Физиология физических упражнений и спорта физиологические основы физических упражнений и развитие тренированности

Важнейшим свойством скелетных  мышц является их сила. Это качество обусловлено гипертрофией мышечных волокон и способностью {одновременно включать в работу максимальное число двигательных единиц).

Большое значение для координации  движений имеет скорость сокращения и расслабления мышц.

 

Обмен веществ  и энергии. Повышение тренированности сопровождается увеличением содержания в мышцах гликогена и креатинфосфата, способствующих ресинтезу АТФ, увеличением содержания миоглобина, что улучшает окислительные процессы в мышцах.

В тренированном организме увеличиваются  углеводные запасы. При этом усиливается способность депонирования в печени гликогена, что имеет важное значение для повышения работоспособности. Запасы жира несколько снижены.

 

Дыхательная система. Напряженная мышечная работа требует повышения потребления кислорода. В этом процессе большое значение имеют развитие дыхательных мышц, увеличение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и максимальной вентиляции легких (MBЛ). У квалифицированных спортсменов величина ЖЕЛ может достигать очень больших величин: у мужчин — 5000—7000 мл, у женщин — 3500—5000 мл. Наибольшей величины, этот показатель достигает у людей, специализирующихся в видах спорта циклического характера.

МВЛ  у  тренированных  спортсменов  составляет  150—250  л/мин. Этот показатель более изменчив, чем ЖЕЛ, и в процессе роста тренированности повышается.

При тренировке увеличивается  разница в объеме грудной клетки 
на вдохе и выдохе, что имеет важное значение для вентиляции легких 
при мышечной работе. j.

Рост тренированности  сопровождается уменьшением частоты  дыхания в покое до 8—10 в 1 мин и увеличением глубины дыхания до 700—800 мл. Минутный объем дыхания (МОД).у спортсменов изменяется незначительно и составляет 6—9 л.

 

Сердечно-сосудистая система. Физическая тренировка вызывает ряд морфологических, биохимических и функциональных изменений сердца и сосудов.

У спортсменов, особенно у  тех, кто систематически выполняет работу циклического характера, наблюдается увеличение размеров сердца —гипертрофия сердечной мышцы. При этом в ней повышается содержание гликогена и белковых соединений. Одновременно с гипертрофией мышцы сердца увеличивается объем его полостей. Это способствует увеличению резервного объема крови в желудочках, который используется во время физической нагрузки для увеличения сердечного выброса (рис. 93). В среднем объем сердца у спортсменов составляет около 1000 см, что значительно больше, чем у лиц, не занимающихся спортом. Такой объем сердца обеспечивает увеличение систолического и минутного объемов крови при мышечной деятельности. Однако при чрезмерно напряженной работе, когда эти показатели достигают максимальных значений, сократительные свойства и резервные возможности сердца могут снижаться. ЧСС у спортсменов обычно меньше, чем у не занимающихся спортом. Особенно часто брадикардия отмечается у тренирующихся в видах спорта, требующих развития выносливости (табл. 9). У отдельных высококвалифицированных спортсменов частота сердцебиения может быть даже менее 40 уд/мин.

Частота сердечных сокращений в  покое у квалифицированных спортсменов, специализирующихся в разных видах  спорта

(средние данные)

 

Спортивная специализация	Частота    сердцебиения в покое в 1 мин
Велосипедный спорт (шоссе)	44
Бег на длинные дистанции (л/а)	45
Лыжные гонки	47
Плавание	49
Волейбол	51
Бег на короткие дистанции (л/а)	53
Футбол	55
Хоккей	55
Борьба	58
Тяжелая атлетика	61
Не занимающиеся спортом	67

 

Брадикардия развивается  главным образом в первые годы тренировки. В дальнейшем этот показатель стабилизируется.

В  ряде  случаев  резкое  уменьшение  ЧСС  может  быть  вызвано чрезмерными тренировочными нагрузками. Поэтому выраженная брадикардия не всегда должна рассматриваться как показатель тренированности организма.

