зависимости от массы тела. Наибольшие величины относительных показателей характерны для лыжников и бегунов на длинные дистанции, наименьшие — для гребцов. У спортсменов, специализирующихся в беге на длинные дистанции, в спортивной ходьбе, ориентировании, лыжных гонках, максимальные аэробные возможности и состояние тренированности оценивают по относительным величинам максимального потребления кислорода.
Уровень максимального потребления кислорода зависит от максимальных возможностей: (1) системы доставки кислорода к работающим мышцам и другим усиленно функционирующим органам; (2) системы потребления кислорода, включающей, в основном, работающие мышечные клетки.
Система доставки кислорода. Предельные возможности организма доставлять кислород к усиленно функционирующим органам и тканям определяются системами внешнего дыхания и крови, а также сердечно- сосудистой системой.
Внешнее дыхание. У спортсменов, тренирующих выносливость, максимальные величины легочной вентиляции при работе значительно больше, чем у нетренированных лиц. У бегунов-стайеров во время бега на длинные дистанции легочная вентиляция длительное время поддерживается на уровне 120- 140 л/мин. У нетренированных людей ее максимальные величины обычно не превышают 70- 100 л/ мин. Поскольку частота дыхания по мере тренировки не возрастает, прирост легочной вентиляции достигается лишь увеличением дыхательного объема. Значительное возрастание максимально возможных величин дыхательного объема у спортсменов происходит вследствие повышения на 15-25% легочных объемов и емкостей и, следовательно, жизненной емкости легких, которая у гребцов, например, достигает 8-9 л.
Другим результатом тренировки системы внешнего дыхания является повышение эффективности легочной вентиляции. Об этом свидетельствует увеличение вентиляционного эквивалента кислорода, то есть объема дыхания, затрачиваемого на один литр использованного кислорода.
В процессе тренировки значительно возрастает диффузионная способность легких как в покое, так и при физических нагрузках. У бегунов- марафонцев, например, она даже в покое почти не отличается по величине от диффузионной способности легких при максимальной работе у нетренированных лиц.
В результате тренировки повышается вентиляционный анаэробный порог, то есть мощность работы, начиная с которой легочная вен-
353
тиляция растет быстрее, чем интенсивность нагрузки. Так, у нетренированных людей вентиляционный анаэробный порог соответствует мощности нагрузки в пределах 50-60%, а у хорошо тренированных спортсменов — 80-85% от максимального потребления кислорода. Итак, главный эффект тренировки выносливости в отношении функций внешнего дыхания состоит в увеличении предельных величин рабочей и произвольной легочной вентиляции вследствие возрастания легочных объемов и емкостей, в повышении эффективности легочной вентиляции и в увеличении диффузионной способности легких.
Система крови. Транспорт кислорода и аэробная выносливость человека зависят от объема крови и содержания в ней эритроцитов и гемоглобина. При тренировке выносливости объем крови у спортсмена значительно возрастает. С учетом массы тела у бегунов-стайеров, лыжников, велосипедистов-шоссейников он на 15-20% больше, чем у нетренированных людей. У представителей скорост-но-силовых видов спорта (спринтеры, метатели, прыгуны, борцы и др.) объем крови почти не отличается от его величин у неспортсменов. Таким образом, увеличение объема крови является результатом тренировки выносливости.
Увеличение объема крови происходит, в основном, за счет повышения объема плазмы. При этом величина гематокрита, от которой в значительной мере зависит вязкость крови, у спортсменов несколько ниже, чем у нетренированных лиц. Увеличение объема плазмы у лиц, тренирующих выносливость, связано с повышением общего содержания белков в крови вследствие усиления их синтеза в печени.
