Частная спортивная физиология

2. В основе гетерохронности восстановления лежит принцип саморегуляций, свидетельствующий в данном случае о том, что неодновременное протекание различных восстановительных процессов обеспечивает наиболее оптимальную деятельность целостного организма. В частности, многолетний опыт наблюдений за спортсменами показывает, что сразу после окончания физических нагрузок восстанавливаются алактатная фаза кислородного долга и фосфагены. Через несколько минут восстановления отмечается нормализация пульса, артериального давления, ударного и минутного объемов крови, скорости кровотока, то есть тех показателей, которые обеспечивают восстановление лактатной фазы кислородного долга. В течение нескольких часов восстановления после нагрузок нормализуются показатели внешнего дыхания, глюкоза и гликоген. Обмен веществ, периферическая кровь, водно-солевой баланс, ферменты и гормоны восстанавливаются в течение несколько суток. Таким образом, в различные временные интервалы восстановительного периода функциональное состояние организма неоднозначно. Это следует принимать во внимание, планируя характер нагрузок и реабилитационные мероприятия.

3. Следующей особенностью после рабочих изменений является фазность восстановления в организме, которая связана с изменением уровня работоспособности. В динамике восстановления работоспособности различают три фазы.

- Сразу после напряженной работы наблюдается тенденция к восстановлению до исходного уровня, что соответствует фазе пониженной работоспособности. Повторные нагрузки в этот период вырабатывают выносливость.

- В процессе восстановления работоспособности расширяются функциональные возможности, которые могут превысить показатели функций исходного состояния организма и в этом случае наступает сверхвосстановление, которое соответствует фазе повышенной работоспособности; повторные нагрузки в эту фазу повышают тренированность.

- Восстановление до исходного уровня соответствует фазе исходной работоспособности; повторные нагрузки в это время мало эффективны и лишь поддерживают состояние тренированности.

4. Различный характер деятельности человека оказывает избирательное влияние на отдельные функции организма, на разные стороны энергетического обмена. Избирательность восстановительных процессов подчиняется этим же закономерностям. Понимание избирательного характера тренировочных и соревновательных нагрузок, а также избирательного характера восстановления позволяет целенаправленно и эффективно управлять двигательным аппаратом, вегетативными функциями и энергетическим обменом.

Избирательность восстановительных процессов после тренировочных и соревновательных нагрузок определяется и характером энергообеспечения. После работы преимущественно аэробной направленности восстановительные процессы показателей внешнего дыхания, фазовой структуры сердечного цикла, функциональной устойчивости к гипоксии происходят медленнее, чем после нагрузок анаэробного характера. Такая особенность прослеживается как после отдельных тренировочных занятий, так и после недельных микроциклов.

5. Развитие и совершенствование долговременной адаптации во время тренировок к физическим нагрузкам проявляется на разных этапах спортивной деятельности (врабатывание, устойчивая работоспособность), а также и в различные периоды восстановления. Восстановительные процессы, происходящие в различных органах и системах, подвержены тренируемости. Другими словами, в ходе развития адаптированности организма к нагрузкам восстановительные процессы улучшаются, повышается их эффективность. У нетренированных лиц восстановительный период удлинен, а фаза сверхвосстановления выражена слабо. У высококвалифицированных спортсменов отмечаются непродолжительный период восстановления и более значительные явления суперкомпенсации.

Анализ физиологических закономерностей восстановительных процессов свидетельствует не только об определенном теоретическом интересе, но и важном прикладном их значении. Важная роль медико-биологических особенностей восстановления и их реализация в практике тренировочной деятельности будут способствовать достижению высоких спортивных результатов, правильному применению реабилитационных мероприятий и самое главное - сохранению здоровья спортсменов.

Теоретическое обоснование спортивной деятельности построено на представлениях о физиологических закономерностях в спортивной деятельности и функциональных резервах организма. Они включают в себя контроль над функциональным состоянием организма, динамикой физической работоспособности и утомления в период тренировки и соревнований, а также мобилизацию и использование функциональных резервов организма для ускорения процессов восстановления. Интегральным критерием оценки эффективности восстановительных процессов является уровень общей и специальной работоспособности.

Восстановительные мероприятия могут быть постоянными и периодическими. Мероприятия первой группы проводятся с целью профилактики неблагоприятных функциональных изменений, сохранения и повышения неспецифической резистентности и физиологических резервов организма, предупреждения развития раннего утомления и переутомления спортсменов. К таким мероприятиям относятся рациональный режим тренировок и отдыха, сбалансированное питание, дополнительная витаминизация, закаливание, общеукрепляющие физические упражнения, оптимизация эмоционального состояния. Эти мероприятия достаточно хорошо известны, реализуются в спортивной практике и не требуют дополнительного обоснования.

Мероприятия второй группы осуществляются по мере необходимости с целью мобилизации резервных возможностей организма для поддержания, экстренного восстановления и повышения работоспособности спортсменов. К мероприятиям этой группы относят различные воздействия на биологически активные точки, вдыхание чистого кислорода при нормальном и повышенном атмосферном давлении (гипербарическая оксигенация), гипоксическую тренировку, массаж, применение тепловых процедур, ультрафиолетовое облучение, а также использование биологических стимуляторов и адаптогенов, не относящихся к допингам, пищевых веществ повышенной биологической активности и некоторые другие.

Часть мероприятий этой группы апробирована и внедрена в практику спорта, в отношении других (особенно фармакологических средств) следует говорить пока с определенной осторожностью. Отдельные вещества, не относящиеся ранее к допингам, начинают причислять к ним, а систематическое применение некоторых препаратов может приводить к истощению резервных возможностей организма, к снижению его неспецифической устойчивости и к возникновению ряда патологических состояний. Для ускорения восстановительных процессов и повышения работоспособности рекомендуются растительные стимуляторы и адаптогены (женьшень, элеутерококк, и др.).

