9, 10, 12, 13, 14. Харольд Тюннеманн: Главы 1, 3, 4, 5, 6, 11


Рис. 10 Преобразование энергии (кДж/мин) в скелетной мускулатуре человека во время спортивной работы в зависимости от длительности нагрузки (преобразовано по Ховальду)



страница3/20
Дата09.05.2018
Размер3.12 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20

Рис. 10 Преобразование энергии (кДж/мин) в скелетной мускулатуре человека во время спортивной работы в зависимости от длительности нагрузки (преобразовано по Ховальду)

производимые очень быстро, в процессе интенсивной работы не могут компенсироваться, быстро разлагаться или выделяться ни при помощи имеющихся в крови буферных ве­ществ, ни за счет дыхания (С02). После нагрузок, приводящих к сильному утомлению, концентрация лактата в мышце подни­мается до ЗОммол/л и в крови до 20 ммол/л. После выпол­нения работы „до отказа", т.е. работы, во время которой интен­сивно участвует большое количество мышечной массы, затруд­няется дыхание и сдерживается приток и отток крови в пределах до 25-28 ммол/л (например, после интенсивно прове­денной борцовской схватки).

Большое количество лактата в значительной степени способ­ствует переокислению организма, сковывающему мышечную деятельность. Увеличивающееся закисление организма затруд­няет все в большей степени дальнейшее расщепление глико­гена и, как следствие, препятствует ресинтезу АТФ. Однако, энергия АТФ нужна не только для сокращения, но и для рас­слабления мышцы (разрыв актино-миозиновых мостиков). При нехватке АТФ существенно ограничивается его так на­зываемое „смягчающее" действие, которое к тому же имеет большое значение для растягиваемости мышцы. Мышца по­этому расслабляется с каждым разом медленнее и в конце ко­нцов ее сводит судорогой. Это происходит несмотря на то, что для нагрузок подобной интенсивности часто затрачивается лишь треть всех запасов мышечного гликогена. В практике иногда говорят о „скисании" спортсмена. Работу следует оста­новить, если своевременно не будет подключена другая форма получения энергии, которая в свою очередь заставит снизить интенсивность нагрузки на единицу времени. При использовании методов больших нагрузок для развития силовой выносливости (например, интенсивный интервальный метод, см. 9.2.3.) фазы интенсивной работы следует чередовать с короткими паузами отдыха. Во время этих интервалов от­дыха кислые продукты обмена веществ могут -частично удаляться из мышечных волокон, а влияние других факторов, ведущих к утомлению, может быть ослаблено. Благодаря этому помехи при расщеплении гликогена и восстановлении АТФ будут не столь значительными, и спортсмен через относи­тельно небольшой промежуток времени может вновь присту­пить к работе. Однако слишком короткие паузы препятствуют восполнению запасов гликогена. Из-за этого с каждой дозой нагрузки их становится все меньше и меньше. Интервальные нагрузки приводят к гораздо более сильному опустошению гликогеновых депо, чем однократные интенсивные нагрузки. Это следует иметь в виду не только в период силовой трени­



ровки, но и при занятиях видами спорта со сменяющимися по интенсивности нагрузками (футбол, гандбол, борьба и т.д.). Изложенные биохимические процессы протекают практиче­ски без участия кислорода. Поэтому их называют анаэроб­ными процессами. Расщепление богатых энергией фосфатов именуется анаэробным алактатным (проходящим без образо­вания лактата) процессом, а разложение гликогена называется анаэробным лактатным (проходящим с образованием лактата) процессом.
'2.2.3.3. Аэробное энергообразование

Гликоген может распадаться не только на молочную кислоту (лактат), имеется также возможность окислить гликоген при участии кислорода (02). При этом наряду с энергией выделяются вода (Н20) и углекислый газ (С02).

Гликоген + 0220 + С02 + АТФ

Этот процесс сгорания углеводов при участии кислорода на­зывается аэробным путем получения энергии. При этом один моль глюкозы (при разложении мышечного гликогена) по­ставляет 39 молей АТФ. Окисление гликогена с участием кис­лорода почти в 13 раз эффективнее, чем его расщепление без кислорода.

