Аэробная и анаэробная производительность спортсменов. Оценка физической работоспособности. Определение анаэробных возможностей организма человека

Аэробная и анаэробная работоспособность организма

Работоспособность организма - это способность совершать работу, требующая затраты (выделения) энергии. Энергия в организме высвобождается в процессе дыхания - окисления органических веществ (белков, жиров и углеводов) кислородом воздуха.

Следовательно, в анаэробных (бескислородных) условиях на фоне снижения уровня кислорода будет наблюдаться уменьшение интенсивности окисления органических веществ и, как следствие, снижение количества выделяемой энергии, а значит и уменьшение работоспособности организма.

В аэробных условиях, наоборот, на фоне возрастания уровня кислорода будет наблюдаться повышение интенсивности окисления органических веществ и, как следствие, увеличение количества выделяемой энергии, а значит и повышение работоспособности организма.

Биохимические основы быстроты (скорости) как качества двигательной деятельности.

Двигательная деятельность обеспечивается с помощью миофибрилл - органелл клетки, отвечающих за сокращение. Основными компонентами миофибриллы являются мышечные нити. Последние бывают 2-х типов: толстые нити имеют диаметр 15 нм и содержат в основном нитевидный белок миозин, а тонкие имеют 7 нм в диаметре и состоят из актина, тропомиозина и тропонина .

Миозин построен из двух больших и четырех малых полипептидных цепей. Каждая большая цепь состоит из двух частей: вытянутого "хвоста", имеющего -спиральную конформацию, и глобулярной "головки". Хвосты обеих больших нитей заплетены друг вокруг друга, образуя сверхскрученную структуру длиной 140 нм. Глобулярная головка каждой большой цепи находится в комплексе с двумя малыми цепями; весь комплекс также является глобулярным. Таким образом, молекула миозина имеет две глобулярные головки и один фибриллярный двухцепочечный хвост.

Актин находится в миофибриллах в форме F-актина (F-фибриллярный). F-актин - это полимер, а мономерные единицы, из которых он построен, называются G-актином (G-глобулярный). По своей структуре F-актин похож на две нитки бус, в которых бусинками служат молекулы G-актина; нитки закручены друг вокруг друга в спиральную структуру с шагом 36-38 нм.

Молекула тропомиозина представляет собой тяж длиной 40 нм, образованный двумя переплетающимися -спиральными полипептидными цепями. Тропомиозин связан с F-актином. Каждая молекула тропомиозина охватывает семь G-актиновых глобул, причем соседние его молекулы немного перекрываются между собой, так что образуется непрерывная тропомиозиновая цепь, идущая вдоль F-актинового волокна. Поскольку F-актин состоит из двух ниток, с ним связаны и две тропомиозиновые цепочки.

Тропонин является комплексом трех белков: тропонина I, тропонина T и тропонина С. Он имеет в целом более или менее глобулярную форму и располагается на F-актине через правильные промежутки, равные примерно 38 нм.

Обеспечение сокращения энергией осуществляет АТФ. Глобулярные головки миозина связывают АТФ и быстро гидролизуют его, но не так легко освобождают продукты гидролиза - АДФ и Фн. F-актин, который связывается с миозином, образуя комплекс, называемый актомиозином, ускоряет отсоединение АДФ и Фн от миозиновых головок. Освободившиеся АТФ-связывающие участки актомиозинового комплекса могут связать новые молекулы АТФ, но, как только это происходит, индуцируется диссоциация актомиозина на актин и миозин. Такой цикл может повторяться многократно - в присутствии достаточного количества АТФ. Описанное взаимодействие актина и миозина лежит в основе молекулярного механизма сокращения.

Процесс сокращения включает в себя цикл наклона головок миозина, состоящий из 4-х стадий :

Миозин в толстых нитях содержит связанные АДФ и Фн, но не связан с актином тонких нитей.

При поступлении сигнала к сокращению глобулярные миозиновые головки со связанными АДФ и Фн прикрепляются к актину (образуется актомиозин).

Образование актомиозина ускоряет освобождение АДФ и Фн, что сопровождается наклоном головок миозина; при наклоне головки происходит скольжение все еще прикрепленной к ней тонкой актиновой нити вдоль толстой, что приводит к укорочению саркомера.

АТФ связывается с миозиновыми головками в актомиозине, и это приводит к отсоединению актина от миозина, после чего гидролиз АТФ миозином возвращает систему к первой фазе цикла.

Регуляция быстроты сокращения опосредуется ионами кальция. При низких концентрациях Са 2+ тропонин и тропомиозин препятствуют взаимодействию актина с миозином . Когда приходит нервный импульс и происходит деполяризация мембраны клеток, внутриклеточный уровень Са 2+ повышается, это вызывает Са 2+ -зависимое изменение конформации тропонина, которое передается тропомиозину, и в результате тропомиозин меняет свое положение на актиновой нити так, что ее связывающие участки становятся доступными для головок миозина.

В окружающей нас атмосфере резерв кислорода для живых существ практически не исчерпаем. Несмотря на это, запасы кислорода в организме строго ограниченны, и по мере продвижения кислорода от легких к тканям его резервы становятся все более лимитируемыми. Доставка кислорода в легкие ограничивается, прежде всего, минутным объемом дыхания и эффективностью альвеолярной вентиляции. Диффузия кислорода из альвеол в кровь зависит от соотношения между легочной вентиляцией и легочным кровотоком, а так же от размеров диффузной поверхности и диффузионной проходимости альвеолярно-капиллярных мембран. Содержание кислорода в артериальной крови определяется размерами шунтирования крови в легких, сродством гемоглобина к кислороду и пр. Транспорт кислорода кровью лимитируется кислородной емкостью крови и минутным объемом крови. Доставка кислорода к клеткам зависит от распределения крови в тканях, напряжения кислорода в артериальной и венозной крови и размеров капиллярного ложа. Еще более ограничены резервы кислорода в мышцах, которые, даже при наличии предельного депо кислорода, связанного с миоглобином в мышечной ткани, лишь в течение очень короткого времени могут существовать без доставки новых порций кислорода. Клетки и их органоиды могут нормально функционировать лишь при условии соответствия скорости поэтапной доставки кислорода к тканям и их потребности в кислороде.

Основная функция кислорода в организме заключается в акцептировании электронов от цитохромоксидазного комплекса в системе митохондриального дыхания. Установлено, что максимальная скорость переноса кислорода по дыхательной цепи на митохондриальной мембране поддерживается неизменной до тех пор, пока напряжение кислорода во внутриклеточной среде не упадет ниже 3 - 5 мм рт.ст. Для того, чтобы обеспечить это напряжения кислорода на митохондриальной мембране, на наружной клеточной мембране должен создаваться градиент парциального давления кислорода порядка 15-20 мм рт.ст. На поддержание этого критического парциального давления кислорода в тканях и работают все физиологические системы организма, определяющие уровень его здоровья и функциональных возможностей.

