Физиология человека. Общая. Спорт. Возрастн._Солодков, Сологуб_2. Учебник для высших учебных заведений физической культуры Издание 2е, исправленное и дополненное
 Скачать 5.66 Mb.
|
|
Оценка физической работоспособности по индексу Гарвардского степ-теста (по: Аулик И. В., 1979) ИГСТ Оценка До 55 56-64 65-79 80-89 90 и более Слабая Ниже средней Средняя Хорошая Отличная 225 Как известно, величина потребляемого мышцами кислорода эквивалентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности выполняемой работы. МПК характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицувремени. Аэробная возможность (аэробная мощность) человека определяется прежде всего максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше МПК, тем больше (при прочих равных условиях) абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. МПК зависит от двух функциональных систем: кислород-транспортной системы (органы дыхания, кровь, сердечно- сосудистая система) и системы утилизации кислорода, главным образом — мышечной. Максимальное потребление кислорода может быть определено с помощью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК. прямым методом используются чаще всего велоэргометр или тредбан и газоанализаторы. При применении прямого метода от испытуемого требуется желание выполнить работу до отказа, что не всегдадостижимо. Поэтому было разработано несколько методов непрямого определения МПК, основанных на линейной зависимости МПК и ЧСС при работе определенной мощности. Эта зависимость выражается графически на соответствующих номограммах. В дальнейшем обнаруженная взаимосвязь была описана простым линейным уравнением, широко используемым с научно-прикладными и учебными целями для нетренированных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта: МПК= 1240 7 1 170 PWC Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта В. Л. Карпман (1987) предлагает следующую формулу: МПК= 1070 2 2 170 PWC По мнению автора, и PWC 170 и МПК примерно в равной степени характеризуют физическую работоспособность человека: коэффициент корреляции между ними очень высок (0.7-0.9 поданным различных авторов), хотя взаимосвязь этих показателей и не носит строго линейного характера. Тем не менее, названные константы могут быть рекомендованы в практических целяхдля анализа тренировочного процесса. 226 5.3. СВЯЗЬ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ С НАПРАВЛЕННОСТЬЮ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА В СПОРТЕ Определение физической работоспособности по тесту PWC 170 широко вошло в практику спортивной физиологии и медицины. В связи с этим повысилась актуальность вопроса о диагностическом и прогностическом значении теста, о том в какой мере этот неспецифический показатель может быть использован для поиска оптимального тренировочного процесса спортсменов различной специализации. К настоящему времени имеется достаточное количество исследований этого вопроса. В общей форме ответ наметился уже при анализе антропометрических данных спортсменов, которые довольно тесно сопряжены с направленностью тренировочного процесса. Так. В. Л. Карпман и соавторы (1988) высказали предположение (и подтвердили его простыми формулами для боксеров и борцов) о линейной зависимости между массой тела и абсолютными величинами PWC 170 . Вместе с тем они отметили, что относительные значения (в расчете на 1 кг веса) с нарастанием массы тела даже имеют тенденцию к снижению, по-видимому, за счет увеличения жировой ткани (баскетболисты, ватерполисты). Анаибольшие относительные величины PWC 170 наблюдаются у спортсменов, тренирующих качество выносливости. Для борцов и боксеров В. Л. Карпман с соавторами (1988) предложил следующие формулы: PWC 170 (для боксеров) = 15.0 Р + 300, PWC 170 (для борцов) = 19.0 Р +50, где: Р —масса тела. Возможно, спортивная практика и подтверждает такую закономерность, но раскрыть физиологическую сущность ее с помощью данных формул не представляется возможным. Выяснено, что спортсмены скоростно-силовой группы (борцы, боксеры, гимнасты) отстают по показателям PWC 170 и МПК даже от менее квалифицированных лыжников, гребцов, футболистов. Физическая работоспособность высококвалифицированных лыжников выше, чем бегунов как в обычных условиях, так и в «климатической» камере при температуре +40°С, а затем на «высоте»3000м. Универсальная зависимость ЧСС от мощности работы позволяет в циклических видах спорта оценивать специальную работоспособность по сдвигам ЧСС в определенном диапазоне (методом телепульсометрии) и по скорости перемещения спортсмена. Необходимо также коснуться одной методической стороны теста PWC 170 , которая обозначалась и при анализе собственного материала и на которую, по нашему мнению, пока обращается недостаточное внимание. Это — вопрос о специфичности для спортсмена 227 самой тестовой нагрузки. Очевидно, что работа на тредбане или велоэргометре будет более привычной (и более экономной) для велосипедистов, бегунов, лыжников, чем для спортсменов других специализаций. Возможно, что с этим частично связаны и упоминавшиеся уже различия параметров физической работоспособности между группой боксеров, борцов, гимнастов и группой лыжников, гребцов, футболистов. Некоторые авторы считают общепринятый тест PWC 170 недостаточно информативным для ряда видов спорта и предлагают раздельное выполнение нагрузки как ногами, так и руками, указывая что соотношение физической работоспособности нижних и верхних конечностей претерпевает существенные возрастные изменения. 