При интенсивных нагрузках продолжительностью около 5 мин 50% энергии производится посредством анаэробного и 50% -посредством аэробного обмена веществ. Если длительность ин­тенсивной нагрузки менее 5 мин, то в этом случае большее значение приобретают анаэробные процессы; если нагрузка продолжается более 5 мин, то в преобразовании энергии неиз­бежно повышается доля аэробного обмена веществ. Относи­тельно высокая доля анаэробных процессов приводит к высо­кому содержанию лактата в крови (15-25 ммоль/л). В этих условиях мышце начинает недоставать своих собственных энергетических ресурсов. Гликоген печени в виде глюкозы с кровью доставляется к мышце и способствует покрытию энер­гетического дефицита.

Наряду с FTO-волокнами в работе продолжительностью 2-10 мин, примеры которой здесь уже приводились, широко принимают участие также медленные ST-волокна (красные во­локна). По сравнению с быстрыми FT-волокнами в FTO и осо­бенно в ST-волокнах содержится больше миоглобина. Миогло-бин связывает, „выбирает" кислород, а затем предоставляет его в распоряжение митохондрий. Кроме того, в этих волокнах содержится больше крупных митохондрий, в которых проте­



кают аэробные процессы обмена веществ. По этим, а также другим причинам ST-волокна и FTO-волокна наиболее при­годны для аэробного преобразования энергии и тем самым для выполнения работы, требующей выносливости. При усиленных нагрузках продолжительностью свыше 10 мин доминирует, без сомнения, аэробный обмен веществ, посред­ством которого получают 70-95 % требуемой энергии. Эта продолжительная работа с приложением силы менее 25% от максимальной реализуется в первую очередь ST-волокнами. Анаэробные процессы обмена веществ и FT-волокна включаются в движение при выполнении этой продолжи­тельной работы прежде всего в начальной фазе, а также для преодоления чередующихся внешних сопротивлений (напри­мер, на промежуточных рывках или подъемах в горку в лыжных гонках и велоспорте). В связи с незначительной долей анаэробного пути получения энергии при долговременных на­грузках накопление лактата в мышце и крови остается незна­чительным (3-14 ммол/л в крови). С увеличением продолжи­тельности нагрузок на передний план выходят жиры, являясь источником аэробного преобразования энергии. Их распад происходит в принципе так же, как и аэробное разложение гликогена в конечные продукты: воду и углекислый газ. Жиры могут накапливаться в мышечном волокне в виде маленьких капелек (капли триглицерида) или в виде жирных кислот мо­гут транспортироваться по кровеносному руслу к работающей мышце из подкожной жировой клетчатки. Однако следует учитывать, что интенсивность нагрузки по­стоянно возрастает, в том числе и в тех спортивных дисципли­нах, где требуется чрезвычайно высокая выносливость. Энерге­тическое обеспечение этой относительно интенсивной мы­шечной деятельности осуществляется большей частью, не­смотря на участие жиров, за счет распада резервов гликогена (мышечный и печеночный гликоген). Так, например, доля жи­ров в производстве энергии у марафонца мирового класса со­ставляет всего около 20%.

При усиленных нагрузках продолжительностью свыше 90 мин. собственных резервов (гликоген) организма для продолжения работы часто не хватает. Поэтому зти резервы должны по­полняться дополнительными питательными веществами (на­питки с богатым содержанием глюкозы и минеральных ве­ществ).



