Часть II СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. Ii спортивная физиология спортивная физиология является как учебной, так и научной дисциплиной
 Скачать 1.03 Mb.
|
Раздел II ЧАСТНАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
При классификации по уровню энерготрат выделяют упражнения по величине суммарных и единичных затрат энергии. С увеличением длины дистанции суммарные энерготраты растут, а единичные снижаются. 8.2. СОВРЕМЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ Общепринятой в настоящее время считается классификация физических упражнений, предложенная В. С. Фарфелем (1970). В этой системе в силу многообразия и разнохарактерности физических упражнений применены различные критерии классификации (см. схему классификации). Схема физиологической классификации упражнений в спорте (по В. С. Фарфелю, 1970) ПОЗЫ Лежание Сидение Стояние Опора на руки ДВИЖЕНИЯ I. Стереотипные (стандартные) движения Качественного значения (с оценкой в баллах) Количественного значения (с оценкой в килограммах, метрах, секундах) Циклические По зонам мощности: Максимальной Субмаксимальной Большой Умеренной Ациклические Собственно-силовые Скоростно-силовые Прицельные II. Ситуационные (нестандартные) движения Спортивные игры Единоборства Кроссы Все спортивные упражнения разделены первоначально на позы и движения. Затем все движения подразделены по критерию стандартности на стандартные или стереотипные (с повторяющимся порядком действий) и нестандартные или ситуационные (спортивные игры и единоборства). Стандартные движения разбиты на 2 группы по характеру оценки спортивного результата — на упражнения качественного значения (с оценкой в баллах — гимнастика, фигурное катание, прыжки в воду и др.) и количественного значения (с оценкой в килограммах, метрах, секундах). Из последних выделены упражнения с разной структурой — ациклические и циклические Среди ациклических упражнений выделены собственно-силовые (тяжелая атлетика), скоростно-силовые (прыжки, метания) и прицельные (стрельба). Циклические упражнения по предельному времени работы разделены по зонам относительной мощности — максимальной мощности (продолжающиеся до 10-ЗОс), субмаксимальной (от 30-40 сдо 3-5 мин), большой (от 5-6 мин до 20-30 мин) и умеренной мощности (от 30-40 мин до нескольких часов). При этом учитывалось, что физическая нагрузка не равна физиологической нагрузке на организм человека, а основной величиной, характеризующей физиологическую нагрузку является предельное время выполнения работы. Анализ спортивных рекордов на различных дистанциях у бегунов, конькобежцев, пловцов и др. позволил построить логарифмическую зависимость между логарифмом интенсивности энерготрат (и соответственно скорости прохождения дистанций) и логарифмом предельного времени работы. На графике этой зависимости выделились 4 различных участка: 1) с наивысшей скоростью (около Юме') — зона максимальной мощности; 2) со скоростью близкой к максимальной (с резким падением скорости в диапазоне от 10 до 7 м-с1) — зона субмаксимальной мощности; 3) с более медленным падением скорости (7 — 6 мс1) и 4) зона с новым резким падением скорости (до 5 мчг1 и менее) — зона умеренной мощности. 8.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПОРТИВНЫХ ПОЗ И СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК Двигательная деятельность человека проявляется в поддержании позы и выполнении моторных актов. Поза — это закрепление частей скелета в определенном положении. При этом обеспечивается поддержание заданного угла или необходимого напряжения мышц. При сохранении позы скелетные мышцы осуществляют две формы механической реакции — тонического напряжения (пока возможно достаточно стабильное сохранение позы) и фазных (тетанических) сокращений (для коррекции позы при ее заметных отклонениях от заданного положения и при больших усилиях). Основные позы, которые сопровождают спортивную деятельность, — это лежание (плавание, стрельба), сидение (гребля, авто-, вело- и мотоспорт, конный спорт и др.), стояние (тяжелая атлетика, борьба, бокс, фехтование и др.), с опорой на руки (висы, стойки, упоры). При лежании усилия мышц минимальны, сидение требует напряжения мышц туловища и шеи, а стояние — из-за высокого положения общего центра масс и малой опоры — значительных усилий антигравитационных мышц-разгибателей задней поверхности тела. Наиболее сложными являются позы с опорой на руки. В позах «вис» и «упор» координация