5.4. РЕЗЕРВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ Актуальность данного раздела обусловлена тем, что современные высшие спортивные достижения невозможны без максимального напряжения физических и духовных сил человека. Следовательно, знание этих закономерностей необходимо как тренеру, физиологу и спортивному врачу, так и самому спортсмену. Общефизиологическое значение этой проблемы состоит в том, что на примере спортивной деятельности она раскрывает значение пластичности нервной системы какдля реакций срочной адаптации, так и для формирования сложных функциональных систем долговременного значения (Павлов И. П., Орбели Л. А., Анохин П. К.). Если при этом учесть высказанную еще И. М. Сеченовым мысль об универсальности мышечного сокращения, как важнейшего жизненного акта, то становится очевидным, что проблема резервов физической работоспособности сопряжена со многими фундаментальными законами общей физиологии человека. Наиболее важной характеристикой резервных возможностей организма является адаптационная сущность, эволюционно выработанная способность организма выдерживать большую, чем обычно нагрузку (Бресткин М. П., 1968). Исследование физической работоспособности спортсмена (особенно высшей квалификации) дает уникальный фактический материал для оценки и анализа функций организма в зоне видовых предельных напряжений. Поэтому можно считать, что лимитирующими факторами физической рабо- тоспособности спортсмена являются индивидуальные пределы ис- пользования им своих структурно-функциональных резервов различных органов и систем. В таблице 8 (данные различных авторов) представлены основные сведения по характеристике функциональных резервов при физической работе разной мощности. Из материалов этой таблицы следует, что основными резервами являются 228 функциональные возможности ЦНС, нервно-мышечного аппарата, кардио- респираторной системы, метаболические и биоэнергетические процессы. Очевидно, что при различных мощностях работы и в разных видах спорта степень участия этих систем будет неодинаковой. Таблица 8 Функциональные резервы при физической работе различной мощности Мощность работы Авторы Максимальная Субмаксимальная Большая Умеренная Гликолиз, АТФ, КрФ; резервы нервно-мышечной системы Буферные системы, нейрогуморальная регуляция функций по поддержанию гомеостаза Резервы кардио- респираторной системы, глюкозы, аэробных процессов и гомеостаза Резервы водно- солевого обмена, глюко- зы; глюконеоге- нез, использо- вание жиров А. С. Мозжухин, 1979 Запасы АТФ и КрФ Аэробно-анаэробный обмен, глюкоза Аэробно- анаэробный обмен, гликоген мышц Аэробный обмен; глюкоза крови, запасы гликогена Н.А. Степоч- кина, 1984 Анаэробный обмен; запасы АТФ и КрФ Анаэробный обмен, потребление кислорода Усиление функций кардио- респираторной системы, аэробный обмен Аэробный обмен, ограниченные энерготраты Н.А. Фомин, 1984 Фосфагенная энергетическая система Аэробно-анаэробный обмен, резервы кардио- респираторной системы Аэробно- анаэробный обмен, запасы глюкозы и гликогена Резервы глюкозы, гликогена; использование жиров; емкостьокисли- тельной системы Я.М. Коц, 1986 Алакгатный энергетический резерв Лактатный энергетический резерв Резервы аэробно- анаэробного обмена Резервы окислительного фосфорилиро- вания, исполь- зование жиров В.М. Калинин, 1992 229 При работе максимальной мощности ввиду ее кратковременности главным энергетическим резервом являются анаэробные процессы (запасАТФи КрФ, анаэробный гликолиз, скорость ресинтезаАТФ), а функциональным резервом — способность нервных центров поддерживать высокий темп активности, сохраняя необходимые межцентральные взаимосвязи. При этой работе мобилизуются и расширяются резервы силы и быстроты. При работе субмаксимальной мощностибиологически активные вещества нарушенного метаболизма в большом количестве поступают в кровь. Действуя на хеморецепторы сосудов и тканей, они рефлекторно вызывают максимальное повышение функций сердечнососудистой и дыхательной систем. Еще большему повышению системного артериального тонуса способствуют вазодилятатори ги-поксического происхождения, способствующие одновременно увеличению капиллярного