Нормативные значения парциального давления кислорода на разных уровнях кислородного каскада организма составляют примерно следующие величины

альвеолы легких - 110 мм рт.ст.;

аортальный синус - 105-90 мм рт.ст.;

артериолы - 60-40 мм рт.ст.;

тканевые капилляры - 40-30 мм рт.ст.;

наружная клеточная мембрана - 20-15 мм рт.ст.;

митохондриальная мембрана - 5-3 мм рт.ст.

Говорить о недостатке кислорода или о возникновении состояния гипоксии в организме имеет смысл только в том случае, если не выполняются эти условия нормального функционирования системы тканевого дыхания. Единствекныт и безусловным критерием отсутствия или наличия недостатка кислорода в организме является возможность поддержания неизменной скорости митохондриального дыхания при фиксированном парциальном давлении кислорода на наружной клеточной мембране. Если эти условия не выполняются, то можно утверждать, что в этих случаях имеет место тканевая гипоксия разной степени выраженности.

Гипоксия, или кислородное голодание - особый вид функционального состояния организма, возникающий в результате недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения использования его тканями.

Скорость поступления кислорода в легкие и альвеолы, скорость массопереноса кислорода через альвеолярно-капиллярные мембраны, скорость массопереноса его артериальной и венозной кровью и скорость поглощения кислорода тканями взаимосвязаны. Количественный баланс между скоростью поэтапной доставки кислорода и его утилизацией определяет уровень парциальных давлений кислорода на разных участках его пути в организме: устанавливающегося значения напряжения кислорода в артериальной крови и в крови тканевых капилляров, а так же его концентрации в смешанной венозной крови.

В организме, таким образом, сочетаются две группы взаимозависимых параметров массопереноса кислорода: скорость его поэтапного продвижения и его парциальное давление на каждом этапе. Сочетание этих различных параметров, строго регулируемых организмом, характеризует режимы, в которых происходит процесс массопереноса кислорода, т.е. кислородные режимы организма. По аналогии можно говорить и о режимах массопереноса углекислого газа в организме.

Эффективность кислородных режимов организма повышается при физической нагрузке. Под эффективностью кислородных режимов организма понимают соотношения между скоростью поэтапной доставки кислорода и скоростью его потребления.

По степени снижения насыщения артериальной и венозной крови кислородом и уменьшению напряжения кислорода в системе крови можно оценить степень гипоксемии, а по напряжению кислорода в тканях и смешанной венозной крови - степень развивающейся тканевой гипоксии.

Механизмы возникновения гипоксии.

Недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе, в противоположность холоду или физическим нагрузкам, не является раздражителем, адресованным какому-либо определенному органу чувств: он первично действует не на экстерорецепторы, а незаметно, исподволь, вторгается в организм, постепенно приводя к развитию гипоксемии, и тем самым, нарушая гомеостаз. Только после возникновения гипоксемии недостаток кислорода начинает действовать на хеморецепторы аортально-каротидной зоны и непосредственно на центры, регулирующие дыхание и кровообращение, а так же и на другие органы, вызывая тем самым неспецифическую адаптационную реакцию функциональных систем организма, ответственных за транспорт кислорода и его распределение в тканях. Во всех прочих системах организма гипоксия вызывает не увеличение, а скорее снижение уровня функций, например функций высших отделов головного мозга и двигательного аппарата, что проявляется в известных нарушениях интеллектуальной и двигательной активности. Непосредственно действие гипоксии на клетки коры головного мозга, скелетных мышц и многих других органов в значительной мере реализуется не через интенсификацию функции, а за счет того, что снизившееся напряжение кислорода в тканях лимитирует интенсивность окисления и окислительного фосфорилирования в митохондриях. Это означает недовыработку АТФ каждой митохондрией и составляет первичный эффект острой гипоксии в клетках, становясь причиной нарушения функций организма и ограничения его поведенческой и трудовой активности.

Виды гипоксии.

Причины возникновения и особенности развития, различных гипоксических состояний обусловили необходимость их систематизации и разделения на различные типы.

Современный системный подход к анализу изменений в различных звеньях системы обеспечения организма кислородом, позволяет выделять шесть типов гипоксических состояний:

1. гипоксическую гипоксию, обусловленную недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе, т.е. возмущением на входе системы и вследствие этого недостатком кислорода в альвеолярном воздухе и в артериальной крови;
2. респираторную гипоксию, вызванную снижением напряжения кислорода в альвеолярном воздухе из-за поражения дыхательных путей, или функциональной недостаточности легких при нормальном содержании кислорода во вдыхаемом воздухе;
3. анемическую (гемическую) гипоксию, обусловленную недостатком кислорода в артериальной крови из-за снижения кислородосвязывающих свойств гемоглобина;
4. циркуляторную гипоксию, характеризующуюся снижением скорости доставки кислорода к тканям, вызванную нарушением циркуляции крови;
5. гипоксию нагрузки, берущую свое начало от недостатка кислорода в тканях, обусловленного многократно возрастающим кислородным запросом усиленно функционирующей ткани и неспособностью локальной доставки кислорода удовлетворить этот повышенный кислородный запрос;
6. гистотоксическую гипоксию - кислородное голодание, обусловленную повреждениями механизмов утилизации кислорода при нормальном его содержании и напряжении в клетках.

Синонимы термина гипоксия (состояния, возникающего при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или же при нарушении его утилизации в процессе биологического окисления) -кислородная недостаточность или кислородное голодание. На основании экспериментальных исследований было предложено различать следующие степени гипоксии: скрытую, компенсированную, выраженную гипоксию с нарастающей декомпенсацией и терминальную.

При скрытой гипоксии - гипоксии первой степени (на высоте 1000 -1500 м), когда давление кислорода во вдыхаемом воздухе снижается не более чем на 35 мм рт. ст., действие гипоксического стимула на организм незначительно. Гипоксия проявляется в отдельных ограниченных участках мышечных волокон, мозаичность распределения в них рОг и избыточное снабжение кислородом в покое позволяют устранять локальную гипоксию за счет ресурсов кислорода в самом волокне без вовлечения системных компенсаторных механизмов. То есть в покое тканевая гипоксия даже без компенсаторных воздействий отсутствует, напряжение кислорода в артериальной крови снижается не более, чем на 15-12 мм рт.ст., скорость поступления кислорода в легкие, альвеолы, кровь и скорость транспорта кислорода артериальной кровью к тканям адекватны кислородному запросу, и ткани не испытывают кислородного голодания.

Вторая степень гипоксии - компенсированная гипоксия, происходит на высотах от 1500 до 3000 метров. Дефицит кислорода во вдыхаемом воздухе приводит в действие компенсаторные механизмы. Возрастает не только легочная вентиляция (МОД увеличивается на 20-80%), увеличивается также МОК и ЧСС (на 6-30%). Активизируется функция всей системы доставки кислорода и осуществляется перераспределение его резервов, улучшается кровоснабжение жизненно важных органов. Благодаря компенсаторным процессам, происходящим в организме, скорость доставки кислорода к тканям может оставаться неизменной.