ГЛАВА 3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЗАКАНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ФИЗИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ

Двигательная деятельность человека, в том числе спортивная деятельность, характеризуется определенными качественными параметрами. В числе основных физических качеств различают мышечную силу, быстроту, выносливость, ловкость и гибкость. Ряд авторов выделяет в виде основного качества скоростно-силовые возможности человека.

Развитие физических качеств в разной мере зависит от врожденных особенностей. В индивидуальном развитии ведущим является условно-рефлекторный механизм. Этот механизм обеспечивает качественные особенности двигательной деятельности конкретного человека, специфику их проявления и взаимоотношений. При тренировке скелетных мышц (и соответствующих отделов центральной нервной системы) одной стороны тела условно-рефлекторным путем достигаются идентичные реакции отделов нервной системы и мышц другой половины тела, обеспечивающие развитие данного качества на не упражнявшихся симметричных мышцах.

3.1 Формы проявления, физиологические механизмы и функциональные резервы развития силы

Сила мышцы - это способность за счет мышечных сокращений преодолевать внешнее сопротивление. При оценке силы мышцы различают абсолютную и относительную мышечную силу.

Абсолютная сила - это отношение мышечной силы к физиологическому поперечнику мышцы (площади поперечного разреза всех мышечных волокон). Она измеряется в Ньютонах или килограммах силы на 1см² (Н•см^-2 или кг•см^-2). В спортивной практике силу мышцы измеряют динамометром без учета ее поперечника.

Относительная сила - это отношение мышечной силы к ее анатомическому поперечнику (толщине мышцы в целом, которая зависит от числа и толщины отдельных мышечных волокон). Измеряется в тех же единицах. В спортивной практике для ее оценки используют отношение мышечной силы к весу тела спортсмена, т.е. в расчете на 1кг веса тела.

Качество силы является одним из ведущих физических качеств спортсмена. Оно необходимо при выполнении многих спортивных упражнений, особенно в стандартных ациклических видах спорта (тяжелой атлетике, спортивной гимнастике, акробатике и др.).

В собственно-силовых упражнениях необходима абсолютная мышечная сила, где максимальное изометрическое напряжение обеспечивает преодоление большого внешнего сопротивления - при подъемах штанги максимального или околомаксимального веса, при выполнении в гимнастике стойки на кистях, переднего и заднего равновесия на кольцах и упора рук в стороны «крест» и др.

Успешность перемещения собственного тела определяет относительная мышечная сила (например, в прыжках).

В зависимости от режима мышечного сокращения различают: 1) статическую (изометрическую) силу, проявляемую при статических усилиях, и 2) динамическую силу, проявляемую при динамической работе, в том числе и так называемую взрывную силу.

Взрывная сила определяется скоростно-силовыми возможностями человека, которые необходимы для придания возможно большего ускорения собственному телу или спортивному снаряду (например, при стартовом разгоне). Она лежит в основе таких важных для спортсмена качеств как прыгучесть (при прыжках) или резкость (в метаниях, ударах). При проявлении взрывной силы важна не столько величина силы, сколько ее нарастание во времени, т.е. градиент силы. Чем меньше длительность нарастания силы до ее максимального значения, тем выше результативность выполнения прыжков, метаний, бросков, ударов.

Скоростно-силовые возможности человека в большей мере зависят от наследственных свойств организма, чем абсолютная изометрическая сила.

В развитии мышечной силы имеют значение: 1) внутримышечные факторы, 2) особенности нервной регуляции и 3) психофизиологические механизмы.

Внутримышечные факторы развития силы включают в себя биохимические, морфологические и функциональные особенности мышечных волокон.

- физиологический поперечник, зависящий от числа мышечных волокон (он наибольший для мышц с перистым строением);

- состав (композиция) мышечных волокон: соотношение слабых и более возбудимых медленных мышечных волокон (окислительных, мало утомляемых) и более мощных высоко пороговых быстрых мышечных волокон (гликолитических, утомляемых);

- миофибриллярная гипертрофия мышцы - т. е. увеличение мышечной массы, которая развивается при силовой тренировке в результате адаптационно-трофических влияний и характеризуется ростом толщины и более плотной упаковкой сократительных элементов мышечного волокна - миофибрилл.

Нервная регуляция обеспечивает развитие силы за счет совершенствования деятельности отдельных мышечных волокон, двигательных единиц целой мышцы и межмышечной координации. Нервная регуляция включает следующие факторы:

- увеличение частоты нервных импульсов, поступающих в скелетные мышцы от мотонейронов спинного мозга, которые обеспечивают переход от слабых одиночных сокращений их волокон, к мощным тетаническим сокращениям;

- активация многих ДЕ - при увеличении числа вовлеченных в двигательный акт ДЕ повышается сила сокращения мышцы;

- синхронизация активности ДЕ - одновременное сокращение возможно большего числа активных ДЕ резко увеличивает силу тяги мышцы;

- межмышечная координация - сила мышцы зависит от деятельности других мышечных групп: сила мышцы растет при одновременном расслаблении ее антагониста, сила уменьшается при одновременном сокращении других мышц и увеличивается при фиксации туловища или отдельных суставов мышцами-антагонистами.

Важную роль в развитии силы играют мужские половые гормоны (андрогены), которые обеспечивают рост синтеза сократительных белков в скелетных мышцах. Их у мужчин в 10 раз больше, чем у женщин. Этим объясняется большой тренировочный эффект развития силы у спортсменов по сравнению со спортсменками при одинаковых тренировочных нагрузках.

У каждого человека имеются определенные резервы мышечной силы, которые могут быть включены лишь при экстремальных ситуациях (чрезвычайная опасность для жизни, чрезмерное психоэмоциональное напряжение и т. п.).

В условиях электрического раздражения мышцы или под гипнозом можно выявить максимальную мышечную силу, которая больше силы проявляемой человеком при определенных произвольных усилиях - так называемой максимальной произвольной силы. Разница между максимальной мышечной силой и максимальной произвольной силой называется дефицитом мышечной силы. Эта величина уменьшается в ходе силовой тренировки, так как происходит перестройка морфофункциональных возможностей мышечных волокон и механизмов их произвольной регуляции.

