Физиологическая характеристика зон максимальной и субмаксимальной мощности

2.2 Физиологическая характеристика зон максимальной и субмаксимальной мощности

Зона максимальной мощности. Максимальная скорость выполнения упражнения обеспечивается на 85-100% за счет анаэробного пути энергообеспечения, что обусловлено относительной инертностью кардиореспираторной системы (КРС). За столь короткое время она просто не успевает выйти на высокий уровень функционирования, вследствии чего в организме спортсмена образуется кислородный долг (КД), равный 10-15 литрам. Например, максимальная скорость в беге на спринтерских дистанциях достигается за 5-6 секунд, а максимальная ЧСС – только через 1 минуту. Полная ликвидация КД происходит спустя 30-40 минут после окончания работы.

Огромная нагрузка при работе в этой зоне ложится на структуры ЦНС (особенно нервных центров), высокий уровень возбудимости и лабильности которых определяют соответствующий темп движений. Функционирование сенсорных (особенно, двигательной сенсорной системы) и моторных нервных центров ЦНС на пределе своих возможностей приводит к быстрому утомлению ЦНС.

В связи с ограничением депо АТФ и КФ в организме огромная нагрузка ложиться на анаэробную систему энергообеспечения (5% алактатной и 95% лактатной). Запасов самой мощной фосфагенной (АТФ и КФ) системы хватает только на 5-6 секунд работы и для дальнейшего продолжения соревновательного упражнения подключается уже менее мощная система гликолиза. В результате концентрация молочной кислоты увеличивается до 5-7 мМоль/л (физиологическая норма 0,9-2,0 мМоль/л). Доля суммарных энергозатрат при выполнении данного упражнения в этой зоне мощности не велика и составляет около 80 ккал.

Зона субмаксимальной мощности. Время работы в этой зоне мощности в разных видах спорта колеблется от 30 секунд до 3-5 минут. Энергообеспечение мышечной работы осуществляется также преимущественно за счет анаэробных компонентов (20% алактатная и 55-40% лактатной). Несмотря на подключение кислородной системы энергообеспечения (12-25% от общего выхода энергии) КД во время работы не компенсируется, достигая 25 л. Увеличение концентрации уровня молочной кислоты в крови до 10 мМоль/л является одним из главных факторов сдвига pH в кислую сторону (до 6,9-6,4) – ацидоза.

К 4-5 минуте работы уровень работы КРС выходит на свой максимальный уровень функционирования. Нагрузка на КРС, так же как и в максимальной зоне, приходится на восстановительный период и направлена на ликвидацию КД. Восстановление происходит в среднем в течение 1,5-2 часов после работы (концентрации глюкозы в мышечной ткани – около 3-х дней). Огромная нагрузка так же ложится на ЦНС – приходится работать в условиях метаболического ацидоза в темпе, близком к максимальному.

2.3 Энергетическая характеристика скоростно-силовых упражнений

С энергетической точки зрения, все скоростно-силовые упражнения относятся к анаэробным. Предельная продолжительность их - менее 1-2 мин. Для энергетической характеристики этих упражнений используется два основных показателя: максимальная анаэробная мощность и максимальная анаэробная емкость (способность). Максимальная анаэробная мощность. Максимальная для данного человека мощность работы может поддерживаться лишь несколько секунд. Работа такой мощности выполняется почти исключительно за счет энергии анаэробного расщепления мышечных фосфагенов - АТФ и КрФ. Поэтому запасы этих веществ и особенно скорость их энергетической утилизации определяют максимальную анаэробную мощность. Короткий спринт и прыжки являются упражнениями, результаты которых зависят от максимальной анаэробной мощности,

Для оценки максимальной анаэробной мощности часто используется тест Маргарин. Он выполняется следующим образом. Испытуемый стоит на расстоянии 6 м перед лестницей и вбегает по ней, как только можно быстрее. На 3-й ступеньке он наступает на включатель секундомера, а на 9-й - на выключатель. Таким образом, регистрируется время прохождения расстояния между этими ступеньками. Для определения мощности необходимо знать выполненную работу - произведение массы (веса) тела испытуемого (кг) на высоту (дистанцию) между 3-й и 9-й ступеньками (м) и время преодоления этого расстояния (с). Например, если высота одной ступеньки равна 0,15 м, то общая высота (дистанция) будет равна 6 * 0,15 м =0,9 м. При весе испытуемого 70 кг и времени преодоления дистанции 0,5 с. мощность составит (70 кг*0,9 м)/0,5с = 126 кгм/а. В таблице 4 приводятся "нормативные" показатели максимальной анаэробной мощности для женщин, и мужчин.