Содержание эритроцитов и гемоглобина в крови определяют ее кислородную емкость, а значит и способность доставлять кислород к работающим мышцам. В связи с этим довольно неожиданно выглядит отсутствие существенной разницы в содержании эритроцитов и гемоглобина у тренированных лиц с высокой аэробной выносливостью (эритроциты — 4,77 млн/мм3; гемоглобин — 14,6 — 16,0 г %) и нетренированных (эритроциты — 4,97 млн/мм3; гемоглобин — 15,1 г %). В то же время, из-за большего (на 15-20%) объема крови у спортсменов значительно выше общее количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови. Так, у тренированных на выносливость мужчин общее содержание в крови гемоглобина равно 1000- 1100 г, или 13-16 г/кг массы (у женщин 700- 850 г или 12 г/кг), а у нетренированных — соответственно 700-900 г или 10-12 г/кг (у женщин 400-500 г или 7-9 г/кг). Одной из причин, стимулирующих усиленный эритропоэз и образование гемоглобина, является рабочий гемолиз, то есть разрушение эритроцитов во время интенсивных тренировочных и соревновательных нагрузок.
Как у спортсменов, так и у нетренированных лиц при нагрузках любой аэробной мощности содержание кислорода в артериальной крови по сравнению с состоянием покоя не снижается. Небольшое уменьшение насыщения гемоглобина кислородом компенсируется
354
повышением концентрации гемоглобина в крови в результате происходящего при работе перехода жидкости за пределы сосудистого русла и увеличения гематокрита, то есть в результате рабочей ге-моконцентрации.
Благодаря увеличению на 15-20% содержания 2,3 дисфосфоглице-рата в эритроцитах спортсменов, тренирующих выносливость, в капиллярах тканей значительно облегчается отдача гемоглобином кислорода. Этот механизм повышает эффективность работы системы транспорта кислорода кровью.
Таким образом, в отношении системы крови основные эффекты тренировки человеком аэробной выносливости состоят в существенном увеличении объема внутрисосудистой крови и общего содержания гемоглобина. Благодаря этому, возрастают суммарная кислородная емкость и общая масса циркулирующей крови, обеспечивается возможность большего увеличения минутного объема кровообращения и перераспределения его в пользу работающих мышц. Улучшаются возможности организма увеличивать кровоток в коже с целью усиления теплоотдачи во время длительной работы, усиливается скорость вымывания метаболитов (например, молочной кислоты) из интерстициального пространства.
Сердечно-сосудистая система. В процессе многолетней тренировки аэробной выносливости в сердечно-сосудистой системе происходят адаптивные изменения, существенно повышающие способность сердца подавать большее количество крови в сосуды, тем самым увеличивая объемную скорость кровотока через легкие и работающие мышцы. Поскольку кислородтранспортные возможности лимитируются в большей степени состоянием сердечно-сосудистой системы, а не внешнего дыхания, велика роль различных звеньев этой системы в развитии аэробной выносливости.
В соответствии с уравнением Фика потребление кислорода (V О2) находится в прямой зависимости от минутного объема кровообращения (МОК) и артерио-венозной разницы по кислороду (АВР О2), то есть V О2 = МОК х АВРО2. Исходя из этой закономерности, увеличение потребления кислорода, организмом и, следовательно, аэробной работоспособности человека, определяется производительностью сердца. Ориентировочные величины показателей работы сердца в покое и при физической работе умеренной и максимальной аэробной мощности приведены в таблице 27.1.
Как видно из представленных в таблице данных, в условиях покоя скорость потребления кислорода и минутный объем кровообращения мало отличаются у тренированных и нетренированных людей. Однако, механизмы поддержания минутного объема кровообращения у них различны. В результате усиления парасимпатических и ослабления симпатических влияний на сердце, уменьшения выделения ка-техоламинов надпочечниками и снижения чувствительности сердца к этим веществам у лиц, тренирующих выносливость, значительно уменьшается частота сердечных сокращений, становясь у элитных спортсменов меньше 40 и даже 30 уд/мин.
355
Урежение частоты сердечных сокращений в покое у спортсменов компенсируется более высокими показателями систолического объема. Так, если у нетренированного в положении лежа частота сердечных сокращений составляет 70- 75 уд/мин, а систолический объем — 80-90 мл, то у тренированных соответственно — 40-45 уд/ мин и 100-120 мл. Возрастание систолического объема в результате длительной тренировки является следствием увеличения объема полостей сердца и сократительной способности миокарда желудочков.