менее сложна, но требуются большие усилия мышц (например, упор руки в сторону на кольцах). Наибольшую сложность представляют стойки (например, стойка на кистях). В этом случае требуется не только большая сила мышц рук, но и хорошая координация при малой опоре и необычном положении вниз головой, которое вызывает у нетренированных лиц значительный приток крови к голове и массивную афферентную импульсацию от смещенных внутренних органов и от вестибулярного аппарата. Правильная организация позы имеет большое значение для двигательной деятельности. Она является основой любого движения, обеспечивая опору работающим мышцам, выполняя фиксацию суставов в нужные моменты (например, при отталкивании ног от опоры при ходьбе). Закрепляя тело человека в вертикальном положении, она осуществляет антигравитационную функцию, помогая преодолеть силу земного притяжения и противодействуя падению. Поддержание сложных поз (например, при выполнении на одной ноге высокого равновесия на полупальцах в художественной гимнастике) в неподвижном положении или при движении обеспечивает сохранение равновесия тела. Позы, как и движения, могут быть произвольными и непроизвольными. Произвольное управление позой осуществляется корой больших полушарий. После автоматизации многие позные реакции могут осуществляться непроизвольно, безучастия сознания. В организации непроизвольных поз участвуют условные и безусловные рефлексы. Специальные статические и статокинетические рефлексы поддержания позы (установочные рефлексы) происходят с участием продолговатого и среднего мозга. Различают рабочую позу, обеспечивающую текущую деятельность, и предрабочую позу, которая необходима для подготовки к предстоящему действию. Поза может быть удобной (и тогда работоспособность человека повышается) и неудобной, при которой эффективность работы снижается. Например, при стендовой стрельбе в положении стоя опытные спортсмены так распределяют нагрузку на части скелета, что на ЭМГ наблюдается минимальная активность мышц туловища. Это позволяет спортсменам длительное время стоять без утомления. В то же время у менее подготовленных стрелков при плохой организации позы имеется значительное напряжение мышц, что быстро приводит к утомлению и снижению точности стрельбы. Работая в условиях неподвижной позы человек, выполняет статическую работу. При этом его мышцы работают в изометрическом режиме и их механическая работа равна нулю, так как отсутствует перемещение тела или его частей, (поскольку А=Р-Н,аН = 0, то и А = 0). Однако с физиологической точки зрения человек испытывает определенную нагрузку, тратит на нее энергию, устает, и его работа может оцениваться по длительности ее выполнения. В спорте, как правило, статическая работа связана с большим напряжением мышц. В центральной нервной системе (в первую очередь — в моторной области коры) при такой работе создается мощный очаг возбуждения — рабочая доминанта, которая оказывает тормозящее влияние на другие нервные центры, в частности на центры дыхания и сердечной деятельности. Так как при этом, в отличие от динамической работы, активность нервных центров должна поддерживаться непрерывно, без интервалов отдыха, то статические напряжения весьма утомительны и не могут поддерживаться длительное время. Специфические системы взаимосвязанной активности нервных центров проявляются в коре больших полушарий у спортсменов (по данным ЭЭГ) лишь при достаточных статических усилиях (например, у штангистов при подъеме штанги весом не менее 70-80% от максимальной произвольной силы), одновременно в мышцах в реакцию вовлекаются наименее возбудимые и мощные быстрые двигательные единицы. Этим объясняется необходимость включения в тренировочные занятия максимальных и околомаксимальных нагрузок. В двигательном аппарате при статической работе наблюдается непрерывная активность мышц, что делает ее более утомительной, чем динамическая работа с той же нагрузкой. Лишь при статических напряжениях, не превышающих 7-8-% от максимальных, кровоснабжение мышц обеспечивает необходимый кислородный запрос. При 20-процентных статических усилиях кровоток через мышцу уменьшается в 5-6 раз, а при усилиях более 30% от максимальной произвольной силы — прекращается вовсе (рис. 29). В настоящее время обнаружено, что артериальное давление в мышцах при статической работе может достигать 400-500 мм рт.