У систематически тренирующихся спортсменов наряду с экономизацией функций происходит относительное увеличение общих и специальных физиологических резервов. При этом первые реализуются через общие для различных упражнений проявления физических качеств, а вторые - в виде специальных для каждого вида спорта навыков и особенностей силы, быстроты и выносливости.

К числу общих функциональных резервов мышечной силы относят следующие факторы: включение дополнительных ДЕ в мышце; своевременное торможение мышц-антагонистов; координация (синхронизация) сокращений мышц - агонистов; повышение энергетических ресурсов мышечных волокон; переход от одиночных сокращений мышечных волокон к тетаническим сокращениям; усиление сокращения после оптимального растяжения мышцы; адаптивная перестройка структуры, и биохимии мышечных волокон (рабочая гипертрофия, изменение соотношения объемов медленных и быстрых волокон и др.).

3.2 Формы проявления, физиологические механизмы и функциональные резервы развития быстроты

Значительная часть спортивных упражнений не только требует максимально возможного развития скорости движений, но и происходит в условиях дефицита времени. Достижение успеха в подобных упражнениях возможно лишь при хорошем развитии физического качества быстроты.

Быстрота -- это способность совершать движения в минимальный для данных условий отрезок времени. Различают комплексные и элементарные формы проявления быстроты.

В естественных условиях спортивной деятельности быстрота проявляется обычно в комплексных формах, включающих скорость двигательных действий и кратковременность умственных операций, и в сочетании с другими качествами.

К элементарным формам проявления быстроты относятся:

-общая скорость однократных движений (или время одиночных действий) например, прыжков, метаний;

-время двигательной реакции - латентный (скрытый) период простой (без выбора) и сложной (с выбором) сенсомоторной реакции, реакции на движущийся объект (имеющее особенное значение в ситуационных упражнениях и спринте);

-максимальный темп движений, характерный, например, для спринтерского бега.

Оценка времени двигательной реакции (ВДР) производится от момента подачи сигнала до ответного действия. Она является одним из наиболее распространенных показателей при тестировании быстроты. Это время чрезвычайно мало для передачи возбуждения от рецепторов в нервные центры и от них к мышцам. В основном оно затрачивается на проведение и обработку информации в высших отделах мозга и поэтому служит показателем функционального состояния центральной нервной системы.

У нетренированных лиц величина ВДР при движении пальцем в ответ на световой сигнал укорачивается с возрастом от 500 -800 мс у детей 2 -3-х лет до 190 мс у взрослых людей. Для спортсменов характерны более короткие величины этой реакции: в среднем, 120 мс у спортсменов и 140 мс - у спортсменок. У высококвалифицированных представителей ситуационных видов спорта и бегунов на короткие дистанции эти величины еще меньше - порядка 110 мс, в отличие от бегунов-стайеров, показывающих 200-300 мс и более.

При выполнении специализированных упражнений ВДР у высококвалифицированных спортсменов также очень невелико. Так, стартовое время (от выстрела стартового пистолета до ухода со старта) у бегунов-спринтеров, участников Олимпийских игр и чемпионатов мира, составляет, в среднем, при беге на 50-60 м 139 мс у мужчин и 159 мс у женщин, при беге на 100 м, соответственно, 150-160 мс и 190 мс. Знаменитый спринтер Бен Джонсон мог уходить со старта через 99,7 мс.

По теоретическим расчетам ВДР, равное 80-90 мс, вообще составляет для человека предел его функциональных возможностей.

Факторами, влияющими на ВДР, являются врожденные особенности человека, его текущее функциональное состояние, мотивации и эмоции, спортивная специализация, уровень спортивного мастерства, количество воспринимаемой спортсменом информации.

Другим простым показателем быстроты является максимальный темп постукиваний пальцем за короткий интервал времени -- 10 с, так называемый теппинг - тест. Взрослые лица производят 50-60 движений за 10 с, спортсмены ситуационных видов спорта и спринтеры -- порядка 60-80 движений и более.

Особым проявлением быстроты является скорость специализированных умственных операций: при решении тактических задач высококвалифицированные спортсмены затрачивают всего 0,5-1,0 с, а время принятия решения составляет у них половину этого периода.

Особенности протекания физиологических процессов в нервной системе и мышечной системе лежат в основе проявления качества быстроты. Быстрота зависит от следующих факторов:

- лабильности - скорости протекания возбуждения в нервных и мышечных клетках;

- подвижности нервных процессов - скорости смены в коре больших полушарий возбуждения торможением и наоборот;

- соотношения быстрых и медленных мышечных волокон в скелетных мышцах.

Уровень лабильности и подвижности нервных процессов определяет скорость восприятия и переработки поступающей информации, а лабильность мышц и преобладание быстрых двигательных единиц (ДЕ) -- скорость мышечного компонента быстроты (сокращения и расслабления мышцы, максимальный темп движений).

В сложных ситуациях, требующих реакции с выбором, и при увеличении поступающей информации большое значение имеет пропускная способность мозга спортсмена -- количество перерабатываемой информации за единицу времени. Величина ВДР прямо пропорционально нарастает с увеличением числа возможных альтернативных решений -- до 8 альтернатив, а при большем их числе оно резко и непропорционально понижается.

При осуществлении реакции на движущийся объект (РДО) большое значение приобретают явления экстраполяции, позволяющие предвидеть возможные траектории перемещения соперников или спортивных снарядов, что ускоряет подготовку ответных действий спортсмена. В особых ситуациях (электрическое раздражение, гипноз, сильное эмоциональное потрясение) у человека возрастает быстрота его реакций. Так, например, максимальный темп постукиваний достигает 15 раз в 1 с, а при произвольных движениях он не превышает 6-12 раз в 1 с. Это доказывает наличие физиологических резервов быстроты даже у нетренированного человека.

В процессе спортивной тренировки рост быстроты обусловлен следующими механизмами: увеличением лабильности нервных и мышечных клеток, ускоряющих проведение возбуждения по ним; ростом лабильности и подвижности нервных процессов, увеличивающих скорость переработки информации в мозге; сокращением времени проведения возбуждения через межнейронные и нервно-мышечные синапсы; синхронизацией активности ДЕ в отдельных мышцах и разных мышечных группах; своевременным торможением мышц-антагонистов; повышением скорости расслабления мышц.