Максимальная анаэробная емкость. Наиболее широко для оценки максимальной анаэробной, емкости используется величина максимального кислородного долга - наибольшего кислородного долга, который выявляется после работы предельной продолжительности (от 1 до 3 мин). Это объясняется тем, что наибольшая часть избыточного количества кислорода, потребляемого после работы, используется для восстановления запасов АХФ, КрФ и гликогена, которые расходовались в анаэробных процессах за время работы. Такие факторы, как высокий уровень катехоламинов в крови, повышенная температура тела и увеличенное потребление О2 часто сокращающимся сердцем и дыхательными мышцами, также могут быть причиной повышенной скорости потребления О2 во время восстановления после тяжелой работы. Поэтому имеется лишь весьма умеренная связь между величиной максимального долга и максимальной анаэробной емкостью.

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.

По величине алактацидной (быстрой) фракции кислородного долга можно судить о той части анаэробной (фосфагенной) емкости, которая обеспечивает очень кратковременные упражнения скоростно-силового характера (спринт). Простое определение емкости алактацидного кислородного долга состоит в вычислении величины кислородного долга за первые 2 мин восстановительного периода. Из этой величины можно выделить "фосфагенную фракцию" алактацидного долга, вычитая из алактацидного кислородного долга количество кислорода, используемого для восстановления запасов кислорода, связанного с миоглобином и находящегося в тканевых жидкостях:

емкость "фосфагенного" (АТФ + КФ) кислородного долга (кал/кг веса. тела) = [ (О2-долг 2мин - 550) * 0,6 * 5 ] / вес тела (кг)

Первый член этого уравнения - кислородный долг (мл), измеренный в течение первых 2 мин восстановления после работы предельной продолжительности 2- 3 мин; 550 - это приблизительная величина кислородного долга за 2 мин, который идет на восстановление кислородных запасов миоглобина и тканевых жидкостей; г 0,6 - эффективность оплаты алактацидного кислородного долга; 5 - калорический эквивалент 1 мл О2.

Типичная максимальная величина "фосфагенной фракции" кислородного долга - около 100 кал/кг веса тела, или 1,5-2 л О2-В результате тренировки скоростно-силового характера она может увеличиваться в 1,5-2 раза.

Наибольшая (медленная) фракция кислородного долга после работы предельной продолжительности в несколько десятков секунд связана с анаэробным гликолизом, т. е. с образованием в процессе выполнения скоростно-силового упражнения молочной кислоты, и потому обозначается как лактацидный кислородный долг. Эта часть кислородного долга используется для устранения молочной кислоты из организма путем ее окисления до СО2 и Н2О и ресинтеза до гликогена.

Для определения максимальной емкости анаэробного гликолиза можно использовать расчеты образования молочной кислоты в процессе мышечной работы. Простое уравнение для оценки энергии, образующейся за счет анаэробного гликолиза, имеет вид: энергия анаэробного гликолиза (кал/кг веса тела) = содержанию молочной кислоты в крови (г/л) * 0,76 * 222, где содержание молочной кислоты определяется как разница между наибольшей концентрацией ее на 4-5-й мин после работы (пик содержания молочной кислоты в крови) и концентрацией в условиях покоя; величина 0,76 - это константа, используемая для коррекции уровня молочной кислоты в крови до уровня ее содержания во всех жидкостях; 222 - калорический эквивалент 1 г продукции молочной кислоты.

Максимальная емкость лактацидного компонента анаэробной энергии у молодых нетренированных мужчин составляет около 200 кал/кг веса тела, что соответствует максимальной концентрации молочной кислоты в крови около 120 мг% (13 ммоль/л). У выдающихся представителей скоростно-силовых видов спорта максимальная концентрация молочной кислоты в крови может достигать 250-300 мг%, что соответствует максимальной лактацидной (гликолитической) емкости 400-500 кал/кг веса тела.

Такая высокая лактацидная емкость обусловлена рядом причин. Прежде всего, спортсмены способны развивать более высокую мощность работы и поддерживать ее более продолжительно, чем нетренированные люди. Это, в частности, обеспечивается включением в работу большой мышечной массы (рекрутированием), в том числе быстрых мышечных волокон, для которых характерна высокая гликолитическая способность. Повышенное содержание таких волокон в мышцах высококвалифицированных спортсменов - представителей скоростно-силовых видов спорта - является одним из факторов, обеспечивающих высокую гликолитическую мощность и емкость. Кроме того, в процессе тренировочных занятий, особенно с применением повторно-интервальных упражнений анаэробной мощности, по-видимому, развиваются механизмы, которые позволяют спортсменам "переносить" ("терпеть") более высокую концентрацию молочной кислоты (и соответственно более низкие значения рН) в крови и других жидкостях тела, поддерживая высокую спортивную работоспособность. Особенно это характерно для бегунов на средние дистанции.

Силовые и скоростно-силовые тренировки вызывают определенные биохимические изменения в тренируемых мышцах. Хотя содержание АТФ и КрФ в них несколько выше, чем в нетренируемых (на 20-30%), оно не имеет большого энергетического значения. Более существенно повышение активности ферментов, определяющих скорость оборота (расщепления и ресинтеза) фосфагенов (АТФ, АДФ, АМФ, КрФ), в частности миокиназы и креатин фосфокиназы (Яковлев Н. Н.).