ст., так как это необходимо для преодоления периферического сопротивления кровотоку. Однако даже прекращение кровотока заметно не снижает работу мышц, так как в них имеются запасы кислорода и анаэробных источников энергии, а сама работа кратковременна. Изменения вегетативных функций демонстрируют так называемый феномен статических усилий (или феномен Линдгарта - Верещагина): в момент выполнения работы уменьшаются ЖЕЛ, глубина и минутный объем дыхания, падает ЧСС и потребление кислорода, а после окончания работы наблюдается резкое повышение этих показателей. Этот эффект больше выражен у новичков, но по мере адаптации спортсменов к статической работе он проявляется гораздо меньше. При статической работе содержание кислорода в альвеолах легких зависит от принятой позы: из-за ухудшения легочного кровотока и неравномерности вентиляции различных долей легких оно составляет в позе стояния — 14.9%, сидения— 14.4%, лежания — 14.1%. При значительных усилиях наблюдается явление натужива-н и я, которое представляет собой выдох при закрытой голосовой щели, в результате чего туловище получает хорошую механическую опору, а сила скелетных мышц увеличивается. Напряжение скелетных мышц при познотонических реакциях и статических усилиях оказывает в результате повышенной проприоцептивной импульсации регулирующее влияние на вегетативные процессы — моторновисцеральные рефлексы (Могендович М. Р., 1972). Это, в частности, нарастание ЧСС (моторно-кардиальные рефлексы) и угнетение работы почек — уменьшение диуреза (моторноренальные рефлексы). Так, при положении вниз головой ЧСС составляет — 50, при лежании — 60, сидении — 70, стоянии — 75 уд • мин , а количество мочи, образовавшейся за 1.5 часа, в позе лежания — 177 мл, а в позе стояния— 136 мл. 8.4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНДАРТНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ И АЦИКЛИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ Стандартные или стереотипные движения характеризуются сравнительным постоянством движений и их последовательностью, закрепляемой в виде двигательного динамического стереотипа. По структуре движений различают циклические и ациклические стандартные движения. 8.4.1. СТАНДАРТНЫЕ ЦИКЛИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ Стандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов (1 —2—1 —2— 1 —2 и т. д.). По предельной длительности работы они подразделяются на 4 зоны относительной мощности — максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную. Работа максимальной мощности продолжается до 20-30 с (например, спринтерский бег на 60,100 и 200 м; плавание на 25 и 50 м; велогонки на треке — гиты на 200 и 500 м и т. п.). Такая работа относится к анаэробным алактатным нагрузкам, т. е. выполняется на 90-95% за счет энергии фосфагенной системы — АТФ и КрФ. Единичные энерготраты — предельные и достигают 4 ккал с1, зато суммарные — минимальны (около 80 ккал). Огромный кислородный запрос (порядка 8 л или в пересчете на 1 мин 40 л) во время работы удовлетворяется крайне незначительно (менее 0.1л), но кислородный долг не успевает достичь большой величины из-за кратковременности нагрузки. Короткий рабочий период недостаточен для заметных сдвигов в системах дыхания и кровообращения. Однако, в силу высокого уровня предстартового возбуждения ЧСС достигает высокого значения — до 200 уд • мин1. В результате активного выхода из печени углеводов в крови обнаруживается повышенное содержание глюкозы — гипергликемия. Ведущими системами организма при работе в зоне максимальной мощности являются центральная нервная система и двигательный аппарат, так как требуется высокий уровень возбудимости и лабильности нервных центров и скелетных мышц, хорошая подвижность нервных процессов, способность к быстрому расслаблению мышечных волокон и достаточные запасы в них креатинфосфата. Работа субмаксимальной мощности продолжается от 20-30 с до 3-5 мин (например, бег на средние дистанции — 400,800, ЮООи 1500м; плавание надистанции 100,200 и 400 м; скоростной бег на коньках на 500,1000,1500 и 3000 м; велогонки — гиты на 1000м; гребля —500,1000 ми др.). Сюда относятся нагрузки анаэробно-аэробного характера. С увеличением дистанции скорость локомоций в этой зоне резко падает, и, соответственно, быстро снижаются единичные энерготраты (от 1.5 до 0.6 ккал с1), зато суммарные энерготраты возрастают (от 150 до 450 ккал). Покрытие энерготрат преимущественно за счет анаэробных реакций гликолиза приводит к предельному нарастанию концентрации лактата в крови (до 