Для каждого человека имеются свои пределы роста быстроты, контролируемые генетически. Скорость ее нарастания также является врожденным свойством. Повысить предел стабилизации скорости движения произвольно обычно не удается. Для этого в тренировке применяются специальные средства: бег под горку, бег на тредбане с повышенной скоростью и с использованием виса на ремнях, бег за мотоциклом, за лошадью, плавание с тянущей назад резиной и т. п. Этими путями достигаются дополнительные повышения лабильности нервных центров и работающих мышц.

3.3 Формы проявления, физиологические механизмы и функциональные резервы развития выносливости

Выносливостью называют способность наиболее длительно или в заданных временных границах выполнять специализированную физическую нагрузку без снижения эффективности ее работы.

Различают две формы проявления выносливости -- общую и специальную.

Физиологической основой общей выносливости является высокий уровень аэробных возможностей человека -- способность выполнять работу за счет энергии окислительных реакций.

Аэробные возможности зависят: от аэробной мощности, которая определяется абсолютной и относительной величиной максимального потребления кислорода (МПК); и от аэробной емкости -- суммарной величины потребления кислорода на всю выполненную работу.

Специальная выносливость определяется теми требованиями, которые предъявляются конкретными физическими нагрузками организму спортсмена.

Общая выносливость зависит от доставки кислорода к работающим мышцам и, главным образом, определяется функционированием кислородтранспортной системы: сердечно-сосудистой, дыхательной и системой крови.

Развитие общей выносливости обеспечивается разносторонними перестройками в дыхательной системе. Повышение эффективности дыхания достигается:

- увеличением (на 10-20%) легочных объемов и емкостей (ЖЕЛ достигает 6-8 л и более);

- нарастанием глубины дыхания (до 50-55% от ЖЕЛ);

- увеличением диффузионной способности легких, что обусловлено увеличением альвеолярной поверхности и объема крови в легких, протекающей через расширяющуюся сеть капилляров;

- увеличением мощности и выносливости дыхательных мышц, что приводит к росту объема вдыхаемого воздуха по отношению к функциональной остаточной емкости легких (остаточному объему и резервному объему выдоха).

Все эти изменения способствуют экономизации дыхания: большему поступлению кислорода в кровь при меньших величинах легочной вентиляции. Повышение возможности более выгодной работы за счет аэробных источников энергии позволяет спортсмену дольше не переходить к энергетически менее выгодному использованию анаэробных источников, т.е. повышает вентиляционный порог анаэробного обмена (ПАНО).

Решающую роль в развитии общей выносливости играют морфо - функциональные перестройки в сердечно-сосудистой системе, отражающие адаптацию к длительной работе:

- увеличение объема сердца («большое сердце» особенно характерно для спортсменов-стайеров, утолщение сердечной мышцы - спортивная гипертрофия);

- рост сердечного выброса (увеличение ударного объема крови);

- замедление частоты сердечных сокращений в покое (до 40-50 уд/мин и менее) в результате усиления парасимпатических влияний - спортивная брадикардия, что облегчает восстановление сердечной мышцы и последующую ее работоспособность;

- снижение артериального давления в покое (ниже 105 мм рт. ст.) - спортивная гипотония.

В системе крови повышению обшей выносливости, способствуют:

- увеличение объема циркулирующей крови (в среднем на 20%) за счет, главным образом, увеличения объема плазмы, при этом адаптивный эффект обеспечивается: 1) снижением вязкости крови и облегчением кровотока и 2) большим венозным возвратом крови, стимулирующим более сильные сокращения сердца;

- увеличение общего количества эритроцитов и гемоглобина (следует заметить, что при росте объема плазмы показатели их относительной концентрации в крови снижаются);

- уменьшение содержания лактата (молочной кислоты) в крови при работе, связанное, во-первых, с преобладанием в мышцах выносливых людей медленных волокон, использующих лактат как источник энергии, и, во-вторых, обусловленное увеличением емкости буферных систем крови, в частности, ее щелочных резервов. При этом лактатный порог анаэробного обмена (ПАНО) также нарастает, как и вентиляционный порог ПАНО.

Несмотря на указанные адаптивные перестройки функций, в организме стайера происходят значительные нарушения постоянства внутренней среды (перегревание и переохлаждение, падение содержания глюкозы в крови и т.п.). Способность спортсмена переносить весьма длительные нагрузки обеспечивается его способностью «терпеть» такие изменения.

В скелетных мышцах у спортсменов, специализирующихся в работе на выносливость, преобладают медленные мышечные волокна (до80-90%). Рабочая гипертрофия протекает по саркоплазматическому типу, т.е. за счет роста объема саркоплазмы. В ней накапливаются запасы гликогена, липидов, миоглобина, становится богаче капиллярная сеть, увеличивается число и размеры митохондрий. Мышечные волокна при длительной работе включаются посменно, восстанавливая свои ресурсы в моменты отдыха.

В центральной нервной системе работа на выносливость сопровождается формированием стабильных рабочих доминант, которые обладают высокой помехоустойчивостью, отдаляя развитие запредельного торможения в условиях монотонной работы. Особой способностью к длительным циклическим нагрузкам обладают спортсмены с сильной уравновешенной нервной системой и невысоким уровнем подвижности -- флегматики.

Специальные формы выносливости характеризуются разными адаптивными перестройками организма в зависимости от специфики физической нагрузки.

Специальная выносливость в циклических видах спорта зависит от длины дистанции, которая определяет соотношение аэробного и анаэробного энергообеспечения.

Специальная выносливость к статической работе базируется на высокой способности нервных центров и работающих мышц поддерживать непрерывную активность (без интервалов отдыха) в анаэробных условиях. Торможение вегетативных функций со стороны мощной моторной доминанты по мере адаптации спортсмена к нагрузке постепенно снижается, что облегчает дыхание и кровообращение. Статическая выносливость мышц шеи и туловища, содержащих больше медленных волокон, выше по сравнению с мышцами конечностей, более богатых быстрыми волокнами.

