СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. Спортивная физиология спортивная физиология
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
Глава IV Физиологические основы выносливости IV.1. Определение понятия Понятие «выносливость» употребляется в обыденной речи в очень широком смысле для того, чтобы охарактеризовать способность человека к продолжительному выполнению того или иного вида умственной или физической (мышечной) деятельности. Характеристика выносливости как двигательного физического качества (способности) человека относительна: она относится только к определенному виду деятельности. Иначе говоря, выносливость специфична — она проявляется у каждого человека при выполнении определенного, специфического вида деятельности. В зависимости от типа и характера выполняемой физической (мышечной) работы различают:
В спортивной физиологии выносливость обычно связывают с выполнением таких спортивных упражнений, которые требуют участия большой мышечной массы (около половины и более всей мышечной массы тела) и продолжаются непрерывно в течение 2—3 мин и более благодаря постоянному потреблению организмом кислорода, обеспечивающего энергопродукцию в работающих мышцах преимущественно или полностью аэробным путем. Иначе говоря, в спортивной физиологии выносливость определяют как способность длительно выполнять глобальную мышечную работу преимущественно или исключительно аэробного характер а. К спортивным упражнениям, требующим проявления выносливости, относятся все аэробные упражнения циклического характера, в частности легкоатлетический бег на дистанциях от 1500 м, спортивная ходьба, шоссейные велогонки, лыжные гонки на всех дистанциях, бег на коньках на дистанциях от 3000 м, плавание на дистанциях от 400 м и др. IV.1. Аэробные возможности организма и выносливость При выполнении упражнений преимущественно аэробного характера скорость потребления кислорода (л 02/мин) тем выше, чем больше мощность выполняемой нагрузки (скорость перемещения). Поэтому в видах спорта, требующих проявления большой выносливости, спортсмены должны обладать большими аэробными возможностями: 1) высокой максимальной скоростью потребления кислорода, т. е. большой аэробной «мощностью», и 2) способностью длительно поддерживать высокую скорость потребления кислорода (большой аэробной «емкостью»). Максимальное потребление кислорода. Аэробные возможности человека определяются прежде всего максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше MIIK, тем больше абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. Кроме того, чем выше МПК, тем относительно легче и потому длительнее выполнение аэробной работы. Например, спортсмены Л и Б должны бежать с одинаковой скоростью, которая требует у обоих одинакового потребления кислорода — 4 л/мин. У спортсмена Л МПК равно 5 л/мин и потому дистанционное потребление 02 составляет 80% от его МПК. У спортсмена Б МПК равно 4,4 л/мин и, следовательно, дистанционное потребление 02 достигает 90% от его МПК- Соответственно для спортсмена А относительная физиологическая нагрузка при таком беге ниже (работа «легче»), и потому он может поддерживать заданную скорость бега в течение более продолжительного времени, чем спортсмен Б. Таким образом, чем выше МПК у спортсмена, тем более высокую скорость он может поддерживать на дистанции, тем, следовательно, выше (при прочих равных условиях) его спортивный результат в упражнениях, требующих проявления выносливости. Чем выше МПК, тем больше аэробная работоспособность (выносливость), т. е. тем больший объем работы аэробного характера способен выполнить человек. Причем эта зависимость выносливости от МПК проявляется (в некоторых пределах) тем больше, чем меньше относительная мощность аэробной нагрузки. Отсюда понятно, почему в видах спорта, требующих проявления выносливости, МПК У спортсменов выше, чем у представителей других видов спорта, а тем более чем у нетренированных людей того же возраста (рис. 33). Если у нетренированных мужчин 20—30 лет МПК в среднем равно 3—3,5 л/мин (или 45— 50 мл/кг» мин), то у высококвалифицированных бегунов-стайеров и лыжников оно достигает 5—6 л/мин (или более 80 мл/кг • мин). У нетренированных женщин МПК. равно в среднем 2—2,5 л/мин (или 35—40 мл/кг • мин), а у лыжниц —около 4 л/мин (или более 70 мл/кг • мин). Абсолютные показатели МПК (л 02/мин) находятся в прямой связи с размерами (весом) тела.