Максимальные величины деятельности сердца при выполнении аэробных физических упражнений у спортсменов также значительно больше, чем у нетренированных (табл.27.1). В связи с тем, что максимальная частота сердечных сокращений при тренировке выносливости не возрастает, но даже несколько снижается (на 3-5 уд/ мин), существенно большие величины минутного объема кровообращения у спортсменов обусловлены исключительно повышением систолического объема. Чем больше возрастает систолический объем, тем больше повышается минутный объем кровообращения, а значит и максимальное потребление кислорода. Следовательно, увеличение систолического объема — это основной результат тренировки выносливости для сердечно-сосудистой системы. Максимально возможный систолический объем у нетренированных мужчин обычно не превышает 110-130 мл, тогда как у хорошо тренированных он может достигать 180-210 мл.
Таблица 27.1 Показатели деятельности сердца в покое и при физической работе у нетренированных и тренированных мужчин и женщин
| Частота сердечных сокращений, уд/мин | Систолический объем, мл | Минутный объем кровообращения, л/мин | |||
| Покой | не тренир. лсжз | м. | 70 75 45 50 | 90 70 105 80 | 5.0 |
| Ж. | 4.0 | ||||
| тренир. | м. | 4.8 | |||
| ж. | 3.8 | ||||
| не тренир. | м. | 75 78 55 65 | 70 50 85 70 | 3.8 | |
| ж. | 3.0 | ||||
| тренир. | м. | 4.2 | |||
| ж. | 3.1 | ||||
| Умеренная физическая забота | не тренир. | м. | 135 140 130 135 | 120 90 180 140 | 15.0 |
| ж. | 12.0 | ||||
| тренир. | м. | 25.0 | |||
| ж. | 18.0 | ||||
| Максимальная аэробная работа | не тренир. | м. | 185 185 180 180 | 130 100 200 150 | 25.0 |
| ж. | 18.0 | ||||
| тренир. | м. | 38.0 | |||
| ж. | 28.0 |
356
Высокий уровень аэробной работоспособности спортсменов зависит не только от больших величин минутного объема кровообращения, но и от способности наиболее эффективного его использования. Эта способность определяется величиной артерио-венозной разницы по кислороду и совершенством механизмов перераспределения крови между активными и неактивными органами и тканями. Чем больше артерио-венозная разница по кислороду, тем более эффективно используется минутный объем кровообращения. По мере тренировки выносливости при любых нагрузках артерио-венозная разница по кислороду увеличивается. Поскольку содержание О2 в ' артериальной крови у спортсменов и не спортсменов практически не отличается ни в покое, ни при аэробных нагрузках любой мощности, увеличение артерио-венозной разницы по кислороду вызывается снижением содержания О2 в смешанной венозной крови, то есть большей его утилизацией. При максимальной аэробной работе у нетренированных лиц содержание О2 снижается в среднем до 55 млО2/л крови, а у тренированных — до 25 мл/О2/л крови. Следовательно, лица, тренирующие выносливость, более эффективно используют один и тот же объем притекающей к их мышцам крови, извлекая из него больше кислорода.
Система потребления кислорода и выносливость. Изменениям в кислородтранспортной системе, происходящим в результате тренировки выносливости, сопутствуют морфофункциональные изменения самих мышечных клеток, направленные на увеличение скорости утилизации приносимого кислорода. Чем больше в мышце медленных волокон с окислительным характером анаболизма, тем больше ее способность использовать кислород в окислительных реакциях ресинтеза АТФ. Следовательно, аэробная выносливость спортсмена зависит от композиции принимающих в работе мышц (см.главу 4), то есть от процентного соотношения содержащихся в них медленных (окислительных) и быстрых (окислительно-гликолитических и гликолитических) волокон. Характерной чертой композиции мышц у выдающихся представителей видов спорта, тренирующих выносливость, является высокий (не менее 70) процент медленных волокон, приспособленных к длительной динамической работе средней интенсивности с аэробными процессами энергопродукции.