Силовая выносливость зависит от переносимости нервной системой и двигательным аппаратом многократных повторений натуживания, вызывающего прекращение кровотока в нагруженных мышцах и кислородное голодание мозга. Повышение резервов мышечного гликогена и кислородных запасов в миоглобине облегчает работу мышц. Однако почти полное и одновременное вовлечение в работу всех ДЕ лишает мышцы резервных ДЕ, что лимитирует длительность поддержания усилий.

Скоростная выносливость определяется устойчивостью нервных центров к высокому темпу активности. Она зависит от быстрого восстановления АТФ в анаэробных условиях за счет креатинфосфата и реакций гликолиза.

Выносливость в ситуационных видах спорта обусловлена устойчивостью центральной нервной системы и сенсорных систем к работе переменной мощности и характера - «рваному» режиму, вероятностным перестройкам ситуации, многоальтернативному выбору, сохранению координации при постоянном раздражении вестибулярного аппарата.

Физиологические резервы выносливости включают в себя:

- мощность механизмов обеспечения гомеостаза -- адекватную деятельность сердечно-сосудистой системы, повышение кислородной емкости крови и емкости ее буферных систем, совершенство регуляции водно-солевого обмена выделительной системой и регуляции теплообмена системой терморегуляции, снижение чувствительности тканей к сдвигам гомеостаза;

- тонкую и стабильную нервно-гуморальную регуляцию механизмов поддержания гомеостаза и адаптацию организма к работе в измененной среде (гомеокинез).

Развитие выносливости связано с увеличением диапазона физиологических резервов и большими возможностями их мобилизации. Особенно важно развивать в процессе тренировки способность к мобилизации функциональных резервов мозга спортсмена в результате произвольного преодоления скрытого утомления. Более длительное и эффективное выполнение работы связано не столько с удлинением периода устойчивого состояния, сколько с ростом продолжительности периода скрытого утомления. Волевая мобилизация функциональных резервов организма позволяет за счет повышения физиологической стоимости работы сохранять ее рабочие параметры -- скорость локомоции, поддержание заданных углов в суставах при статическом напряжении, силу сокращения мышц, сохранение техники движения.

3.4 Понятие о ловкости и гибкости: физиологические механизмы и закономерности их развития

Ловкость и гибкость относят к числу основных физических качеств. Ловкость достаточно хорошо развивается в процессе индивидуальной жизни человека, в том числе при спортивной тренировке. В противоположность этому гибкость находится под значительным генетическим контролем и требуется тщательный отбор и раннее ее развитие в онтогенезе.

Качество ловкости представляет собой сложный комплекс способностей.

Ловкостью считают:

- способность создавать новые двигательные акты и двигательные навыки;

- быстро переключаться с одного движения на другое при изменении ситуации;

- выполнять сложнокоординационные движения.

Под ловкостью понимают определенные творческие способности человека незамедлительно формировать двигательное поведение в новых, необычных условиях, а также их координационные возможности.

Критериями ловкости является координационная сложность, точность движения и быстрое их выполнение. Для развития ловкости в процессе тренировки требуется варьировать различными условиями, выполняя одни и те же двигательные действия, использовать срочную дополнительную информацию о результате движений, быстрее принимать решение в условиях дефицита времени.

Гибкость - это способность человека совершать движения в суставах с большой амплитудой, т.е. суставная подвижность. Она зависит от способности к управлению двигательным аппаратом и его морфофункциональными особенностями (вязкостью мышц, эластичностью связочного аппарата, состоянием межпозвоночных дисков). Гибкость улучшается при разогревании мышц и ухудшается на холоде. Она снижается в сонном состоянии и при утомлении. Величина гибкости минимальна утром, и достаточно максимальна к середине дня (12-17 часов). Во время предстартового возбуждения повышается ЧСС и происходит улучшение гибкости. В результате разминки нарастает кровоток через мышцы и происходит их разогревание. Различают активную гибкость при произвольных движениях в суставах и пассивную гибкость - при растяжениях мышц с помощью внешней силы. Пассивная гибкость превышает активную гибкость. У женщин мышечно-связочный аппарат обладает большей гибкостью по сравнению с мужчинами, им легче осваивать многие сложные упражнения на гибкость (например, поперечный шпагат). У лиц зрелого и пожилого возраста раньше всего снижается гибкость позвоночника, а гибкость пальцев и кистей сохраняется дольше всего.

ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СПОРТСМЕНОВ И ЕЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

Физическая работоспособность -- одна из важнейших составляющих спортивного успеха. Это качество является также определяющим во многих видах производственной деятельности, необходимым в повседневной жизни, тренируемым и косвенно отражающим состояние физического развития и здоровья человека, его пригодность к занятиям физической культурой и спортом.

Под физической работоспособностью понимают способность человека выполнять в заданных параметрах и конкретных условиях профессиональную деятельность, сопровождающуюся обратимыми, в сроки регламентированного отдыха, функциональными изменениями в организме.

Прямые показатели позволяют оценивать спортивную деятельность, как с количественной стороны (метры, секунды, килограммы, очки и т.д.), так и с качественной стороны (надежность и точность выполнения конкретных физических упражнений).

Косвенные критерии работоспособности представляют собой реакции организма на определенную нагрузку и в процессе труда ухудшаются раньше, чем ее прямые критерии.

4.1 Методы тестирования физической работоспособности

Определение уровня физической работоспособности у человека осуществляется путем применения тестов с максимальными и субмаксимальными мощностями физических нагрузок.

В тестах с максимальными мощностями физических нагрузок испытуемый выполняет работу с прогрессивным увеличением ее мощности до истощения (до отказа). К числу таких проб относят тест Новакки и др.