2.2.3.4. Восстановительные процессы

Как отмечалось, во время действия нагрузки или после ее окончания израсходованные энергоносители (креатинфосфат, гликоген) восполняются только через аэробные процессы об­мена веществ. В качестве примера можно привести происхо­дящее в мышцах и особенно в печени восстановление глико­гена из лактата. Мышца „отдает" в кровь лактат, еще относи­тельно богатый энергией. По кровеносному руслу лактат распределяется по всему телу. Вместе с циркулирующей кровью он попадает и на другие, еще не работающие или уме­ренно работающие, клетки, а также в печень. В митохондриях менее активизированных мышечных клеток, в достаточной степени обеспеченных кислородом, лактат за счет аэробного обмена веществ снова становится полезным для извлечения энергии. „Крупным потребителем" лактата является сердечная мышца. В связи с тем, что ее мышечные клетки содержат до 10 ООО митохондрий, она в состоянии удовлетворять около 50% своей энергетической потребности лактатом. Однако в печени большая часть лактата снова преобразуется в гликоген. Необ­ходимая для этого энергия производится путем окисления ча­сти лактата, т.е. при участии кислорода (аэробный процесс). Вновь полученный этим способом гликоген может в виде глюкозы по кровеносному руслу подводиться к мышце. Отдых мышцы, т.е. расщепление лактата и пополнение энергетиче­ских источников, происходит во время небольшой интенсивно­сти работы или во время пауз. При этом эффект восстанов­ления максимален в начале фазы отдыха и уменьшается по мере ее удлинения. Следовательно, несколько коротких пауз отдыха значительно эффективней одной длинной. Необходимо также отметить, что процессы, протекающие во время отдыха, могут происходить значительно быстрее, если во время пауз будет совершаться физическая работа незначительной интен­сивности. Для таких активных пауз особенно подходят сво­бодный бег, а также упражнения на расслабление и растягива­ние (см.2.7.).

Продолжительность и эффективность процессов, происхо­дящих во время отдыха, зависит в значительной степени от тренированности спортсмена. Так, восполнение креатинфос-фата у начинающих спортсменов занимает 3-5 мин, у подго­товленных в силовом отношении спортсменов международ­ного класса благодаря их лучшей аэробной производительно­сти на это требуется лишь 1-2 мин.

Несмотря на то, что у спортсменов, представляющих силовые и скоростно-силовые виды спорта (тяжелоатлеты, метатели, толкатели, прыгуны и спринтеры в легкой атлетике), специфи­
ческая мышечная деятельность энергетически обеспечивается главным образом за счет разложения фосфатов и частично за счет анаэробного расщепления гликогена, для восстановления этих энергоносителей необходим аэробный путь энергообеспе­чения.

Достаточно высокий уровень аэробной производитель­ности ускоряет восстановительные процессы и таким образом помогает спортсмену переносить нагрузки. По этой причине спортсмены, занимающиеся видами спорта, где особенно необ­ходима силовая и скоростно-силовая подготовка, проводят тре­нировки по развитию выносливости и силовой выносливости главным образом в подготовительном периоде (см.3.1.3.3.). Из изложенного следует вывод: использование энергоноси­телей и форма преобразования энергии всегда определяется требованиями, предъявляемыми нагрузкой за единицу вре­мени, т.е. мощностью работы. Так, например, при низких на­грузках, реализуемых аэробным путем, в первую очередь по­требляются жиры и гликоген. При самых высоких нагрузках происходит лишь расщепление энергетических фосфатных со­единений. На рис. 11 в общем виде изображена схема энерге­тического обеспечения мышечной деательности.

2.2.3.5. Увеличение энергетических запасов

Образование энергетических запасов тоже показывает как че­ловеческий организм учитывает и „подстраивается" к опреде­ленным тренировочным условиям. Тренировки, во время ко­торых регулярно преодолеваются большие сопротивления за короткие отрезки времени, способствуют заметному увеличе-