Третья степень гипоксии - выраженная гипоксия с наступающей декомпенсацией, проявляется на высотах от 3500 до 7000 метров над уровнем моря (содержание кислорода в атмосферном воздухе кислорода от 11% до 6%). Несмотря на напряженную деятельность многих компенсаторных механизмов, скорость доставки кислорода и его потребление в тканях заметно понижаются. Развивается тканевая гипоксия, сопровождающаяся значительной потерей работоспособности и развитием предобморочных состояний. Из-за тканевой гипоксии мозга и гипоксии сердечной мышцы нарушается действие приспособительных механизмов, направленных на усиление доставки кислорода. Дыхание и пульс становятся все реже. Скорость кровотока уменьшается.

Четвертая степень гипоксии - некомпенсированная или терминальная гипоксия, представляет собой состояние с резко замедленным дыханием, одиночными глубокими вдохами с частотой 1 -- 3 вдоха в минуту и значительными нарушениями сердечной деятельности, приводящими к смерти.

Гипоксия, развивающаяся при нагрузке малой интенсивности, практически не отражается на общей скорости потребления Ог, локальная гипоксия не ограничивает возможности увеличения потребления Ог в целом организме, поэтому данную форму гипоксии принято называть "скрытой гипоксией нагрузки".

При мышечной деятельности умеренной интенсивности общий объем мышечной массы, где имеет место развитие гипоксического состояния, и уровень рОг в зоне наихудшего снабжения тканей кислородом зависит от того, насколько увеличивается общая объемная скорость кровотока и какое число открытых капилляров активизируется в мышцах. В том случае, если кислородный запрос увеличен в 8 раз, объемная скорость кровотока в 4 - 4,5 раза по сравнению с этими показателями в покое, то общее количество раскрытых капилляров обычно не превышает 400 на 1мм3, при этом более чем в 40% объема активной мышечной ткани интенсивность потребления Ог отстает от кислородного запроса и образуется кислородный долг. Интенсивность дыхания будет снижаться потому, что рОг на этих участках мышечного волокна будет ниже "критического". В половине объема ткани рС>2 снижается до 6 мм рт. ст., а в четверти объема оно снижается до значений менее 2 мм рт. ст. Если при той же объемной скорости кровотока увеличить число раскрытых капилляров, гипоксические участки будут занимать незначительную часть мышечного волокна (не более 0,1% всего объема) и кислородный долг будет небольшим, т. е. степень локальной гипоксии будет в заметной мере преуменьшена. Гипоксию такого характера называют компенсированной. Ее выраженность зависит от активности компенсаторных механизмов, ответственных за снабжение тканей кислородом.

Деятельность перечисленных выше механизмов направлена на компенсацию гипоксии при нагрузке. Степень выраженности гипоксии и изменение состояния работоспособности при физических нагрузках зависят от величины кислородного запроса работающих мышц и от эффективности функционирования компенсаторных механизмов, направленных на уменьшение развивающейся при работе гипоксии.

Классификация гипоксических состояний при мышечной деятельности.

Положенный в основу классификации гипоксических состояний системный подход выделяет, прежде всего, те изменения состояния функций кислородного обеспечения организма, которые возникают под воздействием внешних возмущений: снижения рОг во вдыхаемом воздухе, изменения общего барометрического давления и т.п. Гипоксические состояния, выделяемые по этому признаку, обычно разделяются на следующие типы: гипоксический, гипербарический и гипероксический. Гипоксические состояния, возникающие при значительном возрастании потребления СО2, т.е. при увеличении нагрузки на систему, выделяются в отдельный тип, обозначаемый обычно как "гипоксия нагрузки".

Внутренние возмущения, проявляющиеся вследствие патологических изменений в состоянии респираторного аппарата, сердечно-сосудистой системы и системы крови, также могут приводить к развитию гипоксических состояний, и эти формы гипоксии, обычно обозначаются как респираторная, циркуляторная и гемическая гипоксия.

Обычно различают восемь основных типов гипоксии: гипоксическую, циркуляторную, гипероксическую, гипербарическую, респираторную циркуляторную, гемическую, гипоксию нагрузки и первичную тканевую (цитотоксическую) гипоксию. Каждый из этих типов гипоксии может иметь несколько различных степеней, различающихся по тяжести нарушения обмена веществ.

На основании происхождения, проявления и особенностей компенсации, гипоксия нагрузки была выделена в особый тип гипоксических состояний. Было предложено различать четыре ее степени: скрытую (латентную), субкомпенсированную, компенсированную и декомпенсированную гипоксию нагрузки.

Гипоксия нагрузки первой степени - скрытая (латентная) гипоксия - проявляется в отдельных ограниченных участках мышечных волокон, а неравномерность распределения в них рС>2 и избыточное снабжение кислородом в покое позволяют устранять локальную гипоксию за счет ресурсов кислорода в самом волокне без вовлечения системных компенсаторных механизмов.

Вторая степень гипоксии нагрузки - компенсированная гипоксия -наиболее распространенная в обычной деятельности человека, развивается при мышечной деятельности умеренной интенсивности и в компенсацию возникающей локальной гипоксии вовлекается вся система дыхания. Вентиляция легких, кровоток и скорость доставки кислорода к возрастают. При увеличивающейся потребности в кислороде работающих мышц образуется дефицит Ог, и в крови появляется некоторое количество кислых продуктов, а в дальнейшем происходит их быстрая нейтрализация: существенных сдвигов рН не происходит. При увеличении интенсивности нагрузки образование и скорость выведения СОг может увеличиваться до 3 л]мин, дыхательный коэффициент повышаться до единицы, скорость массопереноса СОг смешанной венозной кровью может достигать 14-15 л]мин, а артериальной кровью до 11 - 12 л/мин. При этом может накапливаться небольшой кислородный долг (3 - 5%), проявляться тенденция к сдвигу рН в кислую сторону. Вторая степень ГН характеризуется наиболее высокой экономичностью внешнего дыхания: вентиляционный эквивалент минимален, коэффициент использования кислорода и кислородный эффект дыхательного цикла максимальны.

И ретья степень гипоксии нагрузки -- быралсенная гипоксия с наступающей декомпенсацией - развивается при нагрузках с потреблением 02 75 - 85% от уровня МПК. Скорость доставки (Ѕ не соответствует потребности в нем тканей, образуется кислородный долг и наблюдается избыток выделяемого СОг. Отмечается не только резкая венозная, но и артериальная гипоксемия. При высокой вентиляции (до 90 - ПО лмин) и объемном кровотоке (у квалифицированных спортсменов до 25 - 28 лмин), возросшем уровне доставки и потребления кислорода дальнейшее значительное повышение утилизации кислорода из артериальной крови оказывается уже невозможным. Особенностью третьей степени ГН является некоторое снижение экономичности внешнего дыхания при сохранении высокой эффективности гемодинамики. Возможность выполнения работы при третьей степени гипоксии нагрузки ограничивается несколькими десятками минут. Выраженная гипоксия с наступающей декомпенсацией может послужить пусковым механизмом для развития утомления при мышечной деятельности. Усиление же вегетативных функций (дыхания и кровообращения), направленное на поддержание кислородных параметров на гомеостатическом уровне, может являться одним из компенсаторных механизмов преодоления утомления при мышечной деятельности.