Тесты с субмаксимальной мощностью нагрузок осуществляются с регистрацией физиологических показателей во время работы или после ее окончания. К их числу относятся хорошо известные пробы С. П. Летунова, Гарвардский степ-тест, тест Мастера и др. Принципиальная особенность этих проб заключается в том, что между мощностью мышечной работы и длительностью ее выполнения имеется обратно пропорциональная зависимость, и с целью определения физической работоспособности для таких случаев построены специальные номограммы.

Широкое распространение получило тестирование физической работоспособности по ЧСС. Это объясняется тем, что ЧСС является легко регистрируемым физиологическим параметром. Важно и то, что ЧСС линейно связанная с мощностью внешней механической работы и количеством потребляемого при нагрузке кислорода.

В спорте используется тест РWС₁₇₀ (PWC -- это первые буквы английского термина «физическая работоспособность» -- Physical Working Capacity), который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 сердечных сокращений в 1 минуту). Испытуемому предлагается выполнение на велоэргометре или на степ-тесте двух пятиминутных нагрузок умеренной мощности с интервалом 3 мин, после которых измеряют ЧСС. Расчет показателя РWС₁₇₀ производится по следующей формуле:

PWC₁₇₀ = W₁+(W₂ -W₁)• 170-f f₂-f₁

где: W₁ и W₂ -- мощность первой и второй нагрузки;

f ₁ и f ₂ -- ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

В настоящее время считается общепринятым, что частота сердечных сокращений, соответствующая 170 уд/мин, с физиологической точки зрения характеризует собой начало оптимальной рабочей зоны функционирования кардиореспираторной системы. С методической точки это начало выраженной нелинейности на кривой зависимости ЧСС от мощности физической работы. Существенным физиологическим доводом в пользу выбора уровня ЧСС в данной пробе служит и тот факт, что при частоте пульса больше 170 уд/мин рост минутного объема крови если и происходит, то уже сопровождается относительным снижением систолического объема крови.

Перспективы использования этой пробы в спорте очень широки, так как принцип ее пригоден для определения как общей, так и специальной работоспособности спортсменов.

Другой распространенной пробой является Гарвардский степ-тест. Этот тест заключается в подъемах на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 41 см для женщин в течение 5 минут в темпе 30 подъемов в 1 мин (2 шага в 1 с). После окончания работы в течение 30 с второй минуты восстановления подсчитывают количество ударов пульса и вычисляют индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

ИГСТ = Продолжительность работы (с) 100

1.5 Число ударов пульса (с)

Более точно можно рассчитать ИГСТ, если пульс считать 3 раза за первые 30 секунд 2-й, 3-й и 4-й минут восстановления. В этом случае ИГСТ вычисляют по формуле:

ИГСТ = t • 100 [(f₁ + f₂ + f₃) • 2],

где t -- время восхождения на ступеньку (с);

f₁, f₂, f₃-- число пульсовых ударов за 30 с 2-й, 3-й и 4-й мин восстановления.

Одним из распространенных и точных методов является определение физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК). Этот метод высоко оценивает Международная биологическая программа, которая рекомендует для оценки физической работоспособности использовать информацию о величине аэробной производительности.

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 единицу времени.

МПК можно определить с помощью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК прямым методом используют велоэргометр или тредбан и газоанализаторы. При применении прямого метода от испытуемого требуется желание выполнить работу до отказа, что не всегда достижимо. 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 и, была описана простым линейным уравнением, используемым с научно-прикладными целями для нетренированных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта:

МПК = 1,7 РWС₁₇₀ + 1240.

Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта В.Л. Карпман (1987) предлагает следующую формулу:

МПК = 2,2 РWС₁₇₀ + 1070.

По мнению автора, и РWС₁₇₀ и МПК примерно в равной степени характеризуют физическую работоспособность человека: коэффициент корреляции между ними очень высок (0,7-0,9 по данным разных авторов), хотя взаимосвязь этих показателей и не носит строго линейного характера.

Для борцов и боксеров В.Л. Карпман с соавторами (1988) предложил следующие формулы:

РWС₁₇₀ (для боксеров) = 15.0 P + 300,

РWС₁₇₀ (для борцов) = 19.0 Р + 50, где

Р - масса тела.

Выяснено, что спортсмены скоростно-силовой группы (борцы, боксеры, гимнасты) отстают по показателям РWС₁₇₀ и МПК даже от менее квалифицированных лыжников, гребцов, футболистов.

Велоэргометр (греч. ergon - работа, metreo - меряю) - аппарат, который служит для определения физической работоспособности и переносимости физических нагрузок, а так же для тренировок спортсменов, нетренированных, здоровых и больных людей.

Работа на велоэргометре аналогична езде на велосипеде. Испытуемый вращает ногами педали обычно со скоростью 50-60 оборотов в минуту. Изменение скорости вращения педалей или силы торможения диска позволяют точно дозировать усилия, затрачиваемые на выполнение работы. Мощность работы выражается в ваттах. Один ватт равен 6 кг/м•мин.

Испытуемый на велоэргометре выполняет две нагрузки разной мощности (W₁ и W₂) продолжительностью 5 минут каждая, с 3-х минутным отдыхом между ними. Частотой вращения педалей - 60 об/мин. Нагрузка подбирается с таким расчетом, чтобы получить несколько значений показателей пульса в диапазоне от 120 до 170 уд/мин. В конце каждой нагрузки (на последней минуте) измеряется ЧСС (соответственно f₁ и f₂).

На основании полученных данных строят графики. На оси абсцисс наносят показатели мощности нагрузки (W₁ и W₂), на оси ординат - соответствующие показатели ЧСС. На пересечении перпендикуляров, опущенные в соответствующие точки осей графика, находят координаты 1 и 2, через них проводят прямую линию до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки ЧСС, соответствующей 170 уд/мин (координата 3). Из нее опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают значение мощности нагрузки при ЧСС, равной 170 уд/мин.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Графический способ определения PWC₁₇₀:

f₁ и f₂ - ЧСС при первой и второй нагрузках;

W₁ и W₂ - мощность первой и второй нагрузок.