20-25 мМоль ■ л '), которая увеличивается по сравнению с уровнем покоя в 25 раз. В этих условиях рН крови снижается до 7.0 и менее. Длительность работы достаточна для максимального усиления функций дыхания и кровообращения, в результате достигается МПК. ЧСС находится на уровне 180уд • мин'. Несмотря на это, потребление кислорода удовлетворяет на дистанции лишь 1 /3 очень высокого кислородного запроса (на разных дистанциях от 2.5 до 8.5 л • мин'), а кислородный долг, составляющий 50-80% от запроса, возрастает у высококвалифицированных спортсменов до предельной величины — порядка 20-22 л. В связи с этим стабилизация потребления кислорода и показателей кардиореспираторной системы, достигаемая к концу дистанции, получила название кажущегося или ложного устойчивого состояния (рис. 30). Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности являются кислородтранспортные системы — кровь, кровообращение и дыхание, а также центральная нервная система, роль которой очень велика, так как она должна управлять движениями, осуществляемыми с очень высокой скоростью, в условиях недостаточного кислородного снабжения самих нервных центров. Работа большой мощности продолжается от 5-6 мин до 20-30 мин. Сюда относятся циклические упражнения с преодолением длинных дистанций — бег на 3000,5000, 10000 м; плавание на 800, 1500 м; бег на коньках — 5000, 10000 м; лыжные гонки — 5, 10 км; гребля—1.5,2 км и др. Работа в этой зоне мощности характеризуется как аэробно-анаэробная. Особенное значение здесь, наряду с гликолитическим энергообразованием, имеют реакции окисления углеводов (глюкозы). Максимальное усиление функций кардиореспираторной системы обеспечивает достижение организмом спортсмена МПК. Однако кислородный долг, составляя 10-30% от запроса, при большой длительности работы достигает к концу дистанции большой величины (12-15 л). Этим объясняется высокая концентрация лактата в крови (около 10 мМоль - л ) и заметное снижение рН крови На протяжении дистанции наблюдается стабилизация показателей потребления кислорода, дыхания и кровообращения, хотя полного удовлетворения потребления кислорода во время работы не происходит, т. е. устанавливается кажущееся устойчивое состояние. ЧСС сохраняется достаточно постоянно на оптимальном рабочем уровне — 180 уд ■ мин!. Единичные энерготраты — невысоки (0.5-0.4 ккал ■ с1), но суммарные энерготраты достигают 750-900 ккал. Ведущее значение в зоне большой мощности имеют функции кардиореспираторной системы, а также системы терморегуляции и желез внутренней секреции. Работа умеренной мощности продолжается от 30-40 мин до нескольких часов. Сюда входят сверхдлинные беговые дистанции — 20,30 км, марафон 42195 м, шоссейные велогонки— 100 км и более, лыжные гонки — 15, 30,50 км и более, спортивная ходьба на дистанциях от 10 до 50 км, гребля на байдарках и каноэ — 10000 м, сверхдлинные заплывы и пр. Энергообеспечение осуществляется почти исключительно аэробным путем, причем по мере расходования глюкозы происходит переход на окисление жиров. Единичные энерготраты — незначительны (до 0.3 ккал • с1), зато суммарные энерготраты огромны — до 2-3 тыс. ккал и более. Потребление кислорода в этой зоне мощности составляет около 70-80% МПК и практически покрывает кислородный запрос во время работы, так что кислородный долг к концу дистанции составляет менее 4 л, а концентрация лактата почти не превышает нормы (около 1-2 моль ■ л"1). Сдвиги показателей дыхания и кровообращения ниже максимальных. ЧСС держится на уровне 160-180 уд • мин"1. Несмотря на переключение окислительных процессов на утилизацию жиров (происходящую, например, у марафонцев после пробегания начальных 30 км пути), на дистанции продолжается расход углеводов. Это приводит к уменьшению почти в 2 раза содержания в крови глюкозы — явлению гипогликемии. Это резко нарушает функции ЦНС, координацию движений, ориентацию в пространстве, а в тяжелых случаях вызывает потерю сознания. К тому же длительная монотонная работа приводит также к запредельному торможению в ЦНС, называемому еще охранительным торможением, так как оно, снижая темп движения или прекращая работу, предохраняет организм спортсмена, в первую очередь нервные клетки, от разрушения и гибели. Ведущее значение в зоне умеренной мощности имеют большие запасы углеводов, предотвращающие гипогликемию, и функциональная устойчивость ЦНС к монотонии, противостоящая развитию запредельного торможения. | |||||||||||||||||||||||||||