Поэтому наиболее высокие абсолютные показатели МПК имеют гребцы, пловцы, велосипедисты, конькобежцы. В этих видах спорта наибольшее значение для физиологической оценки данного качества имеют абсолютные показатели МПК. Относительные показатели МПК (мл 02/кг • мин) у высококвалифицированных спортсменов находятся в обратной зависимости от веса тела. При беге и ходьбе выполняется значительная работа по вертикальному перемещению массы тела и, следовательно, при прочих равных условиях (одинаковой скорости передвижения) чем больше вес спортсмена, тем больше совершаемая им работа (потребление 02). Поэтому бегуны на длинные дистанции, как правило, имеют относительно небольшой вес тела (прежде всего за счет минимального количества жировой ткани и относительно небольшого веса костного скелета). Если у нетренированных мужчин 18—25 лет жировая ткань составляет 15— 17% веса тела, то у выдающихся стайеров — лишь б— 7% Наибольшие относительные показатели МПК обнаруживаются у бегунов на длинные дистанции и лыжников, наименьшие — у гребцов. В таких видах спорта, как легкоатлетический бег, спортивная ходьба, лыжные гонки, максимальные аэробные возможности спортсмена правильнее оценивать по относительному МПК. Уровень МПК зависит от максимальных возможностей двух функциональных систем: 1) кислородтранспортной системы, абсорбирующей кислород из окружающего воздуха и транспортирующей его к работающим мышцам и другим активным органам и тканям тела; 2) системы утилизации кислорода, т. е. мышечной системы, экстрагирующей и утилизирующей доставляемый кровью кислород. У спортсменов, имеющих высокие показатели МПК, обе эти системы обладают большими функциональными возможностями. IV.3. Кислородтранспортная система и выносливость Кислородтранспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечнососудистую систему. Функциональные свойства каждой из этих систем в конечном счете определяют кислородтранспортные возможности организма спортсмена. IV.3.1. Система внешнего дыхания Внешнее дыхание служит первым звеном кислородтранспортной системы. Оно обеспечивает организм кислородом из окружающего воздуха за счет легочной вентиляции и диффузии 02 через легочную (альвеолярно-ка-пиллярную) мембрану в кровь. Легочные объемы и емкости. У тренирующих выносливость спортсменов легочные объемы и емкости (за исключением дыхательного объема) в покое в среднем на 10—20% больше, чем у нетренированных. Эти различия, однако, уменьшаются при учете размеров тела (роста, веса, поверхности тела), поскольку общий и остаточный объемы и особенно жизненная емкость легких (ЖЕЛ) пропорциональны размерам тела (примерно длине тела в кубе). С учетом размеров тела легочные объемы и емкости слабо коррелируют или вообще не коррелируют с МПК и спортивными результатами. Спортсмены с относительно небольшой ЖЕЛ могут иметь большие величины МПК и наоборот; у высококвалифицированных спортсменов между ЖЕЛ и МПК невысокая корреляция. Однако у спортсменов, как и у нетренированных людей, при максимальной аэробной работе дыхательный объем (глубина дыхания) достигает 50—55% ЖЕЛ. Поэтому большая легочная вентиляция невозможна у спортсменов с маленькой ЖЕЛ. Для скорости потребления О2 4 л/мин и более ЖЕЛ должна быть не менее 4,5 л. Наиболее высокая ЖЕЛ зарегистрирована у гребцов — 9 л. Легочная вентиляция. В связи с высокой скоростью потребления кислорода легочная вентиляция в течение всего времени выполнения упражнений на выносливость исключительно велика. Так, при беге на тредбане со скоростью и продолжительностью, соответствующими бегу на 10 000 м (около 30 мин), легочная вентиляция у бегунов-стайеров колеблется в пределах 120—145 л/мин (см. рис. 15). У нетренированных людей такая легочная вентиляция является предельной и может поддерживаться лишь очень короткое время. Как известно, даже при максимальной аэробной нагрузке рабочая легочная вентиляция ниже предельных возможностей дыхательного аппарата, которые измеряют величиной максимальной произвольной вентиляции (МПВ). Однако последняя