Для упрощения расчета мощности работы при двухступенчатом тесте PWC₁₇₀ можно определить ее по формуле: PWC₁₇₀ = W₁+(W₂ -W₁)• 170-f , f₂-f₁

где PWC₁₇₀ - мощность физической нагрузки при ЧСС 170 уд/мин, W₁ и W₂ - мощность первой и второй нагрузок (кгм/мин или Вт); f₁ и f₂ - ЧСС на последней минуте первой и второй нагрузок (в 1 мин).

Определение физической работоспособности при помощи теста PWC₁₇₀ дает надежные результаты в случае соблюдения определенных условий:

1) нагрузки должны выполняться без предварительной разминки, иначе тесты результата будут занижены;

2) правильный выбор мощностей нагрузок. Мощность второй нагрузки должна существенно отличаться от первой. Мощность второй нагрузки следует определять в зависимости от вида спорта и массы тела, а мощность второй - в зависимости от мощности первой и ЧСС после первой нагрузки.

Величины нагрузок (мощности) можно выбрать по таблицам и оценить физическую работоспособность (табл. 16). Показателем того, что мощность нагрузки выбрана правильно, может служить ЧСС после их выполнения. После первой нагрузки ЧСС должна находиться в диапазоне 100-120 уд/мин, а после второй - как можно ближе к 170 уд/мин. Разница между ЧСС 1-й и 2-й нагрузок должна составлять не менее 40 уд/мин.

При соблюдении условий погрешность в определении PWC₁₇₀ будет минимальна.

Таблица 1 Мощность первой нагрузки (кгм/мин) по Карпману В.Л. (1988), рекомендуемая для определения PWC₁₇₀ у спортсменов

Группы видов спорта	Вес тела, кг
	55-59	60-64	65-69	70-74	75-79	80-84	85 и более
Скоростно-силовые и сложнокоординационные	300	400	500	500	500	600	600
Игровые и единоборства	300	400	500	600	700	800	800
«на выносливость»	500	600	700	800	900	900	1000

Таблица 2 Мощность второй нагрузки (кгм/мин) по Карпману В.Л. (1988) для определения PWC₁₇₀

Мощность 1-й нагрузки кгм/мин	Мощность 2-й нагрузки кгм/мин
	ЧСС при W1, уд/мин
	90-99	100-109	110-119	120-129
300	1000	850	700	600
400	1200	1000	800	700
500	1400	1200	1000	800
600	1600	1400	1200	1000
700	1800	1600	1400	1200
800	1900	1700	1500	1300
900	2000	1800	1600	1400

Физическую работоспособность оценивают, анализируя индивидуальную динамику PWC₁₇₀ и сравнивая ее величину с нормальным значением PWC₁₇₀ для той или иной категории людей. Чем больше PWC₁₇₀ , тем большую механическую работу может выполнить человек при оптимальном функционировании кровообращения. Чем больше PWC₁₇₀, тем выше физическая работоспособность.

Таблица 3 Определение физической работоспособности по тесту PWC₁₇₀ (кгм/мин) у высококвалифицированных спортсменов по Карпману, (1988)

Веса тела, кг	Оценка физической работоспособности
	Низкая	Ниже среднего	Средняя	Выше среднего	Высокая
Спортсмены, тренирующиеся «на выносливость»
60-69	1199	1200-1399	1400-1799	1800-1999	2000
70-79	1399	1400-1599	1600-1999	2000-2199	2200
80-89	1549	1550-1749	1750-2149	2150-2349	2350
Спортсмены, занимающиеся игровыми видами спорта, единоборствами
60-69	999	1000-1199	1200-1599	1600-1799	1800
70-79	1149	1150-1349	1350-1749	1750-1949	1950
80-89	1299	1300-1499	1500-1899	1900-2099	2100
Спортсмены, занимающиеся скоростно-силовыми и сложно -координационными видами спорта
60-69	699	700-899	900-1299	1300-1499	1500
70-79	799	800-999	1000-1399	1400-1599	1600
80-89	899	900-1099	1100-1499	1500-1699	1700

Нагрузка на панели пульта указана в Н•м (1.6; 4.0; 8.0; 12;16; 20; 24; 28; 32; 48 и 64). Нагрузка выбрана так, что при частоте вращения педалей 60 об/мин, мощность (W₆₀•Вт) на валу педалей представлена следующим образом: 10; 25; 50; 75; 100; 125; 150; 175; 200; 300.

Таблица 4 Соответствие положения тормозных моментов (Мторм) на валу педалей велоэргометра (в Н•м) при 60 об/мин и работе (А) в Дж за один оборот педалей

№ п/п	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
Мторм, Н•м	1,6	4	8	12	16	20	24	28	32	48	64
W60, Вт	10; 25; 50	75	100	125	150	175	200	300	400
А, Дж	10; 25; 50	75	100	125	150	175	200	300	400

Физическую работоспособность оценивают по двум направлениям: анализируют индивидуальную динамику на разных этапах обследования и сравнивают полученные результаты со среднестатистическими величинами.

Таблица 5 Средние величины ИГСТ в зависимости от вида спорта (по И. В. Аулик)

Спортивная специализация	ИГСТ	Спортивная специализация	ИГСТ
Бегуны, кросс	111	Пловцы	90
Велогонщики	106	Волейболисты	90
Лыжники	100	Барьерный бег	90
Марафонцы	98	Спринтеры	86
Боксеры	94	Тяжелоатлеты	81
Не занимающиеся спортом	62

Таблица 6 Оценка физической работоспособности у нетренированных взрослых людей (по В. Л. Карпману, 1988)

Возраст, лет	Физическая работоспособность (кгм/мин)
	низкая	ниже средней	средняя	выше средней	высокая
женщины
20-29	<449	450-549	550-749	750-849	>850
30-39	<399	400-499	500-699	700-799	>800
40-49	<299	300-399	400-599	600-699	>700
50-59	<199	200-299	300-499	500-599	>600
мужчины
20-29	<699	700-849	850-1149	1150-1299	>1300
30-39	<599	600-749	750-1049	1050-1199	>1200
40-49	<499	500-649	650-949	950-1099	>1100
50-59	<399	400-549	550-849	850-999	>1000

Важнейшим параметром биоэнергетических механизмов является показатель мощности аэробного механизма - МПК, который в значительной мере определяет общую физическую работоспособность.