Композиция мышц, а значит и высокий процент медленных волокон у спортсменов-стайеров, предопределены генетически ("Великими стайерами не становятся, а рождаются"). Это значит, что человек уже с момента рождения, имея больше медленных волокон, чем быстрых, обладает предпосылками к достижению выдающихся результатов в видах спорта, требующих выносливости. Изменить тренировкой соотношение медленных и быстрых волокон практически невозможно. В то же время при неменяющемся соотношении числа медленных и быстрых волокон тренировка выносливости приводит к превращению быстрых гликолитических волокон в быстрые окислительно-гликоли-тические. Благодаря этому увеличивается общее число волокон, способных длительно работать в аэробных условиях.
357
В процессе тренировки выносливости происходит рабочая гипертрофия саркоплазматического типа. Помимо увеличения содержания в клетке энергетических субстратов, у высокотренированных спортсменов значительно возрастает число и плотность центральных (на 50%) и поверхностных (на 300%) митохондрий. Следствием этого является существенное увеличение утилизации мышцей приносимого кровью кислорода.
Усиление процессов утилизации кислорода в мышечных клетках происходит одновременно с ростом числа капилляров, окружающих мышечные волокна, особенно медленного типа. Так, у тренированных на выносливость лиц каждое медленное волокно окружено 6-7 капиллярами, а быстрое — 3-4. У неспортсменов эти цифры составляют соответственно 3,5-4,5 и 2,5-3,2. Увеличение плотности капилляров, обусловленное образованием новых капилляров, происходит лишь в мышцах, тренирующих выносливость. Благодаря повышенной плотности капилляров в мышце (400- 500 на 1 мм2 вместо 300-350 на 1 мм2 у нетренированных) улучшается обмен жидкостью между интерстициалъным пространством и кровью, сокращается путь транспорта кислорода и других веществ от капилляра до клетки и обратно, увеличивается поверхность диффузии. Все это способствует повышению аэробной мышечной работоспособности.
Повышение выносливости в результате тренировки связано также со значительными адаптивными изменениями метаболических процессов в мышце: увеличивается содержание и активность ферментов окислительного метаболизма (в 2-3 раза), возрастает содержание миоглобина (в 1,5-2 раза), повышается содержание энергетических субстратов — гликогена мышц и липидов (на 30-50%), усиливается способность мышц использовать гликоген и, особенно, жиры ("жировой сдвиг").
Таким образом, длительная тренировка выносливости вызывает, во-первых, значительное усиление деятельности систем захвата кислорода из окружающего воздуха, доставки его к работающим мышечным волокнам и использования клетками для нужд метаболизма. Во-вторых, способствует повышению эффективности деятельности систем дыхания, крови и кровообращения во время выполнения физических упражнений.
studfiles.net
Выносливостью называют способность наиболее длительно или в заданных границах времени выполнять специализированную работу без снижения ее эффективности.
Ее определяют также как способность преодолевать развивающееся утомление или работоспособность человека.
Формы проявления выносливости.
Различают 2 формы проявления выносливости - общую и специальную.
Общая выносливость характеризует способность длительно выполнять любую циклическую работу умеренной мощности с участием больших мышечных групп, а специальная выносливость проявляется в различных конкретных видах двигательной деятельности.
Физиологической основой общей выносливости является высокий уровень аэробных возможностей человека - способность выполнять работу за счет энергии окислительных реакций.
Аэробные возможности зависят от:
- аэробной мощности, которая определяется абсолютной и относительной величиной максимального потребления кислорода (МПК) и
- аэробной емкости - суммарной величины потребления кислорода на всю работу.
Специальная выносливость определяется теми требованиями, которые предъявляются конкретными физическими нагрузками организму спортсмена.
Физиологические механизмы развития выносливости.
Общая выносливость зависит от доставки кислорода работающим мышцам и, главным образом, определяется функционированием кисло-родтранспортной системы: сердечно-сосудистой, дыхательной и системой крови.