определяется за короткое время (обычно 12 с), тогда как при выполнении упражнений на выносливость спортсмен должен поддерживать очень высокую рабочую легочную вентиляцию на протяжении многих минут или даже часов. У нетренированных молодых мужчин МПВ составляет в среднем 120 л/мин, а у хорошо тренированных спортсменов эти показатели выше. Особенно заметна разница в показателях выносливости дыхательного аппарата. Так, легочную вентиляцию на уровне 80% от МПВ бегуны-стайеры поддерживают в среднем 11 мин, а нетренированные могут 3 мин. Хорошее развитие дыхательной мускулатуры (силы и выносливости дыхательных мышц), а также сниженное сопротивление движению воздуха в дыхательных путях дают возможность поддерживать большую легочную вентиляцию во время мышечной работы. При одной и той же рабочей легочной вентиляции частота дыхания у спортсменов меньше, чем у нетренированных людей. Следовательно, рост легочной вентиляции у спортсменов обеспечивается за счет увеличения дыхательного объема (глубины дыхания) в большей мере, чем за счет частоты дыхания. Этому способствуют: 1) увеличенные легочные объемы, 2) большая сила и выносливость дыхательных мышц, 3) повышенная растяжимость грудной клетки и легких и 4) снижение сопротивления току воздуха в воздухоносных путях. Как известно, при увеличении дыхательного объема относительно уменьшается объем «мертвого» пространства, благодаря чему легочная вентиляция становится эффективнее, так как более значительную ее часть составляет в этом случае альвеолярная вентиляция. Повышение эффективности легочной вентиляции— главный результат тренировки выносливости в отношении функций внешнего дыхания. Об этом, в частности, можно судить по вентиляционному эквиваленту 02, т. е. по объему легочной вентиляции на литр потребленного 02 (Ve/Vo2). Вентиляционный эквивалент кислорода в условиях покоя почти не изменяется в результате тренировки выносливости. Однако количество воздуха, вентилируемого при одинаковом потреблении кислорода во время мышечной работы, у спортсменов меньше, чем у нетренированных людей. Причем эта разница тем больше, чем больше мощность выполняемой работы, т. е. чем выше скорость потребления О2. Особенно важно, что в результате тренировки повышается вентиляционный анаэробный порог, т. е. критическая мощность работы, начиная с которой легочная вентиляция растет быстрее, чем мощность работы (нелинейный, гиперболический, участок кривой, графически выражающей связь между легочной вентиляцией и потреблением 02. У нетренированных людей вентиляционный анаэробный порог соответствует мощности нагрузки, равной 50— 60% МПК, а у хорошо тренированных на выносливость спортсменов — 80—85% МПК. Следовательно, при выполнении упражнений большой аэробной мощности необходимый объем легочной вентиляции у спортсмена значительно меньше, чем у неспортсмена. Даже очень высокого уровня МПК (5 л/мин и более.) выдающиеся спортсмены часто достигают при такой же легочной вентиляции, которая у менее подготовленных людей необходима для достижения значительно более низкого уровня МПК Кислородная стоимость дыхания, как известно, сильно растет с увеличением легочной вентиляции (особенно при мощности выше критической, т. е. выше анаэробного порога). Благодаря увеличенной эффективности вентиляции, особенно при продолжительной работе (например, при марафонском беге), дыхательные мышцы у спортсменов затрачивают кислорода меньше, а к работающим скелетным мышцам его направляется больше, чем у нетренированного человека. Следует, однако, отметить, что при одинаковом уровне легочной вентиляции механическая работа дыхания (а следовательно, и его кислородная стоимость) сходна у тренированных и нетренированных. В результате тренировки выносливости концентрация лактата в крови при выполнении немаксимальной аэробной работы снижается. Следовательно, ослабевает один из химических стимулов рабочей гипервентиляции. Кроме того, у тренированных выносливых спортсменов чувствительность дыхательного центра к действию С02 снижена. Таким образом, тренировка выносливости, с одной стороны, снижает легочную вентиляцию при стандартной немаксимальной аэробной работе, а с другой — повышает максимальную рабочую гипервентиляцию (при