Заключение

Скоростно-силовые качества увеличиваются за счет увеличения силы или скорости сокращения мышц или обоих компонентов. Обычно наибольший прирост достигается за счет увеличения мышечной силы.

Для эффективного развития скоростно-силовых способностей необходимо учитывать их физиологические особенности. Прежде всего, необходима обращать внимание на сенситивные периоды развития. Для силы это возраст от 13-14 до 16-17 лет. В последующие годы (до 18-20 лет) темпы ее роста замедляются. Для быстроты это период 9-12 лет. В этом возрасте преимущество тренирующихся детей перед не занимающимися спортом особенно велико. Если в это время не развивать быстроту, то в последующие годы, возникшее отставание трудно ликвидировать.

Также следует учитывать энергообеспечение скоростно-силовой работы для того, чтобы предупредить утомление спортсмена и рационально построить тренировку.

На тренировке, помимо упражнений на развитие силы и скорости, следует применять скоростно-силовые упражнения. Они способствуют более лучшему развитию скоростно-силовых качеств.

Источники

1.         Спортивная физиология. /Под ред. Я.М. Коца. - М.: ФИС, 1986. - 240с.

2.         Васильева В.В. Физиология человека: Учеб. для ин-тов физ. культуры / В.В. Васильева, Э.В. Коссовская, Н.А. Стёпочкина. – М.: Физкультура и спорт, 1973.- 123с.

3.         Гандельман А.Б. Физиологические основы спортивной тренировки: Учеб. пособие / А.Б. Гандельман, К.М Смирнов. – М.: Физкультура и спорт, 1970. – 207с.

4.         Дедковский С. М. Скорость или выносливость? – М.: Физкультура и спорт, 1973. – 208с.

5.         3ациорский В.М. Физические качества спортсменов: Учеб. пособие / В.М. 3ациорский. – М.: Физкультура и спорт, 1970. – 200с.

6.         Солодкой А. С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учеб / А.С. Солодкой, Е.Б. Сологуб. – М.: Терра-Спорт, Олимпия Пресс, 2001. – 520 с.

7.         Холодов Ж.К., Теория и методика физического воспитания и спорта: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – 2-е изд., испр. и доп. / Ж.К. Холодов, В.С. Кузнецов. – М.: Издательский центр Академия, 2003. – 480 с.

Приложение 1

Таблица 1. Максимальная произвольная сила мышц (кг) в зависимости от возраста

Возраст, лет	Разгибатели бедра	Разгибатели ходеци	Разгибатели стопы
12	62	24	39
13	74	31	49
14	85	37	55
15	96	41	59
16	106	44	68

Приложение 2

Таблица 2. Результаты (см) в скоростно-силовых упражнениях у мальчиков в зависимости от возраста

Возраст, дет	Прыжок вверх (толчком двух ног)	Прыжок в длину	Тройной прыжок (с места)
12	35	171	517
13	38	185	560
14	40	194	591
15	42	201	615
16	44	211	636

Приложение 3

Таблица 3. Соотношение и площадь поперечного сечения быстрых и медленных мышечных волокон икроножной мышцы у американских легкоатлетов и у нетренированных мужчин (Д. Костилл и др., 1976)

Спортивная специализация и квалификация (спортивный результат)	% быстрых волокон	Площадь поперечного сечения, мкм2		% площади, занимаемой быстрыми
		быстрых волокон	медленных волокон	волокнами
Спринт (n=2): 100 м-10,5с	76,0 (79,0 и 73,0)-	6034	5878	76,5
Прыжки в длину (n = 2): 7,52 и 8,41 м	53 3 (56,0 и 50,7)	6523	4718	62,2
Метание диска (n = 2): 60,9 и 61,3 м и толкание ядра (n = 2): 18,9 и 19,7 м	62,3 (87,0-48,0)	9483	7702	66,0
Бег на средние дистанции (n = 7): 800 м - 1.51,5 (1:48,9-1.54,1)	48,1 (59,5-30,6)	7117	6099	53,5
Нетренированные мужчины (n=11)	47,4 (62,0-26,8)	4965	5699	44,0

Приложение 4

Таблица 4. Классификация показателей максимальной анаэробной мощности (кгм/с, 1 кгм/с = 9,8 Вт.)

Классификация	Возраст, лет
	15-20	20-30
Мужчины:
плохая	Менее 113	Менее 106
посредственная	113-149	106-139
средняя	150-187	140-175
хорошая	188-224	176-210
отличная	Более 2-24	Более 210
Женщины:
плохая	Менее 92	Менее 85
посредственная	92-120	85-111
средняя	121-151	112-140
хорошая	152-182	141-168
отличная	Более 182	Более 168