Развитие общей выносливости обеспечивается разносторонними перестройками в дыхательной системе. Повышение эффективности дыхания достигается:
- увеличением (на 10-20 %) легочных объемов и емкостей (ЖЕЛ достигает 6-8 л и более),
- нарастанием глубины дыхания (до 50-55% ЖЕЛ),
- увеличением диффузионной способности легких, что обусловлено увеличением альвеолярной поверхности и объема крови в легких, протекающей через расширяющуюся сеть капилляров,
- увеличением мощности и выносливости дыхательных мышц, что приводит к росту объема вдыхаемого воздуха по отношению к функциональной остаточной емкости легких (остаточному объему и резервному объему выдоха).
Все эти изменения способствуют также экономизации дыхания: большему поступлению кислорода в кровь при меньших величинах легочной вентиляции. Повышение возможности более выгодной работы за счет аэробных источников энергии позволяет спортсмену дольше не переходить к энергетически менее выгодному использованию анаэробных источников, т. е. повышает вентиляционный порог анаэробного обмена (ПАНО).
Решающую роль в развитии общей выносливости играют морфофунк-циональные перестройки в сердечно-сосудистой системе, отражающие адаптацию к длительной работе:
- увеличение объема сердца ("большое сердце" особенно характерно для спортсменов-стайеров) и утолщение сердечной мышцы - спортивная гипертрофия,
- рост сердечного выброса (увеличение ударного объема крови).
- замедление частоты сердечных сокращений в покое (до 40-50 уд./мин и менее) в результате усиления парасимпатических влияний - спортивная брадикардия, что облегчает восстановление сердечной мышцы и последующую ее работоспособность,
- снижение артериального давления в покое (ниже 105 мм рт. ст.) -спортивная гипотония.
В системе крови повышению общей выносливости способствуют.
- увеличение объема циркулирующей крови (в среднем на 20%) за счет, главным образом, увеличения объема плазмы, при этом адаптивный эффект обеспечивается: 1) снижением вязкости крови и соответствующим облегчением кровотока и 2) большим венозным возвратом крови, стимулирующим более сильные сокращения сердца,
- увеличение общего количества эритроцитов и гемоглобина (следует заметить, что при росте объема плазмы показатели их относительной концентрации в крови снижаются),
- уменьшение содержания лактата (молочной кислоты) в крови при работе, связанное, во-первых, с преобладанием в мышцах выносливых людей медленных волокон, использующих лактат как источник энергии, и во-вторых, обусловленное увеличением емкости буферных систем крови, в частности, ее щелочных резервов. При этом лактатный порог анаэробного обмена (ПАНО) так же нарастает, как и вентиляционный ПАНО.
Несмотря на указанные адаптивные перестройки функций, в организме стайера происходят значительные нарушения постоянства внутренней среды (перегревание и переохлаждение, падение содержания глюкозы в крови и т. п.). Способность спортсмена переносить весьма длительные нагрузки обеспечивается его способностью "терпеть" такие изменения.
В скелетных мышцах у спортсменов, специализирующихся в работе на выносливость, преобладают медленные мышечные волокна (до 80-90 %). Рабочая гипертрофия протекает по саркоплазматическому т и п у. т. е. за счет роста объема саркоплазмы. В ней накапливаются запасы гликогена, липидов, миоглобина, становится богаче капиллярная сеть, увеличивается число и размеры митохондрий. Мышечные волокна при длительной работе включаются посменно, восстанавливая свои ресурсы в моменты отдыха.
В центральной нервной системе работа на выносливость сопровождается формированием стабильных рабочих доминант, которые обладают высокой помехоустойчивостью, отдаляя развитие запредельного торможения в условиях монотонной работы. Особой способностью к длительным циклическим нагрузкам обладают спортсмены с сильной уравновешенной нервной системой и невысоким уровнем подвижности - флегматики.
Специальные формы выносливости характеризуются разными адаптивным перестройками организма в зависимости от специфики физической нагрузки.