Для оценки общей физической подготовленности человека и уровня его физического здоровья большое значение имеют количественные показатели аэробной выносливости. Объективным и высокоинформативным показателем выносливости является величина МПК организма человека за одну минуту. Чем больше МПК, тем выше физическая работоспособность человека, тем выше уровень его физического здоровья. В зависимости от пола, возраста, уровня физической активности МПК колеблется в очень широких пределах - от 25 до 85 мл/мин/кг веса тела.

Величина МПК измеряется в абсолютных и относительных единицах. Абсолютная величина МПК измеряется в литрах потребленного кислорода за одну минуту (л/мин) и составляет довольно вариабельную величину (от 2 до 5 л/мин). Более распространено использование относительного показателя МПК (МПК/масса тела) в мл/мин/кг. Нормативные величины этого показателя для здоровых мужчин составляет 40 - 50 мл/мин/кг, для женщин примерно на 10% меньше - 35 - 45 мл/мин/кг. Существуют нормативные величины МПК для представителей различных видов спорта.

Таблица 7 Абсолютные и относительные величины МПК у высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в разных видах спорта

Вид спорта	П. Астранд, 1980
	л/мин	мл/мин/кг
Лыжные гонки	6,5	85,1
Марафон	5,3	83,0
Бег 5000 - 10 000 м	5,5	79,8
Конькобежный спорт 5000 - 10 000 м	5,4	73,2
Шоссейные велогонки	5,4	73,0
Спортивная ходьба	5,0	72,1
Плавание	5,6	70,2
Каноэ, байдарка	5,0	68,1
Гребля (акад.)	5,9	67,0
Бег 200 - 400 м	4,7	66,5
Конькобежный спорт 500 - 1000 м	5,2	65,7
Баскетбол	4,9	60,5
Футбол	4,3	59,0
Борьба	4,7	53,8
Тяжелая атлетика	4,1	53,5
Гимнастика	3,5	52,1
Нетренированные	3,5	43,5

В целом максимальные аэробные возможности зависят от большого числа факторов. Они зависят от возраста, пола, физического развития, индивидуальных темпов биологического созревания, уровня двигательной активности (ДА) в режиме жизни человека, состава тела, географической среды, занятий физической культурой и спортом, условий учебы, быта, питания и т. д

Вопрос о нормативных показателях аэробной способности различных возрастных групп является весьма актуальным.

По данным К. Купера, снижение величины МПК/вес до 25 мл/мин/кг является критическим в любом возрасте и требует внимания к состоянию здоровья человека.

Ведущим фактором, определяющим величину МПК, является эффективность тканевого газообмена, которая в большей степени зависит от врожденных особенностей организма и в меньшей степени от тренировки. Поэтому МПК можно использовать как объективный показатель для ориентации и отбора юных спортсменов при занятиях видами спорта аэробной направленности.

Методы определения МПК бывают прямые и косвенные (или предсказательные). Прямые методы основаны на использовании различных физических нагрузок (на уровне критической мощности, ступенеобразно повышающихся дискретных или непрерывных нагрузок), доводящих организм до предельных физиологических сдвигов. Критерии достижения организмом МПК: величина дыхательного коэффициента выше 1,1 - 1,2; величина ЧСС до 180 - 200 уд/мин; величина лактата - выше 10 - 12 мм/л; АД max - 180 - 200 мм рт.ст.; на графике зависимости потребления кислорода от мощности нагрузки появляется плато. Прямые методы точны, но требуют довольно сложной и дорогостоящей аппаратуры для прямого газоанализатора.

Работа с номограммой Астранда

На шкале «а» находится величина выполненной нагрузки, от этой точки проводится перпендикуляр на шкалу «1». Проводится линия, соединяющая точку на шкале «1» и точку на шкале «2», соответствующую полученной ЧСС. Точка пересечения этой линии со шкалой «3» соответствует уровню МПК.

Для определения МПК косвенным методом необходимо выполнить нагрузку 5 минут на велоэргометре с определенной мощностью. Величина нагрузки подбирается с таким расчетом, чтобы частота пульса в конце работы достигала 140 - 160 уд/мин (примерно 1000 - 1200 кГм/мин). Пульс подсчитывается в конце 5-й минуты в течение 10 секунд пальпаторным методом. Затем по номограмме Астранда (рис. 2) определяют величину МПК, для чего, соединив линии ЧСС во время нагрузки (шкала слева) и физическую работоспособность в кгм/мин (шкала справа), находят в точке пересечения с центральной шкалой величину МПК.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Номограмма Астранда

Для определения МПК косвенным методом необходимо выполнить степ-тестирование и задать стандартную мощность работы. Испытуемый в течение пяти минут производит восхождение на ступеньку высотой 40 см для мужчин и 33 см для женщин со скоростью 25,5 цикла в минуту. Метроном устанавливается на частоту 90 уд/мин. В конце 5-й минуты в течение 10 секунд регистрируется частота пульса у испытуемого. Величина МПК определяется по номограмме Астранда, для чего на шкале «б» находят точку, соответствующую массе испытуемого, проводят горизонталь на шкалу «1», а далее методика расчета МПК такая же, как и при велоэргометрическом тестировании. Полученные результаты сравниваются с нормативом по спортивной специализации. Учитывая, что МПК зависит от веса тела, следует вычислить относительную величину МПК (МПК/вес) и сравнить со средними данными. Результат оценивается по индивидуальной динамике, либо сравнивается с нормативными данными. Специальные исследования показали, что между состоянием различных физиологических функций человека, степенью развивающегося под влиянием любой работы утомления, умственной и физической работоспособностью, психо-эмоциональной реактивностью заболеваемостью с временной утратой трудоспособности (особенно заболевания кардио-респираторной и нервно - мышечной системы) и величинами PWC170 и МПК существует очень тесная корреляционная связь.