Раздел II
ЧАСТНАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
К разделу частной спортивной физиологии, как уже указывал ось выше, относятся физиологическая классификация физических упражнений, характеристика двигательных качеств и навыков и особенности функционального состояния и работоспособности лиц разного возраста и пола в особых условиях внешней среды. Важной физиологической особенностью этого раздела является также, рассмотрение механизмов и закономерностей функционирования организма при специфической профессиональной деятельности спортсменов с учетом их тренированности и генетической обусловленности.
8. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
И ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ
Физические упражнения — это двигательная деятельность, с помощью которой решаются задачи физического воспитания — образовательная, воспитательная и оздоровительная.
Физические упражнения чрезвычайно многообразны. Для их классификации невозможно применить один единственный критерий. Этим объясняется наличие различных систем физиологической классификации по разным критериям, положенным в их основу.
8.1. РАЗЛИЧНЫЕ КРИТЕРИИ
КЛАССИФИКАЦИИ УПРАЖНЕНИЙ
В связи с многообразием физических упражнений, различными их формами и физиологическими механизмами в основу классификации положены различные критерии. Среди них различают следующие основные критерии.
• Энергетические критерии — классифицирующие упражнения по преобладающим источникам энергии (аэробные и анаэробные) и по уровню энерготрат (единичным — ккал в I с) и суммарные, навею выполненную работу).
• Биомеханические — выделяющие по структуре движений уп -ражнения циклические, ациклические и смешанные.
• Критерии ведущего физического качества — упражнения силовые, скоростные, скоростно-силовые, упражнения на выносливость, координационные или сложно-технические.
• Критерии предельного времени работы — подразделяющие уп -ражнения по зонам относительной мощности.
253
Предлагали также классифицировать упражнения по отношению мощности энерготрат к основному обмену (Seliger V., 1972); учитывали взаимодействие со спортивным снарядом и человека с человеком (Фомин В. С, 1985); классифицировали виды спорта по соотношению интенсивности статической и динамической работы и степени опасности для здоровья (Mitchellat all.,
1985). Выделяли также 2 группы спортивных упражнений: 1) связанные с предельными физическими нагрузками и развитием физических качеств и 2) технические, требующие специальных психофизиологических качеств — автомотоспорт, санный, парусный, парашютный, конный спорт, дельтапла- неризмидр. (КоцЯ.М. 1986). Существует также ряд педагогических классификаций упражнений, которые здесь не рассматриваются.
Классификация по энергетическим критериям рассматривает подразделение спортивных упражнений по преобладающему источнику энергии: анаэробные алактатные (осуществляемые за счет энергии фосфагенной системы — АТФ и КрФ), анаэробные лактат-ные (за счет энергии гликолиза
— распада углеводов с образованием молочной кислоты) и аэробные (за счет энергии окисления углеводов и жиров). Соотношение аэробных и анаэробных источников энергии зависит от длительности работы (табл. 11).
Таблица 11
Соотношение анаэробных и аэробных источников энергии (%)
при различной длительности физических упражнений
(по: P. Astrandetal., 1970; И. В. Аулик, 1979)
Путь
энерго-продукции
Продолжительность работы
10 с
1
мин
2
мин
4
мин
10
мин
30
мин
1
час
2 часа
Анаэробный
Аэробный
85 15 70 30 50 50 30 70 10 90 5
95 2
98 1
99
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
254 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
1) Качественного значения (с оценкой в баллах)
2) 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 10-30 с), субмаксимальной (от 30-40 с до 3-5 255 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 различныхучастка:
1) с наивысшей скоростью (около 10 м
с
1
) — зона максимальной мощности;
2) со скоростью близкой к максимальной (с резким падением скорости в диапазоне от 10 до 7 м
с
1
) — зона субмаксимальной мощности;
3) с более медленным падением скорости (7 — 6 м
с
1
) и
4) зона с новым резким падением скорости (до 5 м
с
1
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 спорти др.), стояние (тяжелая атлетика, борьба, бокс, фехтование и др.), с опорой на руки (висы, стойки, упоры).При лежании усилия мышц минимальны, сидение требуетнапряжениямышцтуловищаишеи,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
256 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 гимнасти ке) 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, котораянеобходимадля 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 ЭМ Г 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. (посколькуА= Р
Н,аН = 0, то и А = 0). Однако с физиологической точки зрения человек испытывает определенную нагрузку, тратит на нее энергию, устает, и егорд-ботаможет оцениваться по длительности ее выполнения. В спорте, как правило, статическая работа связана с большим напряжением мышц.
257
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 мыши, обеспечивает необходимый кислородный запрос. При 20-процентных статических усилиях кровоток через мы шцу уменьшается в 5-6 раз, а при усилиях более 30% от максимальной произвольной силы — прекращается вовсе (рис. 29).
Рис. 29. Кровоснабжение мыши, предплечья и голени при статической работе (по: Тхоревскии В.И., 1978) 258
В настоящее время обнаружено, что артериальное давление в мышцахпри 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 Л индгарта- 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 выражену 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 н а т у ж и в а 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 позно-тонических реакциях и статических усилиях оказывает в результате повышенной проприо-цептивной импульсации регулирующее влияние на вегетативные процессы — м о т о р н о-в исцеральные рефлексы (Могендович М. Р., 1972). Это, в частности, нарастание ЧСС (мо-торно-кардиальныерефлексы) и угнетение работы почек
— уменьшение диуреза (моторно-ренальные рефлексы). Так, при положении вниз головой ЧСС составляет — 50, при лежании — 60, сидении — 70, стоянии — 75 уд
мин
1
, 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.
3.4.1. СТАНДАРТНЫЕ ЦИКЛИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ
Стандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов (1 — 2— 1 —2— 1 —2 и
259 т.д.). По предельной длительности работы они подразделяются на 4зоны
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 • с
1
, 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
мин
1
. 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, 1000 и 1500 м; плавание на дистанции 100, 200 и 400 м; скоростной бег на коньках на 500,1000,1500 и
3000 м; велогонки —гиты на 1000 м; гребля — 500, 1000 м и 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 • с
1
), зато суммарные энерготраты возрастают (от 150 до 450 ккал). Покрытие энерготрат преимущественно за счет анаэробных реакций гликолиза при водит к предельному нарастанию концентрации лактата в крови (до 20-25 мМоль • л
1
), которая увеличивается по сравнению с уровнем покоя в 25 раз.
В этих условияхрН 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 разныхдистанци-ях от 2.5 до 8.5 л • мин
1
), а кислородный долг, составляющий 50-80% от
260 запроса, возрастает у высококвалифицированных спортсменов до предельной величины— порядка20-22л. В связи сэтим 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, 10000м; 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 глико-литическим энергообразованием, цимеют 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
1
) и заметное снижение рН крови
На протяжении дистанции наблюдается стабилизация показателей потребления кислорода, дыхания и кровообращения, хотя пол-
Скачать 5.66 Mb.