Специальная выносливость в циклических видах спорта зависит от длины дистанции, которая определяет соотношение аэробного и анаэробного энергообеспечения.
В лыжных гонках на длинные дистанции соотношение аэробной и анаэробной работы порядка 95% и 5%; в академической гребле на 2 км, соответственно, 70% и 30%; в спринте - 5% и 95%. Это определяет разные требования к двигательному аппарату и вегетативным системам в организме спортсмена.
Специальная выносливость к статической работе базируется на высокой способности нервных центров и работающих мышц поддерживать непрерывную активность (без интервалов отдыха) в анаэробных условиях. Торможение вегетативных функций со стороны мошной моторной доминанты по мере адаптации спортсмена к нагрузке постепенно снижается, что облегчает дыхание и кровообращение. Статическая выносливость мышц шеи и туловища, содержащих больше медленных волокон, выше по сравнению с мышцами конечностей, более богатых быстрыми волокнами.
Силовая выносливость зависит от переносимости нервной системой и двигательным аппаратом многократных повторений натуживания, вызывающего прекращение кровотока в нагруженных мышцах и кислородное голодание мозга. Повышение резервов мышечного гликогена и кислородных запасов в миоглобине облегчает работу мышц. Однако почти полное и одновременное вовлечение в работу всех ДЕ лишает мышцы резервных ДЕ, что лимитирует длительность поддержания усилий.
Скоростная выносливость определяется устойчивостью нервных центров к высокому темпу активности. Она зависит от быстрого восстановления АТФ в анаэробных условиях за счет креатинфосфата и реакций гликолиза.
Выносливость в ситуационных видах спорта обусловлена устойчивостью центральной нервной системы и сенсорных систем к работе переменной мощности и характера - "рваному" режиму, вероятностным перестройкам ситуации, многоальтернативному выбору, сохранению координации при постоянном раздражении вестибулярного аппарата.
Выносливость к вращениям и ускорениям требует хорошей устойчивости вестибулярной сенсорной системы. Квалифицированные фигуристы, например, без отрицательных соматических и вегетативных реакций могут переносить до 300 вращений на кресле Барани вокруг вертикальной оси. После таких многократных вращений у этих спортсменов совершенно незначительно так называемое время поиска стабильной позы. Активные вращения при выполнении специальных упражнений в большей мере способствуют повышению вестибулярной устойчивости, чем пассивные вращения на тренажерах.
Выносливость к гипоксии, характерная, например, для альпинистов, связана с понижением тканевой чувствительности нервных центров, сердечной и скелетных мышц к недостатку кислорода. Это свойство в значительной мере является врожденным. Лишь несколько спортсменов-альпинистов во всем мире смогли подняться на высоту более 8 тыс. м (Эверест) без кислородного прибора (например, Владимир Балыбердин).
Физиологические резервы выносливости включают в себя:
мощность механизмов обеспечения гомеостаза - адекватная деятельность сердечно-сосудистой системы, повышение кислородной емкости крови и емкости ее буферных систем, совершенство регуляции водно-солевого обмена выделительной системой и регуляции теплообмена системой терморегуляции, снижение чувствительности тканей к сдвигам гомеостаза; тонкая и стабильная нервно-гуморальная регуляция механизмов поддержания гомеостаза и адаптация организма к работе в измененной среде (так называемому гомеокинезу).
Развитие выносливости связано с увеличением диапазона физиологических резервов и большими возможностями их мобилизации. Особенно важно развивать в процессе тренировки способность к мобилизации функциональных резервов мозга спортсмена в результате произвольного преодоления скрытого утомления. Более длительное и эффективное выполнение работы связано не столько с удлинением периода устойчивого состояния, сколько с ростом продолжительности периода скрытого утомления. Волевая мобилизация функциональных резервов организма позволяет за счет повышения физиологической стоимости работы сохранять ее рабочие параметры - скорость локомоции, поддержание заданных углов в суставах при статическом напряжении, силу сокращения мышц, сохранение техники движения.
studfiles.net