О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%

Рис. 12 Увеличение емкости депо важных энергоносителей посред­ством силовой тренировки
нию в быстрых мышечных волокнах запасов богатых энергией фосфатных соединений и гликогена (рис. 12). Нагрузки, на­правленные на развитие выносливости, при соответствующей интенсивности и продолжительности приводят наряду с увели­чением количества и размера митохондрий (до 40 %) также и к увеличению капелек жира в медленных мышечных волокнах. Увеличение емкости депо энергетических фосфатов и глико­гена положительно влияет на мышечную деятельность. Увели­чение АТФ и креатинфосфата приводит к увеличению анаэ­робной алактатной энергии (расщепление энергетических фосфатов). Интенсивные нагрузки, например, при беге на 100 и 200 м, при выполнении серий упражнений во время силовой тренировки, отодвигают порог мышечного утомления. Анаэ­робный лактатный путь получения энергии (расщепление гли­когена с образованием лактата) „включается" позднее. Благо­даря этому можно в течение более длительного времени выдерживать нагрузку без снижения интенсивности. Более высокий базовый уровень запасов гликогена выгоден также и для преодоления продолжительных и утомительных нагрузок. Анаэробное и аэробное расщепление гликогена происходит обильнее и шире, благодаря чему развитие силы может осу­ществляться интенсивнее и (или) в течение более длительного времени.

2.2.3.6. Кровоснабжение мышцы



Эффективность энергетического преобразования в скелетной мускулатуре зависит, с одной стороны, от количества кисло­рода и энергетических субстанций (например, гликоген пе­чени, жир подкожной клетчатки), поступающих в мышечное

волокно, а с другой стороны, от меры удаления из волокна ко­нечных продуктов (например, лактат, пировиноградная кис­лота, С02), парализующих обмен веществ. Транспортными путями при этом служат кровеносные и, по всей вероятности, лимфатические сосуды. Кровь, обогащенная кислородом и пи­тательными веществами, по артериям, тонким волосковым со­судам (капилляры) между волокнами подводится к мышце. Нехватка кислорода или концентрация продуктов обмена ве­ществ являются причиной расширения капилляров, по ко­торым уже проходила кровь, и раскрытия капилляров. В спо­койном состоянии на каждый квадратный миллиметр пло­щади поперечного сечения мышцы в кровоснабжении уча­ствуют лишь 50 капилляров, а в момент предельно интен­сивной мышечной работы - до 2 500. Наличие этого механизма позволяет снабжать кровью работающее мышечное волокно в зависимости от потребности: много или мало. Через тончайшую стенку капилляров кислород и энергетические суб­станции поступают из крови в мышечное волокно, таким же образом из волокна в кровь проникают продукты обмена ве­ществ. После этого кровь, богатая углекислым газом и бедная питательными веществами, по венам транспортируется в правый желудочек сердца. Затем она поступает в легкие, где избавляется от углекислого газа и насыщается кислородом. Энергичная предварительная нагрузка (разминка) приводит к усилению деятельности сердечно-сосудистой системы, а также расширяет бездействующие ранее капилляры. Благодаря этому уже в начале основной работы гарантируется хорошее кровообращение и тем самым обеспечиваются кислородом участвующие в движении мышцы. Процесс обеспечения пита­нием мышц за счет кровоснабжения протекает так же эффек­тивно, как изложено выше, лишь в тех случаях, когда нагрузки составляют менее 15% от максимальной силы. Уже при 15%-ном уровне нагрузки мышца с такой силой сжимает свои кровеносные сосуды, что доставка крови и вместе с ней кисло­рода и питательных веществ затрудняется. При напряжениях выше 50% от максимальной силы кровоток сильно замед­ляется или даже полностью блокируется. Мышца вынуждена переходить на анаэробный режим работы. Если при выполнении динамической работы с преодолением средних или высоких сопротивлений фазы напряжения и рас­слабления постоянно чередуются, то в каждой фазе рассла­бления кровь, обогащенная кислородом и питательными ве­ществами, вновь поступает в мышечные волокна и „уходит", насыщенная обменными продуктами. Таким образом, рабо­тающая мышца может получать некоторую часть необхо­димой ей энергии аэробным путем. Средние и высокие стати­ческие напряжения продолжительностью 6-10 с, которые ча­сто возникают во время силовой тренировки, приводят к сдавливанию кровеносных сосудов на то же время. Поэтому утомление мышцы при выполнении статической работы на­ступает гораздо быстрее и проявляется отчетливее, чем при выполнении динамической работы (рис. 13 а, Ь).