У хорошо подготовленных спортсменов брадикардия нередко  сочетается   с   изменением   ритма   сердечных   сокращений — синусовой аритмией.   Она  возникает  и  усиливается  в  процессе  тренировки  и свидетельствует об увеличении функциональных возможностей сердца. Разница в длительности сердечных циклов может достигать 0,4—0,6 с. РУ молодых нетренированных людей также иногда наблюдается аритмия, но в отличие от спортсменов она обычно связана с фазами дыхания. С ростом  тренированности  несколько   снижается систолический объем крови, что проявляется в снижении мощности сердечных сокращений  и свидетельствует об экономизации деятельности  сердца в покое. У   квалифицированных   спортсменов,   например   у   гребцов, мощность сокращений левого желудочка в подготовительном периоде тренировки составляет в среднем 4,02 Вт, в соревновательном — 2,76 Вт. Минутный объем крови в состоянии покоя у квалифицированных спортсменов  также  несколько  уменьшен,  что  обусловлено   лучшим использованием кислорода тканями и вследствие этого снижением их потребности в  кровоснабжении. Величина минутного объема крови меняется в годичном тренировочном цикле: в соревновательном периоде этот показатель ниже, чем в подготовительном.

Показатели артериального  давления у спортсменов соответствуют возрастным нормам. С ростом тренированности наблюдается тенденция к повышению артериального давления. В соревновательном периоде систолическое и диастолическое давление может несколько повышаться (оставаясь, однако, в пределах возрастных норм). Установлено, что спортивная специализация не влияет на эти величины.

 

Система крови. С ростом тренированности несколько увеличивается общий объем крови у спортсменов. Содержание в^; ней эритроцитов и гемоглобина повышается. Вследствие этого становится больше кислородная емкость крови. Для выполнения значительных тренировочных нагрузок и достижения высоких спортивных результатов необходимо, чтобы в 1 мм крови содержалось не менее 4,7 млн. эритроцитов и 14,5% гемоглобина.

У спортсменов, особенно у стайеров, отмечается повышение содержания лимфоцитов в крови.

В процессе тренировки происходит ряд изменений в плазме крови, что обусловлено повышением мощности буферных систем, предохраняющих кровь от резких сдвигов РН в кислую сторону. Эти изменения связаны с ростом активности некоторых ферментов крови. Несколько увеличены и щелочные резервы крови: у спортсменов они составляют в среднем около 70 объемных процентов, у не занимающихся спортом - 55.

 

13.4.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРЕНИРОВАННОСТИ ПРИ СТАНДАРТНЫХ НАГРУЗКАХ

Стандартная нагрузка —  это нагрузка, доступная для всех испытуемых, как тренированных, так и нетренированных. Поскольку величина, физиологических сдвигов в организме зависит от объема и мощности работы, а также от структуры и координационной сложности движений, то стандартная нагрузка должна по этим характеристикам быть одинаковой для всех.

При стандартных нагрузках  проводятся исследования различных физиологических показателей: кровообращения, дыхания, состояния мышц и нервной системы, состава крови и мочи.

Метод применения стандартных  нагрузок дает одинаковые результаты у лиц с одинаковым уровнем тренированности и выявляет различия у лиц с разным ее уровнем. При сопоставлении реакций у лиц с различным уровнем физической подготовленности установлено, что у тренированного человека более короткий период вырабатывания, при работе менее высокий уровень физиологических процессов, в восстановительном периоде более быстрая нормализация физиологических функций.

Чтобы проследить за изменением тренированности, необходимо периодически изучать реакции организма на стандартные нагрузки (например, через каждые 2 месяца). Уменьшение реакции на нагрузки расценивается как повышение тренированности.

При определении физической работоспособности наиболее распространены гарвардский степ-тест и тест PWC₁₇₀.

Гарвардский степ-тест заключается  в подъемах на ступеньку высотой для мужчин 51 см, для женщин — 43 см в темпе 120 движений в 1 мин. Работа продолжается до утомления, но не более 5 мин. Регистрируются время работы и ЧСС в течение первой половины 2-й мин восстановления. Формула расчета следующая.

 

Индекс работоспособности:

 

Время работы (с) * 100

5,5 кол-во пульсовых  ударов

 

Если величина индекса  меньше 55, то уровень работоспособности  очень низкий, при величине индекса, равной 56—64, — низкий, при 65—79 — средний, при 80—90 — высокий, больше 90 — очень высокий.