выполнении максимальной аэробной работы). У спортсменов она обычно равна около 180, у нетренированных людей — около 120 л/мин. «Химическими» механизмами повышенной максимальной рабочей гипервентиляции у спортсменов служат усиленное образование С02 (равное или почти равное очень большой скорости потребления 02), а также высокая концентрация лактата и водородных ионов в артериальной крови при выполнении нагрузки максимальной аэробной мощности. Диффузионная способность легких. В покое и при мышечной работе диффузионная способность легких у спортсменов выше, чем у неспортсменов. Так, у бегунов-марафонцев она в покое почти такая же, как у нетренированного мужчины при максимальной работе. Хотя в показателях максимальной диффузионной способности легких у разных людей имеются большие различия, в целом они находятся в прямой связи с максимальными аэробными возможностями. Повышение диффузионной способности легких у спортсменов связано отчасти с увеличением легочных объемов, что обеспечивает большую альвеолярно-капиллярную поверхность, но главным образом — с увеличением объема крови в легочных капиллярах за счет расширения альвеолярной капиллярной сети и повышения центрального объема крови. Высокая диффузионная способность легких обеспечивает ускоренный переход кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров и быстрое насыщение ее кислородом при нагрузках очень большой мощности. Парциальное напряжение 02 в артериальной крови (Ра02). Ра02 позволяет судить об эффективности обмена кислорода в легких. В покое оно практически одинаково у спортсменов и неспортсменов колеблется у здоровых людей примерно до 40 лет в пределах 85—105 мм рт. ст. (чаще всего 95—98 мм рт. ст.). При субмаксимальной и более легкой аэробной работе Ра02 практически не отличается от условий покоя. Лишь при околомаксимальной и максимальной аэробной работе оно несколько снижается: у нетренированных людей обычно не более чем на 5— 10 мм рт. ст., а у очень хорошо тренированных спортсменов с высоким МПК — на 10—15 мм рт. ст. (при максимальной работе). Такое значительное снижение Ра02 У спортсменов не является следствием недостаточной диффузионной способности легких или уменьшения парциального давления 02 в альвеолярном воздухе (последнее при работе обычно превышает 100 мм рт. ст.). Скорее всего, это происходит из-за несоответствия между вентиляцией и перфузией крови в легких, а также из-за высокой скорости движения крови через альвеолярные капилляры. Кроме того, возможно, что Ра02 заметнее снижается у спортсменов в связи с более значительным, чем у неспортсменов, «венозным шунтом» — объемом венозной крови, который поступает прямо в артериальные сосуды и полости сердца, минуя альвеолярные капилляры. Особенно Большую роль в этом отношении может играть сброс венозной крови из коронарных вен сердца, поскольку у спортсменов объем коронарного кровотока выше, а содержание 02 в коронарной венозной крови снижено больше, чем у неспортсменов. В целом система внешнего дыхания спортсмена поддерживает напряжение кислорода в артериальной крови, необходимое для эффективного снабжения кислородом работающих мышц и других активных органов и тканей. Таким образом, главные эффекты тренировки выносливости в отношении системы внешнего дыхания состоят в следующем: —увеличение легочных объемов и емкостей; —повышение мощности и эффективности (экономичности) внешнего дыхания; —повышение диффузионной способности легких; IV.3.2. Система крови Многие показатели крови могут существенно влиять на аэробную выносливость. Прежде всего, от объема крови и содержания в ней гемоглобина зависят кислородтранснортные возможности организма. Объем и состав крови. Тренировка выносливости ведет к значительному увеличению объема циркулирующей крови (ОЦК). У спортсменов он значительно больше, чем у нетренированных людей (табл. 10). Причем увеличение ОЦК является специфическим эффектом тренировки выносливости — его не наблюдается у представителей скоростно-силовых видов спорта. С учетом размеров (веса) тела разница между ОЦК у выносливых спортсменов, с одной стороны, и нетренированных людей и спортсменов, тренирующих другие физические качества, с другой, в среднем составляет более 20%.
|