кровотока. Функциональными резервами при работе субмаксимальной мощности являются буферные системы организма и резервная щелочность крови — важнейшие факторы, тормозящие нарушение гомеостаза в условиях гипоксии и интенсивного гликолиза; дальнейшее усиление работы кардио- респираторной системы. Значимым остается гликолитический вклад в биоэнергетику работающих мышц и выносливость нервных центров к интенсивной работе в условиях недостатка кислорода. При работе большой мощности физиологические резервы в общем те же, что и при субмаксимальной работе, но первостепенное значение имеют следующие факторы: поддержание высокого (околопредельного) уровня работы кардио-респираторной системы; оптимальное перераспределение крови; резервы воды и механизмов физической терморегуляции. Ряд авторов энергетическими резервами такой работы считают не только аэробные, но и анаэробные процессы, а также метаболизм жиров. При работе умеренной мощности резервами служат пределы выносливости ЦНС, запасы гликогена и глюкозы, а также жиры и процессы глюконеогенеза, интенсивно усиливающиеся при стрессе. К важным условиям длительного обеспечения такой работы относят резервы воды и солей и эффективность процессов физической терморегуляции. Общие сведения о резервных возможностях различных звеньев системы транспорта кислорода представлены в таблице 9. Из таблицы 9 видно, что наибольшим (двадцатикратным) резервом адаптации обладает система внешнего дыхания. Но даже при таких ее функциональных возможностях она может вносить определенный вклад в ограничение физической работоспособности спортсмена. Аппараткровообращения занимает особое место, поскольку является 230 Таблица 9 Предельные сдвиги в висцеральных системах при мышечной работе (по В. П. Загрядскому, 3. К. Сулимо-Самуйлло, 1976) Показатели В покое При физичес- кой работе Кратность изменений Частота сердечных сокращений в мин. Артериальное давление, мм рт. ст.,систолическое Артериальное давление, диастолическое Артериальное давление, пульсовое Ударный объем крови, мл Минутный объем крови, л Артерио-венозная разница по кислороду, об.% Частота дыхания в мин. Глубина дыхания, л Минутный объем дыхания, л Потребление кислорода, л•мин 1 Выделение углекислого газа, л•мин 1 70 120 80 40 60 4.5 4 10 0.5 6 0.25 0.2 220 200 40 160 180 40 16 60 5 120 5 4 3 2 2 4 3 8 4 6 10 20 20 20 основным лимитирующим звеном транспорта кислорода. Кроме того, сердечно-сосудистая система служит тонким индикатором цены адаптации организма к различным факторам внешней среды и к физическим нагрузкам. Об этой же ее роли свидетел ьствуют формирование так называемого «спортивного сердца» и участившиеся в последнее время предпатологические и патологические изменения функции сердца при высоких спортивных нагрузках. К числу таких изменений можно отнести нарушения сердечного ритма, возникновение синдрома дистрофии миокарда вследствие физического перенапряжения и другие сдвиги. В таблице 10 показано, что сердечно-сосудистая система обладает мощным резервом перераспределения кровотока, и по его суммарной мощности на первом месте стоит скелетная мускулатура. Среди всех органов и тканей мышцы занимают главенствующее положение по своему влиянию на центральную гемодинамику. Это объясняется большой массой скелетных мышц (около 40% массы тела) и их способностью к быстрому изменению уровня функциональной активности в широких пределах: в состоянии покоя кровоток в поперечно-полосатых мышцах составляет 15-20% от минутного объема крови (МОК), а при тяжелой работе он может достигать 80-85% от МОК. 231 Таблица 10 Распределение кровотока в покое и при физических нагрузках различной интенсивности (по Н. М. Амосову и Н. А. Брендету, 1975) Органы Покой Физическая нагрузка Легкая Средняя Тяжелая мин Мл 1 % мин Мл 1 % мин Мл 1 % мин Мл 1 % Органы брюшной полости Почки Мозг Сердце Скелетная мускулатура Кожа Другие органы 1400 1100 750 250 1200 500 600 24 19 13 4 21 9 10 1100 900 750 35 0 4500 1500 400 12 10 8 4 47 15 4 600 600 750 750 12500 1900 300 3 3 4 4 71 12 3 300 250 750 1000 22000 600 100 1 1 3 4 88 2 1 Итого 5800 100 9500 100 17500 100 25000 100 В нашу задачу не входил анализ биохимических основ физической работоспособности спортсменов. Этой проблеме посвящены многие работы биохимиков спорта. Но есть два биохимических аспекта, без которых невозможно рассматривать физиологические резервы работоспособности человека. Во-первых, это биоэнергетическое обеспечение мышечного сокращения, которое выступаетв роли резервного фактора при нагрузке различной мощности и направленности физической работы. Второй аспект — это регулирующая роль метаболитов, образующихся при мышечной деятельности, которые являются пусковым звеном (через хеморецепторы) централизации кровообращения, препятствующей нарушению тонуса сосудов. Сдвиги биохимических констант при напряженной