Рис. 13а Кривые утомления при выполнении динамической и стати­ческой работы (преобразовано по Штуллю и Кларке)



Рис. 13Ь Кривые отдыха при выполнении динамической и статиче­ской работы (преобразовано по Штуллю и Кларке)
При околопредельной и максимальной статической работе или при выполнении максимальной и поэтому соответственно медленной динамической работы (квазисТатическая работа) появляется так называемый феномен натуживания. Закрыва­ется голосовая щель. Значительно увеличивается давление в брюшной и грудной полостях, сжимаются полые вены до ча­стичного или даже полного закрытия.

В результате этого, во-первых, затрудняется дыхание, а во-вторых, значительно сокращается приток застоявшейся в ко­нечностях и голове крови к сердцу, вследствие чего при каж­дом ударе сердца выталкивается всего лишь около 30% нор­мального систолического объема крови. Недостаток кисло­рода, вызванный уменьшением систолического объема крови, вызывает учащенное сердцебиение.

Кратковременная нехватка кислорода в органах тела и в голов­ном мозге переносится тренированным спортсменом без ка­ких-либо последствий. Пожилым людям и лицам, имеющим какие-либо травмы и повреждения, необходимо соблюдать осторожность. В связи с тем, что при средних и высоких на­пряжениях обеспечение мышечных волокон питательными ве­ществами и кислородом затрудняется или даже прекращается, такие нагрузки требуют в первую очередь разложения со­бственных мышечных энергетических запасов (АТФ, КФ, гли­коген) без участия кислорода. Таким образом, анаэробная мо­щность мышцы, несмотря на отдельные аэробные обменные процессы, является определяющей для энергетического обес­печения спортивной работы, требующей больших усилий. Однако, из всех этих проблем обеспечения мышц питанием вовсе не следует, что капилляризация мышц не имеет зна­чения для тренировки максимальной силы и скоростно-си-ловой подготовки.

Кровоснабжение мышц во всех случаях оказывает большое влияние на ход восстановительных процессов, протекающих в промежутках между отдельными повторениями упражнения, между сериями выполняемых упражнений и в период между тренировочными занятиями.

Медленные ST-волокна, обладающие высокой сопротивляе­мостью к действию утомления, а также быстрые FTO-волокна, в отличие от FTG-волокон, окружены более плотной сетью ка­пилляров. С помощью усиленной тренировки, направленной на развитие силовой выносливости, можно увеличить сум­марный поперечник капилляров и, по всей вероятности, их плотность в скелетной мускулатуре, а также в сердечной мышце.


2.2.4. Факторы, влияющие на работоспособность мышцы

Обобщая все изложенное выше, можно сделать вывод, что ра­ботоспособность мускулатуры с биологической точки зрения определяется некоторыми факторами, поддающимися трени­ровке:



- поперечным сечением волокна;

  • внутримышечной координацией;

  • частотой импульсов;

  • межмышечной координацией;

  • растягиваемостью мышцы и ее сухожилий;

  • энергетическими запасами мышцы и печени;

  • плотностью капилляров мышцы,

а также факторами, не поддающимися тренировке:

  • количеством волокон;

  • структурой волокон (ST- или FT-волокна).

Другие факторы, влияющие на работоспособность мышцы (на­пример, строение волоконных ферментов, деятельность сер­дечно-сосудистой системы, мотивация), здесь не рассматрива­лись, т.к. они выходят за рамки данной книги.
2.3. Режим работы, формы сокращения и характер ра­боты мышцы