Четвертая степень гипоксии нагрузки - некомпенсированная гипоксия - при которой наблюдается наиболее выраженное несоответствие скорости доставки Ог кислородному запросу организма. Несмотря на то, что увеличивается кислородный долг, потребление Ог при данной степени гипоксии максимально и оно, как правило, не изменяется при повышении тяжести работы. Напряжение Ог в смешанной венозной крови может падать ниже 12 мм рт. ст., насыщение кислородом снижается до 17 - 15% и содержание Ог составляет 1-3 об.%. Насыщение артериальной крови кислородом падает до 85 - 83%, а напряжение Ог снижается на 8 - 10 мм массопереноса Ог и СОг наиболее высокая, однако, так как вентиляция увеличивается в значительно большей степени, чем потребление Ог, дальнейшее ее усиление не является эффективным, так как значительная доля от кислородного прихода тратится на работу самих дыхательных мышц. Работа сердца так же становится менее эффективной: ударный объем крови снижается, а поддержание высокой скорости кровотока обеспечивается в большей степени за счет увеличения ЧСС. Развитие выраженной тканевой гипоксии приводит к нарушению функции компенсаторных механизмов, наступает отказ от дальнейшего выполнения работы. Продолжительность нагрузки при данной форме гипоксического состояния исчисляется десятком секунд, и только отдельные тренированные люди могут выполнять ее в течение нескольких минут. Рассмотренные степени гипоксии нагрузки могут проявляться при мышечной работе как повышающейся, так и постоянной интенсивности. Гипоксия нагрузки может сочетаться с другими типами гипоксии, например с гипоксической гипоксией, а в больном организме она может развиваться при нагрузке на фоне респираторной, циркуляторной или анемической гипоксии.

Высокий уровень физической работоспособности - одна из главных предпосылок достижения больших успехов в спорте. Среди факторов, обусловливающих спортивную работоспособность, энергетические возможности человеческого организма являются "ведущим звеном в общей цепи событий".

В преобладающем большинстве видов спорта достижение высоких затрат энергии. С физиологической точки зрения, способность человека производить тяжелую мышечную работу зависит, прежде всего, от возможностей усиления энергетического обмена в тканях и уровня активности тех функциональных систем, которые обеспечивают этот обмен. Первые попытки провести анализ, а затем оценить энергетические процессы, происходящие в работающих мышцах в анаэробных условиях были сделаны в начале XX века. Тогда же появились большие расхождения взглядов и мнений среди исследователей этой проблемы.

В своей работе датированной 1934 годом, D. Dili констатировал, что выполняемая в течение нескольких минут мышечная нагрузка только в небольшой степени определяется используемым аэробным энергетическим источником, а величина выполненной работы в большой степени обуславливается темпом использования этого источника энергии. Впервые понятие - анаэробная работоспособность употребил в своих работах Margaria с соавт. В более поздних работах этого направления делались многократные попытки найти окончательное определение анаэробной работоспособности. Ключевыми понятиями, объясняющими и наиболее полно описывающими процессы анаэробного характера, являются понятия нагрузки и энергии.

Как только скорость креатинфосфокиназной реакции становится неадекватной регенерации АТФ и в мышцах накапливается АДФ, основную роль в процессе ресинтеза АТФ начинает играть анаэробный гликолиз. Суть гликолиза состоит в ферментативном расщеплении внутримышечных запасов гликогена и глюкозы, поступающей в клетки из крови. Прежде, чем глюкоза или гликоген используются для образования энергии, они должны ірансформироваться в иіюкозо-6-фосфаі. Для превращения одной молекулы глюкозы в глюкозо-6-фосфат необходимо затратить одну молекулу АТФ. При расщеплении гликогена глюкозо-6-фосфат образуется без затрат энергии. Глюкозо-6-фосфат подвергается дальнейшем превращениям, в результате которых образованные в ходе гликолиза промежуточные макроэргические соединения - дифосфоглицериновая и фосфопировиноградная кислоты, передают богатую энергией фосфатную группу на АДФ, что ведет к резинтезу АТФ. Судьбу пировиноградной кислоты определяет использование кислорода. В анаэробных условиях она превращается в молочную кислоту.

Общий итог гликолиза можно представить в виде следующих уравнений:

СбНпОб + 2АДФ + 2Н3Р04 ->2С3НбОз + 2АТФ + 2Н20

[СбН10О5]п + ЗАДФ + ЗН3Р04-> 2СзНбОз + [С6Н,о05]п-1 + ЗАТФ + 2Н20

гликоген

В результате гликолиза образуется 3 моля АТФ на каждый моль глюкозного остатка из расщепленного гликогена. Если вместо гликогена используется глюкоза, тогда образуется всего 2 моля АТФ.

Анаэробный распад гликогена или глюкозы контролируется несколькими ферментами. Хотя эти ферменты часто называют "рассеянными ферментами" они не распределены по саркоплазме неорганизованным образом, как правило, эти ферменты тесно связаны с клеточными структурами. Регулирующими ферментами гликолиза являются фосфорилаза и фосфофруктокиназа. При мышечном сокращении оба фермента активируются одновременно и пропорциональным образом. Обычно считается что скорость распада гликогена лимитируется фосфорилазной реакцией. Акшвность мышечной фосфорилазы увеличивается в присутствии АМФ, ионов Са, Na и ацетихолина. Количество этих активаторов возрастает с началом мышечной работы. Снижение скорости фосфоролиза наблюдается при уменьшении концентрации гликогена и фосфорной кислоты, а так же при повышении концентрации глюкозо-6-фосфата. Механизмы, снижающие скорость фосфоролиза, препятствуют непроизводительным затратам углеводных запасов при усилении мышечной активности.

Максимальная мощность гликолиза составляет около 2,5 кДж]кгхмин. Наибольшей скорости гликолиз достигает на 20-30-й секунде от начала работы, а в конце 1-й минуты физической нагрузки он становится основным источником ресинтеза АТФ. Размеры метаболической емкости гликолиза, определяемые внутримышечными запасами углеводов и наличием буферных систем, стабилизирующих значение внутри клеточного рН, более чем в 10 раз превышают емкость креатинофосфокиназной реакции, и они составляет около 1050 кДж на килограмм мышечной ткани. Метаболическая эффективность гликолиза оценивается значениями к.п.д. порядка 0,35-0,52.

Факторы, определяющие анаэробную работоспособность спортсменов.