мышечной работе (метаболический ацидоз, гипоксия и гипоксе-мия, гиперкапния) являются также важнейшими факторами реф- лекторной и гуморальной регуляции различных звеньев кардио- V респираторной системы, включая дыхательный и сосудодвигатель-ный центры. Все перечисленное выше функциональные резервы физической работоспособности должны рассматриваться не изолированно, а во временной, динамической взаимосвязи. Поэтому построение итрени- ровочного процесса, и восстановительных мероприятий, и реабилитации должно быть тоже динамическим и комплексным, учитывающим разнообразие адаптивных перестроек в организме спортсмена при фи- зических нагрузках и закономерную последовательность их включения и функционирован ия на всех этапах его жизнедеятельности. 232 6. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УТОМЛЕНИЯ СПОРТСМЕНОВ Теоретическое и практическое значение проблемы утомления определяется тем, что ее закономерности являются физиологической основой работоспособности человека и научной организации труда. Это прежде всего предполагает приведение условий труда человека в соответствие с его психофизиологическими возможностями. 6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ Утомление является важнейшей проблемой физиологии спорта и одним из наиболее актуальных вопросов медико-биологической оценки тренировочной и соревновательной деятельности спортсменов. Знание механизмов утомления и стадий его развития позволяет правильно оценить функциональное состояние и работоспособность спортсменов и должно учитываться при разработке мероприятий, направленных на сохранение здоровья и достижение высоких спортивных результатов. К настоящему времени имеется около 100 определений понятия утомления и ряд теорий его происхождения. Обилие формулировок само по себе указывает на еще недостаточное знание этого сложного явления и его механизмов. С физиологической точки зрения утомление является функциональным состоянием организма, вызванным умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временное снижение работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения усталости (СолодковА.С, 1978). Исходя из этого, принято выделять два основных вида утомления — физическое и умственное, хотя такое деление достаточно условно. Таким образом, главным и объективным признаком утомления человека является снижение его работоспособности. Однако пониже-- ние работоспособности не всегда является симптомом утомления. Работоспособность может снизиться вследствие пребывания человека в неблагоприятных условиях (высокая температура и влажность воздуха, пониженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе и др.). С другой стороны, длительная работа с умеренным напряжением может протекать на фоне выраженного утомления, но без снижения производительности. Следовательно, снижение работоспособности является признаком утомления только тогда, когда известно, что оно наступило вследствие конкретно выполненной физической или умственной работы. При утомлении работоспособность снижается временно, она быстро восстанавливается при ежедневном обычном отдыхе. 233 Состояние утомления имеет свою динамику — усиливается во время работы и уменьшается в процессе отдыха (активного, пассивного и сна). Утомление можно рассматривать как естественное нормшьное функциональное состояние организма в процессе труда. Другим важным критерием оценки утомления является изменение функций организма в период работы. При этом в зависимости от степени утомления функциональные сдвиги могут носить различный характер. В начальной стадии утомления клинико-физиологические и психофизиологические показатели отличаются неустойчивостью и разнонаправленным характером изменений, однако их колебания, как правило, не выходят за пределы физиологических нормативов. При хроническом утомлении, и особенно переутомлении, имеет место однонаправленное значительное ухудшение всех функциональных показателей организма с одновременным снижением уровня профессио-нальнойдеятельностичеловека(СолодковА.С, 1978,1990). Процесс утомления характеризуется и еще одним признаком — субъективным симптомом, усталостью (тяжесть в голове, конечностях, общая слабость, разбитость, вялость, недомогание, трудность выполнения работы и т. д.). А. А. Ухтомский усмотрел в усталости не только субъективный признак наличия развивающегося утомления, но и нечто другое и большее, что имеет весьма важное практическое значение. Он считал, что усталость является одновременно и «натуральным предупредителем утомления». Ощущая усталость, человек снижает темп работы или вовсе ее прекращает. Этим самым предотвращается «функциональное истощение» корковых клеток и обеспечивается возможность быстрого восстановления работоспособности человека. Автор считал ощущение усталости одним из наиболее чувствительных показателей утомления. Однако