Режим работы. В основном различают два режима работы нерв­но-мышечной системы: динамический и статический. Статический режим работы. Нервно-мышечная система рабо­тает в статическом режиме, когда внутренние и внешние силы (см. 2.1.) соразмерны, т.е. когда направленные в противопо­ложные стороны действия этих сил уравновешены. Следова­тельно, величина развиваемой спортсменом внутренней силы такова, что она не может ни преодолеть внешнюю силу (напри­мер, вес штанги), ни уступить ей. В этом случае движения не возникает (статический - застывший, неподвижный). Предположим, что спортсмен пытается согнуть руки, преодо­левая сопротивление штанги, закрепленной на специальном станке (рис. 49а). Даже если он мобилизует все свои силы, не произойдет ни движения конечностей, ни перемещения снаряда. При попытке преодолеть сопротивление незакреп­ленной штанги, вес которой превышает силу спортсмена, не­рвно-мышечная система может работать только в статическом режиме. В спорте максимальные статические напряжения встречаются довольно редко. Они возникают, к примеру, при выполнении отдельных элементов спортивной гимнастики (упор руки в стороны на кольцах, равновесие в горизонтальном висе), при осуществлении некоторых технических действий в различных видах борьбы (приемы в партере, удержание, мосты). Обычно спортивные занятия требуют небольших или субмаксимальных статических усилий. В парусных гонках при сильном ветре, в спортивной стрельбе, в горнолыжном спорте

(скоростной спуск) часто в течение продолжительного вре­мени приходится выполнять статическую работу. Динамический режим работы. Нервно-мышечная система рабо­тает в динамическом режиме тогда, когда внутренние и вне­шние силы не находятся в состоянии равновесия, т.е. когда взаимонаправленные действия этих сил не равны. Если вну­тренняя сила, развиваемая спортсменом, больше, то тогда с ее помощью можно преодолеть внешнюю силу, образованную, например, силой тяжести штанги или силой сопротивления соперника. Если внешняя сила больше, то внутренняя сила не может устоять перед ней. В этом случае всегда возникает дви­жение (динамический - богатый движением), формы сокращения мышц. Статический и динамический ре­жимы работы связаны с различными формами сокращения мышцы.

Изометрическое сокращение. В основу статического режима ра­боты положено изометрическое сокращение мышцы. При изо­метрическом сокращении укорачиваются сократительные эле­менты мышцы (миофибрйллы), тем самым одновременно рас­тягивая на ту же величину эластичные элементы мышцы, а также ее сухожилия (рис. 3 а и 3 Ь). Таким способом развива­ется напряжение (сила) при неизменной длине мышцы (в пе­реводе с греческого „isos" = одинаковый, metron = размер, длина). Хотя при изометрическом сокращении в физическом смысле никакой работы не производится (Работа = Сила х Путь), расход энергии здесь относительно высок. Однако этот расход измеряется не проделанной работой, а ве­личиной развитого напряжения и продолжительностью этого напряжения.

В лечебной гимнастике изометрические сокращения зани­мают постоянное место. В первую очередь они выполняются для того, чтобы предотвратить или устранить атрофию мышц, связанную с физическим бездействием. Так как изометриче­ские сокращения не связаны с движениями суставов, с их по­мощью, при соблюдении соответствующих врачебных ука­заний, можно тренировать силу мышц и при травмах суставов или костей. Лица с ослабленной сердечно-сосудистой си­стемой должны избегать максимальных изометрических на­пряжений, так как они могут вызвать усиленную частоту сер­дечных сокращений, а также повысить кровяное давление. Ауксотоническое сокращение. Динамический режим работы основывается обычно на ауксотоническом мышечном сокра­щении. В связи с постоянно меняющимися углами в суставах и скоростью мышце приходится также постоянно сокращаться с возрастающим или уменьшающимся напряжением (ауксотонический - увеличенное напряжение: однако, употребляется в значении изменяемого напряжения). В связи с постоянными подключениями и отключениями двигательных единиц мышце приходится приспосабливаться к постоянно меняющ­имся силовым потребностям (см. 2.2.2.).




Если спортсмен сгибает руку с гантелью (рис. 14), то масса гантели по всей амплитуде движения остается неизменной.


Каталог: images
images -> В списке студентов (или магистрантов)
images -> Н. И. Сулейманов Комплект контрольно-оценочных средств для оценки результатов освоения профессионального модуля разработан на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального
images -> По направлению подготовки
images -> Добавить гаджеты. Добавление гаджетов
images -> Техническое задание № apnip/C. 2/CS/Ind/01 Международный консультант по улучшенной производительности орошаемого земледелия
images -> Комплект контрольно-оценочных средств по профессиональному модулю пм. 01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница