Физиологические механизмы и адаптационные изменения организма, связанные с анаэробной нагрузкой

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Институт социализации и образования Российской академии образования

Физиологические механизмы и адаптационные изменения организма, связанные с анаэробной нагрузкой

старший преподаватель С.Е. Гогинава,

д.п.н., профессор О.Г. Румба

На сегодняшний момент отечественными и зарубежными специалистами в области физиологии проведено множество исследований, в которых дается научное обоснование двух противоположных типов физической нагрузки - аэробной и анаэробной (Волков Н.И., Яковлев Н.Н., Платонов В.Н., Коц Я.М., Вахитов И.Х., Уилмор Дж.Х., Костил Д.Л.; и др.).

Как известно, образование энергии при мышечной деятельности осуществляется за счет метаболических процессов трех видов: алактатного анаэробного процесса, связанного с использованием внутримышечных резервов АТФ и КФ; гликолитического анаэробного процесса, представляющего собой многоступенчатый анаэробный ферментативный распад углеводов, приводящий к образованию молочной кислоты в работающих мышцах; аэробного процесса, связанного с потреблением кислорода и окислительной деградацией пищевых веществ, главным образом, углеводов и жиров (Волков Н.И., Andersenetal, Housh et al., Kindermann et al., Klausen K., Knowiton et al., McLellan T., Tesch P., Karlsson J.). Этим объясняется тот факт, что повышение работоспособности в большинстве видов спорта связано с совершенствованием анаэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности спортсменов.

Я.М. Коц [6] выделяет три группы анаэробных упражнений: максимальной анаэробной мощности, околомаксимальной анаэробной мощности и субмаксимальной анаэробной мощности.

Упражнения максимальной анаэробной мощности - это упражнения с почти исключительно анаэробным способом энергообеспечения работающих мышц, когда анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет 90-100%. Он обеспечивается, главным образом, за счет фосфагенной энергетической системы (АТФ + КФ) при некотором участии лактацидной (гликолитической) системы. Рекордная максимальная анаэробная мощность, развиваемая выдающимися спортсменами во время спринтерского бега, достигает 120 ккал/мин. Возможная предельная продолжительность таких упражнений - несколько секунд. Из-за кратковременности анаэробных упражнений во время их выполнения функции кровообращения и дыхания не успевают достигнуть возможного максимума. На протяжении максимального анаэробного упражнения спортсмен либо вообще не дышит, либо успевает выполнить лишь несколько дыхательных циклов. Соответственно «средняя» лёгочная вентиляция не превышает 20-30% от максимальной. Поскольку энергетическую основу этих упражнений составляют анаэробные процессы, усиление деятельности кардиореспираторной (кислородтранспортной) системы практически не имеет значения для энергетического обеспечения самого упражнения. Концентрация лактата в крови за время работы изменяется крайне незначительно, хотя в рабочих мышцах она может достигать в конце работы 10 ммоль/л и даже больше.

Упражнения околомаксимальной анаэробной мощности (смешанной анаэробной мощности) - это упражнения с преимущественно анаэробным энергообеспечением работающих мышц, когда анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет 75-85% (отчасти за счет фосфагенной и в наибольшей мере за счет лактацидной (гликолитической) энергетических систем). Рекордная околомаксимальная анаэробная мощность в беге - в пределах 50-100 ккал/мин. Возможная предельная продолжительность таких упражнений у выдающихся спортсменов колеблется в пределах 20-50 сек. Для энергетического обеспечения этих упражнений значительное усиление деятельности кислородтранспортной системы уже играет определенную энергетическую роль, причем тем большую, чем продолжительнее упражнение. Концентрация лактата в крови после упражнения весьма высокая - до 15 ммоль/л у квалифицированных спортсменов.

Упражнения субмаксимальной анаэробной мощности (анаэробно-аэробной мощности) - это упражнения с преобладанием анаэробного компонента энергообеспечения работающих мышц, когда анаэробный компонент в общей энергопродукции достигает 60-70% и обеспечивается преимущественно за счет лактацидной (гликолитической) энергетической системы. В энергообеспечении этих упражнений значительная доля принадлежит кислородной (окислительной, аэробной) энергетической системе. Рекордная мощность в беговых упражнениях составляет примерно 40 ккал/мин. Возможная предельная продолжительность соревновательных упражнений у выдающихся спортсменов - от 1 до 2 мин. После этих упражнений регистрируется очень высокая концентрация лактата в рабочих мышцах и крови - до 20-25 ммоль/л. Соответственно, рН крови снижается до 7,0. Обычно заметно повышена концентрация глюкозы в крови, высоко содержание в плазме крови катехоламинов и гормона роста.

По мнению Т. Горбысь, развитие теории и практики спорта высших достижений во многом связано с проведением специальных исследований, ориентированных на изучение факторов, определяющих анаэробную работоспособность спортсменов, и позволяющих вносить необходимые коррективы в процесс развития этих способностей. Вместе с тем, управление тренировочным процессом без глубоких знаний о потенциальных резервах ведущих функциональных систем, особенностей энергетического потенциала в аэробных и анаэробных условиях мышечной деятельности сужает реальные пути коррекции специальной работоспособности спортсменов и ставит под угрозу сохранение их здоровья [14].

Анаэробные тренировочные нагрузки вызывают целый ряд адаптационных изменений в организме человека. При этом специалисты определяют индивидуальную адаптацию как развивающийся в ходе жизни процесс, в результате которого организм приобретает устойчивость к определенным воздействиям, в том числе к интенсивным физическим нагрузкам, позволяя «решать задачи, прежде не разрешимые» [12, 9, 4; и др.].

Установлено, что тренировка анаэробной направленности повышает активность гликолитических ферментов и ферментов АТФ - КФ, не влияя на окислительные ферменты [13]. Проведённый Р. Моханом с соавт. [11] анализ мышечных биопатов, полученных до и после тренировки с отягощениями, направленной на увеличение мышечной силы, показал увеличение внутримышечной концентрации АТФ, КФ и гликогена, что еще раз подтверждает принцип специфичности физиологических адаптационных реакций в зависимости от направленности тренировки.

Одной из адаптационных реакций под воздействием силовой тренировки является гипертрофия мышечных волокон. Результаты лонгитудинальных исследований свидетельствуют, что площадь поперечного сечения волокон типа II после нескольких месяцев силовой тренировки может увеличиться на 50% (Вейдер Д., Виноградов Г.П., Дворкин Л.С., Мохан Р. с соавт.; и др.). В работах В.П. Лукьяненко [8], Дж.Х. Уилмора, Д.Л. Костила [13] отмечается имеющее место улучшение координационных способностей под воздействием тренировки анаэробной направленности, что, вероятно, связано с оптимальным рекрутированием мышечных волокон и, как следствие, более эффективным выполнением двигательных действий.

Также специалистами отмечается, что под влиянием тренировочных занятий анаэробной направленности при выполнении физических упражнений максимальной интенсивности концентрация лактата в крови может достигать более высоких значений. Очевидно, это связано с более высоким содержанием внутримышечного гликогена и ферментов гликолиза, что, в свою очередь, приводит к повышению толерантности мышц к кислоте, накапливающейся в процессе анаэробного гликолиза. Так, согласно экспериментальным данным (Sharpetal R.L., Nevilet et al.), тренировочные нагрузки анаэробной направленности за восемь недель повышают буферную способность на 12-50%. анаэробный мышечный физиологический спортсмен

Проведённый нами анализ работ по проблеме воздействия анаэробной нагрузки силовой направленности на работу сердечно-сосудистой системы показал наличие довольно противоречивых данных. В частности, Е.Г. Мильнер [10] отмечает, что в результате мышечной гипертрофии у мужчин и женщин в возрасте 35-74 лет, использовавших в тренировке упражнения силовой направленности, произошло снижение МПК, повышение систолического давления, увеличение ЧСС в покое. Это позволило автору предположить наличие опасности возникновения стенокардии, гипертонического криза, сердечной аритмии у людей 40 лет и старше, занимающихся силовыми упражнениями. Однако, по данным Д.Н. Карпова [5], применение упражнений силовой направленности в динамическом режиме мужчинами среднего возраста способствовало повышению адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы и устойчивой нормализации артериального давления у испытуемых. Согласно результатам ортостатической пробы, в экспериментальной группе было отмечено улучшение функционального состояния вегетативного отдела центральной нервной системы, а также снижение динамики увеличения частоты сердечных сокращений в ответ на дозированную физическую нагрузку. При этом И.Х. Вахитов [2] в ходе проведения аналогичных исследований не выявил существенного урежения ЧСС у лиц, систематически применявших упражнения силовой направленности.

Вместе с тем, факт увеличения систолического и минутного объёмов крови, а также тенденция гипертрофии миокарда в результате применения упражнений силовой направленности являются доказанными (Дембо А.Г., Земцовский Э.В., Абзалов Р.А. с соавт.). При этом специалисты отмечают особую выраженность увеличения массы левого желудочка (Kanakis Ch., Hickson R.C., Hustonet Т. et al., Березов В.М., Абзалов Р.А. с соавт.), связанного с возрастанием сопротивления кровеносных сосудов и, как следствие, затруднением наполнения сердца кровью и её изгнания в результате повышения внутригрудного давления и натуживания.

Обобщая представленные в специальной литературе данные об адаптационных изменениях в организме занимающихся под воздействием анаэробных нагрузок, можно констатировать, что данный вид нагрузок способствует увеличению внутримышечной концентрации высокоэнергетических веществ и гликогена; возрастанию буферной способности мышц; гипертрофии мышечных волокон (в том числе миокарда); увеличению ударного и минутного объёмов крови; улучшению координации и силы [7, 1, 3]. Данное заключение позволяет выдвинуть предположение о целесообразности применения аэробных нагрузок силовой направленности в вузовской системе физического воспитания с целью оздоровления студентов.

Литература

1. Березов, В.М. Адаптация сердечно-сосудистой системы к значительным физическим нагрузкам и клинические методы ее оценки / В.М. Березов // Спортивная медицина и реабилитация в новом тысячелетии. - Донецк: ГМУ, 2000.

2. Вахитов, И.Х. Функциональные показатели сердца спортсменов, занимающихся атлетической гимнастикой / И.Х. Вахитов // Теория и практика физической культуры. - 1999 - №8. - С. 44-45.

3. Волков, Н.И. Биоэнергетические процессы при мышечной деятельности / Н.И. Волков // Физиология человека: учебник для вузов физ. культуры и фак. физ. воспитания пед. вузов. - М., 2001. - С. 259-308.

4. Исаев, А.П. Стратегии адаптации человека : Учеб. пособие для университетов, акад. и вузов физ. культуры, фак. и каф. физ. культуры пед. вузов / А.П. Исаев, С.А. Личагина, Т В. Потапова. - Тюмень: Изд-во ТГУ, 2003. - 246 с.

5. Карпов, Д.Н. Оздоровительная физическая культура мужчин среднего возраста на основе применения упражнений силовой направленности в динамическом режиме : автореф. дис. … канд. пед. наук / Д.Н. Карпов. - Москва, 2010. - 24 с.

6. Коц, Я.М. Основные физиологические принципы тренировки : Учеб. пособие для студентов ГЦОЛИФКа / Я.М. Коц. - М.: Изд-во ГЦОЛИФК, 1986. - 36 с.

7. Коц, Я.М. Спортивная физиология: учебник для ин-тов физ. к-ры / Я.М. Коц. - М.: Физкультура и спорт, 1998. - 200 с.

8. Лукьяненко, В.П. Физическая культура: основы знаний: Учеб. пособие - 3-е изд., перераб. и дополн. / В.П. Лукьяненко. - М.: Советский спорт, 2007. - 224 с.

9. Меерсон, Ф.З. Основные закономерности индивидуальной адаптации //Физиология адаптационных процессов: Руководство по физиологии. - М.: Наука, 1986. - С. 10-76.

10. Мильнер, Е.Г. Формула Бега / Е.Г. Мильнер // ФИС: Золотая библиотека здоровья. Альманах (выпуск 7). Приложение к журналу «Физкультура и спорт». - М.: Физкультура и спорт, 1997. - 192 с.

11. Мохан, Р. Биохимия мышечной деятельности / Р. Мохан, М. Глессон, П.Л. Гринхафф. - К.: Олимпийская литература, 2001. - 295 с.

12. Пшенникова, М.Г. Адаптация к физическим нагрузкам //Физиология адаптационных процессов: Руководство по физиологии. - М.: Наука, 1986. - С. 124-209.

13. Уилмор, Дж.Х. Физиология спорта и двигательной активности / Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Костилл. - К.: Олимпийская литература, 1997. - 504 с.

14. Шемердяк, А.В. Физиологические и метаболические характеристики процессов адаптации и дезадаптации организма спортсменов высокой квалификации (на примере игровых видов спорта): автореф. … дис. канд. пед. наук / А.В. Шемердяк. - Тюмень, 2005. - 24 с.

Размещено на Allbest.ru