выраженность усталости не всегда соответствует степени утомления, т. е. объективным прямым и косвенным показателям работоспособности. В основе этого несоответствия в первую очередь лежит разная эмоциональная настройка работающего на выполняемую работу. При выполнении приятной или социально-значимой работы, при высокой мотивации работающего, усталость не возникает у него в течение длительного времени. Наоборот, при бесцельной, неинтересной работе усталость может возникнуть, когда объективно утомление или вовсе еще не наступило, или выраженность его далеко не соответствует степени усталости. Следовательно, один и тот же признак утомления является информативным только в конкретных условиях деятельности и при определенном состоянии организма. Поэтому для констатации утомления в каждом виде работы целесообразно использовать особый набор прямых и косвенных показателей, адекватный для данного вида труда. 234 Настойчивые попытки многих исследователей проникнуть в тайны физиологических механизмов состояния утомления привели к накоплению обширного экспериментального материала. На основе этих данных было создано много гипотез и теорий, но в настоящее время в качестве самостоятельных они могут выступать только в историческом аспекте. К их числу следует отнести теорию истощения энергетических ресурсов в мышцах Шиффа (1868), теорию засорения мышц продуктами обмена Пфлюгера (1872), теорию отравления метаболитами Вейхарда (1902) и теорию задушения (вследствие недостатка кислорода) Ферворна (1903). Все эти так называемые локально-гуморальные теории не полностью вскрывают механизмы утомления, так как в качестве его основной причины рассматривают лишь местные изменения в мышечной ткани, и частные сдвиги принимаются за общие процессы. Однако каждая из этих теорий правильно отражала одну из многих сторон сложного процесса утомления. Наиболее распространенная в нашей стране центрально-нервная теория утомления, сформулированная И. М. Сеченовым в 1903 году, всесторонне развития и дополненная А. А. Ухтомским, связывает возникновение утомления только с деятельностью нервной системы, в частности, коры больших полушарий. При этом предполагалось, что основой механизма утомления является ослабление основных нервных процессов в коре головного мозга, нарушение их уравновешенности с относительным преобладанием процесса возбуждения над более ослабленным процессом внутреннего торможения и развитием охранительного торможения. Однако современные электрофизиологические и биохимические методы исследования и полученные на их основе жспериментаїіьньіе данные не позволяют свести причины утомления к изменениям в каком-то одном органе или системе органов, в том числе нервной системе. Следовательно, приписывать возникновение первичного утомления какой-либо одной системе неправомерно. В зависимости от состояния функций организма и характера деятельности человека первичное возникновение утомления вариативно и может наблюдаться в различных органах и системах организма. Мышечная работа связана с вовлечением в деятельность многих органов и формированием в организме специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека. Поэтому на снижение работоспособности влияет возникновение функциональных изменений не только в нервной системе, но и в других рабочих звеньях — скелетных мышцах, орга-нахдыхания, кровообращения, системе крови, железах внутренней секреции и др. Таким образом, согласно современным представлениям о физическом утомлении, оно связано, во-первых, с развитием 235 функциональных изменений во многих органах и системах, во-вторых, с различным сочетанием деятельности органов и систем, ухудшение функций которых наблюдается при том или ином виде физических упражнений. Поэтому создание общей теории о физиологических механизмах утомления не может основываться на отдельных системах организма и должно учитывать все многообразие и вариативность характера сдвигов функций, обусловливающих ту или иную деятельность человека. В зависимости от характера работы, ее напряженности и продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным функциональным системам. Итак, утомление является нормальной физиологической реакцией организма на работу. С одной стороны, оно служит очень важным для работающего человека фактором, так как препятствует крайнему истощению организма, переходу его в патологическое состояние, являясь сигналом необходимости прекратить работу и перейти к отдыху. Наряду с этим, утомление играет существенную роль, способствуя тренировке функций организма, их совершенствованию и развити ю. С другой стороны, утомление ведет к снижению работоспособности спортсменов, к неэкономичному расходованию энергии и уменьшению функциональных резервов организма. Эта сторона утомления является невыгодной, нарушающей длительное выполнение спортивных нагрузок. |