Адаптацию спортсмена к напряженной деятельности можно определить как по критериям рабочей производительности, так и по функциональным сдвигам при работе. Критерии рабочей производительности определяют способность спортсмена выполнять специальную работу при заданной мощности или продолжительности упражнения. Показатели функциональных сдвигов при работе определяют величину и характер происходящих изменений в метаболизме, внешнего дыхания, транспорта респираторных газов, циркуляции крови, имеющих наиболее важное значение в обеспечении работоспособности. Согласно мнению Н.И. Волкова физическая работоспособность человека определяется большим числом факторов, которые объединяются в две группы:

факторы потенций (внутренних возможностей) к которым относятся скоростно-силовые качества и биоэнергетические возможности человека;

факторы производительности, к числу которых относятся техника выполнения спортивных упражнений, тактика ведения соревновательной

Факторы, объединенные в группу производительности, определяют степень реализации потенций в конкретных условиях данного вида спорта. Так, рациональная техника выполнения упражнений позволяет в большой степени и более эффективно реализовать скоростно-силовые и энергетические возможности в каждом акте движения. Совершенная тактика ведения соревновательной деятельности позволяет лучше реализовать скоростно-силовые и биоэнергетические потенции в ходе спортивного соревнования или в его отдельных эпизодах. Вклад выше указанных факторов в общий спортивный результат существенно варьирует в зависимости от типа упражнения, уровня физического развития, внешних условий и т.п.

Биоэнергетические возможности организма являются наиболее существенным фактором, лимитирующим физическую работоспособность. Как уже отмечалось ранее, в зависимости от характера происходящих энергетических превращений принято выделять два обобщенных физиологических свойства, отражающих возможности энергетического обеспечения мышечной деятельности в анаэробных условиях:

алактатную анаэробную способность, связанную с процессом преобразования энергии в АТФ-азной и КрФ-киназной реакциях;

гликолитическую анаэробную способность, отражающую возможности усиления при работе анаэробного гликолитического процесса, в ходе которого происходит накопление молочной кислоты в организме.

Все перечисленные выше компоненты анаэробной работоспособности, можно охарактеризовать с помощью биохимических критериев трех типов: мощности, емкости и эффективности.

После окончания выполнения скоростного упражнения, концентрация АТФ в мышце очень быстро восстанавливается до уровня близкого к исходному. Степень снижения концентрации АТФ в период восстановления обычно не превышает 20%.

Механизм восстановления АТФ можно представить в виде следующего уравнения:

(АТФ)Я = аКрФ + bLa + V02

где: аКрФ - скорость реакции распада КрФ; bLa - скорость образования лактата; Vd - уровень потребления (ј).

При кратковременных нагрузках, уравнение приобретает следующий вид:

(ATO)]t = аКрФ.

Концентрация АТФ в мышцах составляет около 5 мМол]кг, а КрФ 15-16 мМол]кг. При скорости гидролиза АТФ актомиозином, равной приблизительно 3 ммол КрФ в секунду на килограмм мышечной массы, максимальная продолжительность энергопродукции в алактатном режиме ограничена до 6 - 7 секунд, если допустить полное исчерпание АТФ, которое никогда не наступает.. Скорость, с которой анаэробные пути обеспечивают ресинтез АТФ, является предельной для развития и поддержания мышечной работы высокой мощности. Скорость, анаэробного ресинтеза АТФ значительно выше по сравнению с аэробным, но очень ограничена во времени. Человек способен достигнуть в 10 - 12 раз большей мощности работы по сравнению с уровнем, соответствующим значению МПК, но такая возможность сохраняется лишь в течение короткого промежутка времени. Ресинтез АТФ за счет креатинофосфокиназной реакции протекает с максимальной скоростью, исполняет роль "энергетического буфера", обеспечивая постоянство содержания АТФ в мышцах. Наивысшей скорости гликолиз достигает на 20-30 с после начала работы, а в конце 1-й минуты работы он становится основным источником энергии для ресинтеза АТФ. Включение гликолитической реакции, хотя и содействует в определенном периоде спринтерской работы быстрому ресинтезу фосфагенов, но оно усиливает ацидотические сдвиги в мышцах и крови. Снижение активности ключевых ферментов гликолиза под влиянием образующейся молочной кислоты и снижения внутриклеточного рН ведет к замедлению скорости гликолиза. Запасы углеводов и размеры буферных систем, определяющие метаболическую емкость гликолиза, обеспечивают выполнение упражнения с заданной мощностью в интервале от 30 до 150 секунд. Таким образом, емкость. Ресинтез АТФ и КрФ (за счет их нефосфорилированных предшественников) поддерживает после работы повышенный уровень кислородного потребления в тканях. Для этих процессов требуется дополнительное количество кислорода. Это дополнительное количество кислорода называется алактатным кислородным долгом.

В образовании алактатного кислородного долга кроме процессов ресинтеза КрФ и АТФ существенную роль играют также окислительные превращения накопившихся во время работы анаэробных метаболитов, а также восстановление запасов кислорода в миоглобиновом и гемоглобиновом депо. Образование алактатного кислородного долга завершается в первые 2-3 мин работы. Величина этого компонента кислородного долга растет линейно с ростом интенсивности работы. Работа с большой мощностью изменяет линейное возрастание алактатной кислородной задолженности в асимптотическое, достигая предела, определяемого размерами фонда фосфатных акцепторов в работающих мышцах.

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

240 руб. | 75 грн. | 3,75 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Габрысь Томаш. Анаэробная работоспособность спортсменов (Лимитирующие факторы, тесты и критерии, средства и методы тренировки) : Дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.04: Москва, 2000 403 c. РГБ ОД, 71:00-13/216-1

ВВЕДЕНИЕ 8

ГЛАВА 1 АНАЭРОБНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

СПОРТСМЕНОВ 15

1.1. Анаэробне источники энергии при напряженной мышечной деятельности 19

1.2. Последовательность включения анаэробных источников энергии при мышечной работе 25

1.3. Факторы, лимитирующие анаэробную работоспособность спортсмена. 39

1.4. Тесты и критерии для оценки анаэробной работоспособности спортсменов 51

1.5. Средства и методы тренировки, направленные на развите анаэробной работоспособности спортсмена 67

1.6. Особенности построения тренировки, направленной на развитие анаэробной работоспособности спортсмена 82

1.7. Эргогенические средства, используемые для повышения анаэробной работоспособности спортсменов 88

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 94

2.1. Организация и общий план проведения экспериментальных исследований 94

2.2. Испытуемые 104

2.3. Методы экспериментальных исследований 105

2.3.1. Эргометрические измерения 105

2.3.3. Методы физиологических измерений 108

2.3.3. Методы биохимических измерений в крови и в тканях 110

2.3.4. Расчетные и вычислительные методы 110

2.4. Экспериментальные процедуры 117

ГЛАВА 3 ИСТОРОГРАФИЧЕСКИИ АНАЛИЗ РЕКОРДНЫХ ДОСТИЖЕНИИ В

БЕГЕ НА КОРОТКИЕ ДИСТАНЦИИ И ПЕРСПЕКТЫВЫ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЫ АНАЭРОБНОЙ

ТРЕНИРОВКИ 123

3.1. Предпосылки 123

3.2. Результаты исследования 125

3.2.1. Историографический анализ рекордных достижении в беге на короткие дистанции 125

3.2.2. Эргометрический анализ рекордных достижении в беге на короткие дистанции на основе зависимости "дистанция-время" 145

3.2.3. Эргометрический анализ рекордных достижении в беге на короткие дистанции с использованием зависимости "скорость-время" 150

3.3. Заключение 155

ГЛАВА 4 ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ АЭРОБНОЙ И АНАЭРОБНОЙ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ СПОРТСМЕНОВ В УПРАЖНЕНИЯХ РАЗНОЙ