Тест PWC₁₇₀ позволяет оценить общую физическую работоспособность. Его можно проводить с помощью велоэргометрии или восхождений на ступеньку с точно дозированной нагрузкой.

Мощность работы при  восхождении на ступеньку рассчитывается по формуле:

 

M=В*h* n * l,5,

где М — мощность работы (кгм/мин), В — вес испытуемого (кг), h — высота ступеньки (м), n — частота подъемов в 1 мин.

Тест позволяет определить мощность работы при ЧСС, равной 170. уд/мин. Чем больше мощность работы (т.е. показатель PWC₁₇₀), тем выше физическая работоспособность. При этой пробе выполняются две 5-минутные нагрузки с 3-минутным интервалом отдыха. Они не должны быть тяжелыми для испытуемого. ЧСС при их выполнении не должна достигать 170 уд/мин. Нагрузки назначаются с учетом пола и физической подготовленности (табл. 10).

Таблица 10

Мощность  нагрузок (кгм/мин), рекомендуемых для определения    физической    работоспособности    (по

В. Л. Карпману)

Испытуемые	Женщины		Мужчины
	1-нагрузка	2-я нагрузка	1-я нагрузка	2-я нагрузка
Спортсмены   Здоровые лица, не занимающиеся спортом	300 150	600 300	600 300	1500 600

На последних 15 с выполнения каждой нагрузки подсчитываете: частота   сердцебиения.     Эта   величина   пересчитывается   на   число ударов   в   1   мин.   Показатель   PWC₁₇₀   рассчитывается  по   формуле:

PWC₁₇₀ =M₁ + (M₂-M,) * (170 - ¦1)/(¦₂ - ¦₁),

где М₁ и М₂ — мощность 1-й и 2-й нагрузок (кгм/мин, ¦₂ и ¦₁ — частота сердцебиения в конце 1-й и 2-й нагрузок.

У спортсменов, особенно у тех, кто  тренируется на выносливость, величина PWC₁₇₀ выше, чем у не занимающихся спортом (табл. 11).

Таблица 11

Физическая  работоспособность у спортсменов  и не занимающихся спортом (по В. Л. Карпману)

 

Обследуемые	PWC170
	Женщины	Мужчины
Спортсмены	780	1520
Не занимающиеся спортом	580	1060

Показатель PWC₁₇₀ зависит от степени физической подготовленности человека. В соревновательном периоде тренировки, когда спортсмен находится в состоянии спортивной формы, величина PWC₁₇₀ больше, чем в подготовительном периоде.

Важным фактором, определяющим уровень физической работоспособности, являются аэробные возможности организма, оцениваемые по величине МПК. Во время спортивной деятельности прямое опреде ление МПК затруднено. Эту величину обычно оценивают косвенным методом. В определенной зоне мощности работы между потреблением кислорода и частотой сердцебиения имеется линейная зависимость. Поэтому при работе в этой зоне величину МПК можно определить по частоте сердцебиения.

Наибольшее распространение имеет косвенный метод. определения МПК, предложенный Астрандом. Этот метод заключается в следующем. Испытуемый выполняет восхождения на ступеньку (высотой 40 см для мужчин и 33 см для женщин) с частотой 22,5 раза в 1 мин в течение 5 мин. При достижении устойчивого состояния (обычно это длится около 5 мин) определяют ЧСС.

Затем по номограмме получают вероятное значение МПК (см. рис. 77). Методика определения МПК по номограмме заключается в следующем: вначале на левой шкале находят обнаруженную при нагрузке величину ЧСС. Затем на правой шкале находят значение веса испытуемого. Обе точки соединяют прямой и на месте пересечения ее со средней шкалой получают значение МПК.

Если известна величина PWC₁₇₀, то показатель МПК можно рассчитать по формулам, предложенным В. Л. Карпманом. Для тренированных лиц применяется формула: МПК = 2,2*PWC₁₇₀+1070, для нетренированных — МПК = 1,7 –PWС₁₇₀+ 1240.