МОЩНОСТИ И ПРЕДЕЛЬНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ 156

4.1. Предпосылки.- 156

4.2. Результаты исследований 157

4.2.1. Эргометрический анализ механической производительности при

лабораторных испытаниях в работе на велоэргометре 157

4.2.3. Биоэнергетические критерии анаэробной производительности при беге на различных дистанциях 163

4.2.4. Биоэнергетические критерии анаэробной производительности в

работе на велоэргометре 181

Заключение 200

ГЛАВА 5 ТЕСТЫ И КРИТЕРИИ АНАЭРОБНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

СПОРТСМЕНОВ 203

5.1. Предпосылки 203

5.2. Результаты исследования 204

5.2.1. Тесты и критерии для оценки алактатной анаэробной работоспособности спортсменов 204

5.2.2. Тесты и критерии для оценки гликолитической анаэробной работоспособности 215

5.2.3. Специальные полевые тесты для оценки анаэробной работоспособности 232

5.3. Заключение 239

ГЛАВА 6 БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ АНАЭРОБНОЙ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ У БЕГУНОВ НА КОРОТКИЕ ДИСТАНЦИИ 240

6.1. Предпосылки 240

6.2. Результаты исследовании 241

6.2.1. Показатели анаэробной работоспособности бегунов на короткие дистанции различного уровня подготовленности и пола 241

6.2.2. Взаимосвязь показателей анаэробной работоспособности с спортивными достижениями в беге на короткие дистанции 273

6.3. Заключение 280

ГЛАВА 7 ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ТРЕНИРОВКИ

НАПРАВЛЕННОЙ НА ПОВЫШЕНИЕ АНАЭРОБНОЙ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ БЕГУНОВ НА КОРОТКИЕ ДИСТАНЦИИ 282

7.1. Предпосылки 282

7.2. Результаты исследования 283

7.2.1. Определение параметров нагрузки, направленной на повышение

анаэробной работоспособности бегунов на короткие дистанции 283

7.2.2.0ценка срочного тренировочного эффекта повторных и интервальных нагрузок, направленных на развите анаэробной работоспособности бегунов

на короткие дистанции 305

7 3 Заключение 313

ГЛАВА 8 ОПТИМИЗАЦИЯ П^

НА РАЗВИТИЕ АНАЭРОБНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БЕГУНОВ НА

КОРОТКИЕ ДИСТАНЦИИ 316

8.1. Предпосылки 316

8.2. Результаты исследовании 317

8.2.1. Особенности построения тренировки у бегунов на короткие дистанции различной квалификации и специализации 317

8.2.2. Анализ интеркорреляции объемов тренировочных нагрузок разной направленности, применяемых при подготовке высококвалифицированных бегунов на короткие дистанции 327

8.2.3. Установление оптимальных параметров нагрузок, используемых при подготовке спринтеров высокой квалификации 331

8.3. Заключение 340

ГЛАВА 9 КОРЕКЦИЯ И ПОТЕНЦИРОВАНИЕ ТРЕНИРОВОЧНОГО

ЭФФЕКТА УПРАЖНЕНИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ УСЛОВИЙ ТРЕНИРОВКИ И

ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ЭРГОГЕНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 342

9.1. Предпосылки 342

9.2. Результаты исследовании 342

9.2.1. Эффективность применения специализированной тренировки анаэробного характера в условиях искусственно вызванной гипоксической гипоксии 342

9.2.2. Влияние направленных изменений кислотно-щелочного равновесия в организме на тренировочный эффект различных видов анаэробной интервальной работы 349

9.2.3. Применение препаратов антигипоксического действия для коррекции эффектов интервальной тренировки анаэробного воздействия 352

9.2.4. Потенцирование эффектов анаэробной тренировки под влиянием приема препаратов креатина и аминокислотных смесей 356

9.2.5. Коррекция тренировочного эффекта интервальной анаэробной работы под влиянием приема препаратов полилактата 361

9.3. Заключение 364

ГЛАВА 10 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 366

10.1. Анаэробная работоспособность: перспективы в спорте высших достижений 366

10.2. Эргометрический анализ рекордных достижении - эффективный инструмент контроля за развитием анаэробной работоспособности спортсмена 369

ВЫВОДЫ 372

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 378

Введение к работе

Актуальность исследования. Изменения в сфере энергетического обмена служат основным фактором, определяющим работоспособность спортсменов в разных видах упражнения. Как известно /21, 87, 95, 212, 240, 241, 242, 284, 367/ образование энергии при мышечной деятельности осуществляется за счет метаболичесих процессов трех видов: алактатного анаэробного процесса, связанного с использованием внутримышечных резервов АТФ и КрФ, гликолитического анаэробного процесса, который представляет собой многоступенчатый процесс анаэробного ферментативного распада углеводов приводящего к образованию молочной кислоты в работающих мышцах, и аэробного процесса, связанного с потреблением кислорода и окислительной деградацей пищевых веществ, главным образом, углеводов и жиров.

Традиционно физиологей и биохимией физических упражнений подробно изучались процессы окислительного метаболизма и связанная с этим эргометрическая феноменология - измерениея максимального потребления 02, критической мощности, порога анаэробного обмена. /95, 25, 201, 301/. Лишь в последние время возник выраженный интерес исследователей к изучению изменений работоспособности, связанных с анаэробным обменом в работающих мышцах. Одним из стимулов, возбудившим всеобщий интерес к изучению этой проблемы, послужила работа D.L. Dilla /151/, в которой на основе прямых экспериментальных измерении максимального потребления кислорода у выдающихся бегунов современности, было показано, что за 40 лет развития мировых рекордов в беге с конца 30-х годов и до середины 60-х годов, значение максимального потребления кислорода у ведущих бегунов мира, по сути дела, не изменилось, а существенное улучшение механической производительности в беге, наблюдаемое в это время связанно в основном с улучшением анаэробных возможностей бегунов. Физиологическая эффективность использования энергии, высвобождяемой в метаболических процессах, зависит от трех наиболее важных параметров - мощности, емкости и эффективности преобразования энергии в избранном метаболическом

процессе. Конкретное значение этих параметров для основных метаболических источников пока еще точно не установлено, многочисленные измерения этих параметров на разных контингентах испытуемых в разных типах упражнений дают широкий спектр несовподающих значений. Причины таких широких вариций анаэробной производительности, как правило, связанны с несовершенством используемой измерительной техники и методологии, недостаточной мотивацей испытуемых, наличием существенных генетических предросположении и быстрыми изменениями показателей эффективности анаэробных процессов в различающихся условиях проведения экспериментов. В то же время, как следует из заключения D.L. Dilla /151/, повышение работоспособности в большинстве видов спорта в ближайшие десятилетие будет обусловлено за счет анаэробной работоспособности, вызванном применением более эффективных методов тренировки, а также дополнительных эргогенических средств и успешным использованием изменяющихся биоклиматических условий. С той точки зрения проведенние специальных исследований орентированных на изучение факторов, определяющих анаэробную работоспособность спортсменов, и позволяющих вносить необходимые коррективы в процесс развития этих способностей при подготовке высококвалифицированных спортсменов, представляется вполне актуальным и имеющим важное значение для дальнейшего совершенствования современной теории и практики спорта.

Методологической основой исследования явились труды ведущих специалистов в области теории и методики спортивной тренировки /44, 54, 85, 133, 170, 190/, физиологи и биохими физических упражнений /17, 21, 22, 133, 265/.

Гипотезы исследования. Повышение анаэробной работоспособности спортсменов, наблюдаемое в процессе спортивной подготовки, тесно связано с объемом и характером примененяемых тренировочных нагрузок, а также с характером взаимодействия основных и дополнительных эргогенических средств, используемых на каждом этапе подготовки. Предельный объем физических нагрузок анаэробного воздействия, применяемых в процессе подготовки спортсменов высокой квалификации, зависит от уровня их

максимальной анаэробной способности. Программирование тренировки, направленное на развитие анаэробных качеств, требует строгого учета выше упомянутых факторов и установления оптимальных форм их использования в процессе тренировки.

Предмет исследования. Параметры упражнения, средства и методы тренировки, а также специальные эргогенические средства способствующие повышению анаэробной работоспособности спортсменов.

Объект исследования. Изучение метаболических функции и механической производительности у квалифицированных спортсменов в разных видах анаэробных упражнений.

Цель исследования. Обоснование системы тренировки, контроля и коррекции применяемых тренировочных средств, направленных на совершенствование анаэробной работоспособности спортсменов.

Задачи исследования

1. Изучить изменение механической производительности при выполнени

анаэробных упражнений разной мощности и продолжительности.

2. Исследовать динамику процессов анаэробного метаболизма при выполнении упражнений разной мощности и продолжительности.

3. Установить наиболее репрезентативные тесты и критерии для оценки анаэробной работоспособности спортсменов.

4. Изучить эффективность различных средств и методов тренировки направленных на развитие анаэробных качеств спортсменов.

5. Провести систематизацию упражнений, применяемых для развития анаэробной работоспособности спортсмена.

6. Изучить изменения анаэробной работоспособности при различных построениях тренировочного процесса. Определить возможности оптимизации тренировочного процесса, направленного на совершенствование анаэробной работоспособности спортсмена.

7. Изучать эффективность применения специальных эргогенических средств с целью повышения и коррекции анаэробной работоспасобности спортсмена.

Научная новизна исследования. Установлены основные закономерности изменения максимальной производительности при

выполнении анаэробных упражнении разной мощности и продолжительности. Исследованы изменения в динамике метаболических процессов, связанных с энергетическим обеспечением анаэробных упражнений разной мощности и продолжительности. Проведена систематизация упражнений по характеру вызываемых ими анаэробных метаболических изменении в организме. Установлены наиболее репрезентативные тесты и критерии для количественной оценки параметров мощности и метаболической емкости алактатного анаэробного и гликолитического анаэробного процессов. Изучены эффекты изменения основных параметров упражнения: мощности, предельной продолжительности, величины интервалов отдыха и числа повторении упражнений - на характер наблюдаемых сдвигов анаэробного метаболизма. Осуществлена систематизация средств и методов применяемых при анаэробной подготовке спортсменов. Изучена динамика показателей анаэробной работоспособности спортсмена в зависимости от характера и объемов применяемых тренировочных средств.

Разработаны методические подходы к оптимизации построения тренировки, направленные на повышение анаэробной работоспособности спортсмена. Изучена эффективность применения специальных эргогенических средств для повышения анаэробной работоспособности спортсменов. Показано, что применение средств гипоксического воздействия - дыхание смесями с низким содержанием кислорода, применение процедуры углеводного насыщения, использование препаратов антигипоксического действия, оказывает выраженный эффект на улучшении показателей анаэробной работоспособности, как в форме срочного, так и кумулятивного тренировочного воздействия. Применение препаратов креатина и аминокислотных смесий, а также буфферных субстанции наиболее эффективно для усиления отставленного и кумулятивного тренировочных эффектов анаэробных упражнений.

Практическая значимость. Установлены точные количественные критерии для оценки воздействия применяемых упражнений анаэробного характера. Наряду с показателями эргометрических зависимости -"мощность-время" и "дистанция-время" эти метаболические параметры

позволяют на строго количественной основе прогнозировать процесс спортивной тренировки. При количественной оценке эффективности применяемых средств анаэробной подготовки необходимо изпользовать стандартизированные лабораторные и полевые тесты, имеющие высокие показатели возпроизводимости и валидности в отношении тестируемых анаэробных качеств спортсмена. Разработанная систематизация тренировочных средств и методов, направленных на развитие анаэробной работоспособности спортсменов, позволяет на строго количественной основе проводить учет и нормирование тренировочных нагрузок, используемых при подготовке спортсменов. Разработанные подходы к оптимизации тренировочного процесса позволяют избирательно воздействовать на отдельные анаэробные качества и добивать существенных изменений этих качеств за короткий промежуток времени. Эффективность тренировки, направленной на развитие анаэробных качеств, может быть существенно улучшена за счет применения специальных эргогенических средств.

Основные положения выносимые на защиту.

1. Исследования метаболических процессов, происходящих при выполнени анаэробных упражнений различной мощности и продолжительности демонстрируют, что в кратковременных упражнениях максимальной мощности доминирующим источником энергии служит алактатный анаэробный процесс. Наибольшая скорость и объем метаболических изменений в анаэробном гликолитическом процессе наблюдаются в упражнениях предельной продолжительности от 30 до 90 с. Между показателями мощности и емкости анаэробных процессов обнаруживается обратно-пропорциональная зависимость. Изменения в сфере анаэробного энергетического обмена могут быть с достаточной точностью оценены по обобщенным эргометрическим параметрам, выводимым из анализа зависимости "мощность-предельные время" и "дистанция-предельные время".

2. Основываясь на наблюдаемых изменениях параметров мощности и емкости анаэробных процессов весь диапазон упражнений анаэробного воздействия может быть разделен на три подзоны:

Подзону, где доминирующим источником энергии служит алактатный анаэробный процесс и где фиксируется значение максимальной алактатной анаэробной мощности (tnp=10 с).

Подзону анаэробного метаболического перехода (алактатно-гликолитического), где быстрое снижение скорости алактатного анаэробного процесса сменяется на столь же быстрое увеличение скорости гликолитического анаэробного процесса.

Подзону, где достигаются наибольшие сдвиги в гликолитическом анаэробном процессе (максимальное накопление молочной кислоты, максимальный 02-долг, наибольший 02-дефицит).

3. Для количественной оценки анаэробной работоспособности должны применяться упражнения избирательного воздействия на качества мощности и емкости алактатного и гликолитического анаэробных процессов. Наиболее репрезентативные оценки алактатной анаэробной мощности достигаются при выполнении теста Маргария или велоэргометрической модификации теста Каламена. Наиболее репрезентативная оценка алактатной анаэробной емкости выводится из результатов теста повторного МАМ. Для оценки гликолитической анаэробной способности наилучшие результаты достигаются при выполнени тестов однократной и повторной предельных нагрузок. Результаты этих стандартизированных лабораторных тестов, тесно коррелируют с лучшими достижениями спортсмена в традиционных упражнениях, относящихся к анаэробному диапазону.

4. Наиболее эффективными по воздействию на избираемые анаэробные качества являются средства повторной и интервальной тренировки. Воздействие этих средств может быть усилено за счет дополнительной гипоксической стимуляции. Применяемые средства анаэробной подготовки строго разделяются по воздействию на параметры мощности и емкости основных анаэробных процессов. Показатели анаэробной

работоспособности, фиксируемые в стандартизированных лабораторных и "полевых" тестах, обнаруживают определенную зависимость от объема и характера выполняемых тренировочных упражнений. Показатели тотОг-долга и Hlamax показывают наибольшие изменения в ограниченом диапазоне нагрузок анаэробного характера, составляющего от 10% до 15% от общего объема тренировочных нагрузок. Эти анаэробные показатели прогрессивно снижаются с увеличением объема применения нагрузок аэробного воздействия. На основе изучения количественных зависимостей для "целевых" функций становится вазможной разработка оптимальных планов построения тренировки. Эффективность применяемых средств и методов анаэробной подготовки может быть существенно усилена за счет применения эргогенических средств гипоксического воздействия, углеводного насыщения, антигипоксического действия, препаратов креатина и аминокислотных смесий и буферных субстанций.

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.

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.

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.

Работа в бескислородном (анаэробном) режиме обеспечивается энергией за счет процесса гликолиза, распада аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и креатинфосфата (КРФ). У спортсменов стайеров часто определяют максимальную анаэробную мощность (МАМ). Перед проведением теста у спортсмена определяют вес. Тест выполняется с помощью лестницы, длина которой 5 метров, наклон 30 градусов, общая высота подъема составляет 2,6 метра. По команде тренера спортсмен с максимальной скоростью забегает вверх по лестнице, при этом максимально точно фиксируется время подъема. Затем для уточнения измеряется высота ступеней, считается их число и эти показатели перемножают. Таким получают высоту подъема.

По формуле рассчитывают мощность выполненной работы или максимальную анаэробную мощность
(МАМ):

W = р * h/t (кг м/с),

Где:
W - максимальная анаэробная мощность (МАМ); h - высота подъема (м); t - время подъема (с).

Для пересчета полученного результата в единицы мощности (ватты) его умножают на 9,81, а при умножении на 0,14 полученный результат МАМ будет переведен в ккал/мин. Эта величина характеризует абсолютную мощность механической работы. При КПД=25% расчет общих энерготрат проводят по формуле: W= W * 0,563 ккал/мин.

МАМ может в 6-10 раз превышать критическую мощность работы, при которой достигается максимальное потребление кислорода. Примеры величин МАМ в некоторых видах спорта приведены в таблице 3.14.

Таблица 3.14 Максимальная анаэробная мощность (МАМ), развиваемая спортсменами разной квалификации

Определение аэробно-анаэробного перехода

Помимо МПК важным показателем аэробных возможностей организма является уровень порога анаэробного обмена (ПАНО), который отражает эффективность использования аэробного потенциала. В последние годы все большее распространение получило мнение, что для развития аэробной работоспособности интенсивность нагрузок должна, соответствовать уровню ПАНО. Это положение одинаково важно как для спортивной, так и для оздоровительной тренировки, в процессе которых развивается общая выносливость организма. Известно, что у спортсменов с одинаковыми величинами МПК отмечается широкая вариабельность спортивных результатов.

Это связывают с тем, что в видах спорта на выносливость, особенно в условиях соревнований, результат определяется не столько величиной аэробной мощности, сколько процентом ее использования для поддержания скорости движения (в беге, плавании и т.д.). Чем больше процент использования аэробного потенциала, тем выше результат. В связи с этим для оценки работоспособности спортсмена целесообразно определять индивидуальные соотношения аэробной и анаэробной энергопродукции или порог анаэробного обмена. Преимуществом такого подхода является и то, что на результат определения ПАНО не влияет мотивация обследуемого, отсутствие которой при нагрузочном тестировании часто не позволяет достичь абсолютного уровня МПК (прямое определение МПК).

Концепция аэробно-анаэробного перехода, границы которого определяются ПАНО-1 и ПАНО-2, изложена в работах W.Kindermann et all (1970-1985). ПАНО-1 обозначает верхнюю границу аэробного энергообеспечения и соответствует началу прироста лактата в крови (примерная концентрация 2 ммоль/л) при этом ЧСС достигает в среднем 140-170 уд/мин. ПАНО-2 соответствует началу исключительно анаэробной энергопродукции, отмечается заметное снижение рН крови. В зависимости от пола, возраста и физической подготовленности концентрация лактата крови при этом колеблется в пределах у взрослых 2,6-4,3 ммоль/л, а у детей и подростков в возрасте 10-16 лет равна 3,83,9 ммоль/л. При достижении ПАНО-2 ЧСС колеблется в среднем в пределах 175-200 уд/мин.

Важным аргументом в пользу определения параметров аэробно-анаэробного перехода (особенно по его индивидуальным показателям), как критерия работоспособности является тот факт, что при правильной организации тренировочного процесса ПАНО может увеличиваться на 45%, в то время как прирост абсолютных значений МПК только на 20-30% (Шварц В.Б., Хрущев С.В., 1984. 1991)

ПАНО-1 и ПАНО-2 можно определять как инвазивным методом (по показателям лактата крови), так и косвенным способом. Для косвенного определения ПАНО можно использовать метод, предложенный Conconi F. et all (1989). Он основывается на утрате на уровне ПАНО линейной зависимости между увеличением мощности нагрузки и повышением ЧСС. Тест заключается в пробежке 10-15 отрезков длиною 30-60 метров со ступенчато увеличивающейся скоростью. Тест можно проводить на беговой дорожке стадиона или в лабораторных условиях, используя тредмил (бегущую дорожку), на котором легче равномерно увеличивать скорость движений. При этом фиксируется время бега и ЧСС в конце каждого отрезка. Скорость бега и ЧСС до достижения уровня ПАНО увеличиваются линейно. Точка перелома кривой (для ее определения следует строить график зависимости «скорость-ЧСС») позволяет определить индивидуальный уровень ПАНО.

Упрощенный ориентировочный критерий (для лиц, занимающихся оздоровительной физкультурой) интенсивности нагрузки на уровне ПАНО - появление затруднений в дыхании (выраженная одышка). Оптимальной нагрузкой, соответствующей ПАНО, считается та мощность работы, при которой можно еще поддерживать ритм дыхания 3 шага - вдох, 3 шага - выдох (Суслов Ф., 1989). Момент, когда занимающийся вынужден вдыхать дополнительную порцию воздуха уже через рот, соответствует ЧСС около 150 уд/мин.

Данная информация важна не только для оптимальной дозировки интенсивности нагрузки или дозировки упражнений, но и для достижения необходимого тренировочного эффекта.

Возможно, будет полезно почитать: