Энергообеспечение футболиста

Глава 4. Энергообеспечение футболиста Автор: Полозов Андрей Анатольевич Источник: Книга Мини-футбол. Новые технологии в подготовке команд Глава: Глава 4 Виды спорта:

|

 

 

4.1. ТИПЫ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН

Быстросокращающиеся оксидативно-гликолитические (БСа) – высокие сократительные способности при высокой сопротивляемости утомлению. В среднем у человека их 31,1%. Хорошо тренируемы на выносливость. У спринтеров в икроножной мышце их доля может достигать 92%. Размеры и объем под влиянием тренировок увеличиваются, наращивая их процентное соотношение в площади поперечного сечения (Zesperetal., 2000) Среднее число капилляров вокруг БСа равно 4. Тренированные БСа волокна по своим окислительным способностям могут превосходить даже МС волокна (Essenetal., 1975). При силовой тренировке в течение 6 месяцев поперечное сечение может увеличиться на 20-50%. Активизация может происходить не только при преодолении порога возбуждения (20-45 Гц), но и при истощении запасов гликогена в МС (Мак-Комас, 2001).

Быстросокращающиеся гликолитические волокна (БСб) – содержат АТФазу, которая расщепляет АТФ с образованием энергии. У среднестатистического человека их 18,5%. В обычной жизни малоактивны, очень тяжело вовлекаются в мышечную деятельность. Среднее число капилляров вокруг БСб равно 3. Значительно меньше митохондрий, чем у МС и БСа волокон. Стимулируется интенсивной интервальной работой. Включается только при предельных усилиях (45-60 Гц). При силовой тренировке в течении 6 мес поперечное сечение может увеличиться на 20-50%.

Медленно сокращающиеся волокна (МС) – большое количество митохондрий, высокая активность оксидативных энзимов, большое число капилляров, высоким потенциалом накопления гликогена. У среднестатистического человека таких волокон 50,4%. Оксидативный потенциал в процессе тренировки может возрастать в 2-4 раза. Среднее число капилляров вокруг МС равно 4, но в процессе тренировки может вырасти до 5-6. Стимулируется продолжительными нагрузками малой интенсивности. При этом увеличивается число капилляров, что позволяет при более медленном кровотоке через мышцу полнее передавать кислород и питательные вещества к мышечным волокнам. При силовой тренировке в течение 6 месяцев поперечное сечение может увеличиться на 5-10%. Из-за низкого порога вовлечения в деятельность (10-15 Гц), начинают ее первыми.

В трехглавой мышце плеча 33% медленных и 67% быстрых мышечных волокон. У спринтера должно быть около 80% быстрых волокон, стайера – 60% медленных. Высота прыжка у спортсменов с низким содержанием БС редко бывает выше 50 см, а у спортсменов с высоким содержанием БС редко бывает ниже 70см. Однотипные мышечные волокна объединяются в двигательные единицы, иннервируемых одним мотонейроном. Для МС – 10-180 волокон, для БС – 300-800 волокон (Энока, 2000).

Время для максимального напряжения БС волокон 0,3-0,5с, для МС – 0,8-1,0с (Мохан и др., 2001). У женщин МСВ больше, чем у мужчин – 52-55%. Определенная часть БСВ заложена в человека, однако подавлена в процессе генотипической и фенотипической адаптации. Эта часть волокон может быть объектом генного допинга (Diskuth, 2004).

Рис 3. Вовлечение в работу мышечных волокон разного типа спортсменов разной квалификации: 1- МС; 2-БСа; 3- БСб; 4- волокна, не вовлеченные в работу (В.Н. Платонов, 2004)

Четырехглавая, икроножная мышцы ног и дельтовидная, двуглавая мышцы плеча имеют одинаковое соотношение МСВ и БСВ. В тоже время камбаловидная мышца содержит на 25-40% МСВ по сравнению с другими мышцами ног, а трехглавая мышца плеча – 10-30% по сравнению с другими мышцами пояса верхних конечностей (Wilmore, Costill, 2004). Соотношение силы и поперечного сечения мышцы у мужчин и женщин одинаково – 6 кг?см² и не зависит от возраста.

Соотношение мышечных волокон предопределено генетически. Однако в процессе тренировки это равновесие может быть смещено. При тренировке на выносливость БСб приобретают свойства БСа, а те в свою очередь приобретают свойства МСВ. При тренировке силы последовательность обратная. МСВ→ БСа → БСб. Силовая тренировка с большими отягощениями и небольшим числом повторений в течение двух лет привела к гипертрофии мышц и увеличению мышечных волокон на 9% (Goneyeaeaal., 1986).

Гипертрофия мышцы связана с увеличением резервов актиновых и особенно миозиновых нитей, увеличения количества миофибрилл и кровеносных капилляров в волокне. У велосипедистов-шоссейников при среднем проценте 70-90% МСВ они могут занимать 85-90% поперечного сечения несущих нагрузку мышц. Одной из основных проблем трансформации БС в МС является то, что высокий порог возбуждения БС затрудняет включение как в повседневную, так и тренировочную специальную работу (Dumetal., 1985). Ресурс такой трансформации настолько ограничен, что спортсмены с большим числом МВ всегда будут иметь преимущество в работе на выносливость.

У нетренированных лиц при максимальных силовых напряжениях в работу вовлекаются 25-30% двигательных единиц, а у тренированных – 80-90%. В основе этого явления лежит адаптация центральной нервной системы (она мобилизует большее число мотонейронов) и совершенствование межмышечной координации (Зимкин, 1984).

4.2. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Энергию мышечного сокращения дает расщепление аденозинтрифосфата (АТФ) до аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Ф_н). Количество АТФ в мышце достаточно для обеспечения высокоинтенсивной работы на 1-2с. Для продолжения работы необходим ресинтез АТФ. Химические реакции обеспечивающие мышцы энергией делятся на анаэробные алактатные, анаэробные лактатные (гликолитические), аэробные. Анаэробные протекают без кислорода, аэробные – с участием кислорода.

Анаэробная алактатная система энергообеспечения отличается кратковременностью и мощностью действия. Обеспечивается распадом АТФ и креатинфосфата (КрФ). На первой секунде работы используется АТФ, а уже со второй используется КрФ, расщепляющийся с помощью креатинкиназы до креатина (Кр) и Ф_н. Энергия расщепления КрФ позволяет осуществлять ресинтез АТФ:

АДФ + Ф_н + энергия → АТФ

Если скорость расщепления АТФ при высокоинтенсивной работе превышает скорость его ресинтеза, то мобилизуется еще одна миокиназная реакция:

 АТФ + АТФ ^{миокиназа} АТФ + АМФ

Запасы КрФ не могут восполнены в процессе работы, поскольку для его ресинтеза нужна АТФ, что возможно лишь по окончании работы. Концентрация АТФ в мышечной ткани составляет 4-6 моль/кг, запасы КрФ 15-17 моль/кг. Поэтому за счет запасов фосфагенов на 1 кг мышечной массы может быть использовано 0,19-0,23 ккал. При общем объеме мышечной массы 43% от массы тела для мужчины весом 70 кг это составит 5,7 -6,9 ккал, 80 кг – 6,6-7,9 ккал. Такая емкость алактатной системы приводит к ее исчерпанию уже через 10 с после начала работы.

Концентрация АТФ в БМВ и ММВ одинакова, а вот запасы КрФ в БМВ выше на 10-15% (Spriet, 1999). Под влиянием тренировки мощность алактатной системы может вырасти на 40-80%, запасы КрФ могут вырасти на 70% (Н.И. Волков, 2000). Под влиянием тренировки возрастает также способность мышечной ткани к расщеплению, ускорение ресинтеза фосфатов за счет повышения активности ферментов (креатинфосфокиназы и миокиназы). Ускорение ресинтеза дает больший прирост результата, чем увеличение запаса в мышцах КрФ. Емкость алактаного процесса может быть увеличена в процессе тренировок в 1,2-2,5 раза (Н.И. Волков, 2000). При этом длительность процесса увеличивается до 15-20 с. Для повышения емкости алактатного механизма большое значение имеет восполнение запасов креатина (Кр). Ежедневное потребление 20-30г креатина на фоне алактатных нагрузок в течении 7 дней привело к росту его содержания в мышечной ткани со 118 ммоль/кг до 162 ммоль/кг. Прием креатина при выполнении беговых упражнений 4×300 м с паузами 3 мин улучшал результат на 300 м в среднем на 0,3 с (Harrisetal., 1993).

Анаэробная лактатная система энергообеспечения.

Рис. 4. Схематическое изображение процесса анаэробного гликолиза

Ресинтез АТФ происходит за счет анаэробного гликолиза - расщепления глюкозы крови и гликогена мышц, печени в отсутствии кислорода и с образованием молочной кислоты. Реакция идет при поддержке ферментов фосфорилазы, гексогеназы, пируваткиназы, лактатдегидрогеназы, стимулирующим начальные реакции и скорость процесса. При расщеплении 1 моля глюкозы образуется 2 моля АТФ. При расщеплении 1 моля гликогена – 3 моля АТФ. Молочная кислота быстро разлагается с образованием ее соли – лактата. Максимальное содержание лактата отмечается при нагрузках предельной интенсивности в течение 1-6 минут. Максимальное содержание лактата отмечается через 5-7 минут по окончании работы. Малоэкономичный режим. При беге на 10 000 м обеспечение энергией за счет анаэробного гликолиза составляет всего 3% при 30% израсходованного гликогена (Newsholme, etal., 1992).

Накопление молочной кислоты приводит к образованию лактата и ионов водорода в мышцах. Несмотря на действие буферных систем рН снижается с 7,1 до 6,9-6,7 и даже 6,5-6,4. Внутриклеточный рН, начиная с 6,9-6,8 замедляет интенсивность гликолитической реакции, а при 6,5 расщепление гликогена полностью прекращается (Costill, 2004). Поэтому рН является основным ограничителем этого пути. До достижения этого уровня кислотности может быть окислено 30% запасов мышечного гликогена или 1,2 моля АТФ, что почти в два раза больше чем образуется системой АТФ-КрФ. Максимальные показатели анаэробного гликолиза достигаются к 5-10 с работы. Емкость лактатной системы обеспечивает ее превалирующее участие в энергообеспечении от 30 до 90с. При более продолжительной работе роль гликолиза постепенно снижается, однако остается существенным до 5-6 минуты работы. Более половины энергии гликолиза превращается в тепло, 35-52% энергии может быть реализовано в виде АТФ (Н. Волков, 2000).

В результате тренировок:

достигается его более быстрый выход на максимальную производительность (с 15-20с до 5-8с).

производство большего объема энергии

производство большей интенсивности выделения энергии

Интенсивное кровоснабжение мышц не только обеспечивает их кислородом для аэробного метаболизма, но и способствует выведению молочной кислоты в кровь, буферные способности которой значительно выше по сравнению с мышцами.

Аэробная система энергообеспечения. Многократно уступает по мощности двум предыдущим системам, но столь же многократно превосходит их по экономичности и емкости. Митохондрии миофибрилл утилизируют кислород, что определяет высокую экономичность процесса, а большие запасы гликогена в мышечной ткани и печени, липидов обеспечивают высокую емкость. В присутствии кислорода 1 моль гликогена расщепляется на углекислый газ и воду с выделением энергии, достаточной для ресинтеза 39 молей АТФ. Все многочисленные химические реакции делятся на три типа: анаэробный гликолиз (ресинтез 3 молей АТФ), цикл Кребса (ресинтез 2 молей АТФ), цикл транспорта электронов (ресинтез 34 молей АТФ). Для расщепления 12 моль (180г) гликогена требуется 6 молей (134 литра) кислорода. Вся совокупность реакция может быть описана:

Гликоген (С₆Н₁₂О₆) + 6 О₂ → 6СО₂ + 6 Н₂О + энергия + 39 АДФ + 39 Ф_н→ 39 АТФ

Первым этапом реакций является аэробный гликолиз, в результате которого гликоген расщепляется до СО₂ и Н₂О. Как и в анаэробном гликолизе, гликоген преобразуется в глюкозу, а глюкоза в пировиноградную кислоту с ресинтезом АТФ. Но благодаря кислороду пировиноградная кислота не образуется дальше в молочную кислоту и водород, а преобразуется в аэробной системе до СО₂ и Н₂О. Из образовавшейся пировиноградной кислоты сразу выводится СО₂, оставшееся двухуглеродное соединение образует с коферментом А ацетил-КоА, который попадает во второй этап – цикл Кребса.

Рис. 5. Схематическое изображение окисления в цикле Кребса

В самом цикле Кребса образуется только 2 моля АТФ. Но главное действие состоит в выведении ионов водорода и электронов в систему транспорта кислорода и участие в ресинтезе АТФ. На третьем этапе ионы водорода и электрона транспортируются к кислороду, чтобы образовать воду. Выделяемая энергия используется для ресинтеза АТФ. Процесс передачи электронов кислороду называется окислительным фосфорилированием и обеспечивает образование 34 молекул АТФ из одной молекулы гликогена.

В организме здорового человека весом 75 кг содержится 500-550 г углеводов в виде гликогена мышц (80%), гликогена печени (16-17%), глюкозы крови (3-4%), что соответствует энергетическим запасам порядка 2000 – 2200 ккал. 

Гликоген печени (90-100г) необходим для поддержания глюкозы в крови на необходимом уровне. Только для работы головного мозга необходимо 5 г/ч гликогена. При продолжительной работе аэробного характера часть гликогена печени может использоваться мышцами. При продолжительных нагрузках средней интенсивности образование глюкозы в печени возрастает в 2-3 раза (Ahlborgetal., 1994). При более интенсивных нагрузках это число возрастает до 7-10 кратного увеличения (Kjaer, 1999). При работе 30-120 минут образование глюкозы в печени до 90% обеспечивается глюкогенолизом – восполнением глюкозы из лактата, аминокислот, глицерола.

Обеспечения гликогеном (2000 ккал) недостаточно для соревновательной деятельности. Запасы жира многократно превышают реальные запросы тренировочной и соревновательной деятельности и обычно соответствуют 70 000-75 000 ккал. Эти запасы находятся в липозной ткани или в виде внутримышечного триацилглицерола. Мобилизация этих ресурсов обеспечивается снижением содержания глюкозы в крови. Для образования энергии триглицериды расщепляются на глицерол и свободные жирные кислоты (СЖК). Последние, активируемые АТФ, расщепляются в митохондриях мышц, образуя сначала уксусную кислоту, а затем знакомый нам ацетил-КоА. Этот процесс называется бета-окислением жиров. При этом ацетил-КоА образуется намного больше, чем при расщеплении гликогена. В результате из 1 моля СЖК образуется в 4-5 раз больше АТФ, чем при расщеплении гликогена. Хотя для этого требуется на 15% кислорода больше, чем при расщеплении гликогена. Не более 40% выделяемой энергии за счет СЖК идет на мышечную деятельность. Остальное выделяется в виде тепла. Максимальное поступление СЖК в кровь наблюдается при работе на уровне 50-60% МПК. Через 30 минут после начала работы с интенсивностью выше 60% МПК потребление СЖК возрастает в 3 раза, через 3-4 часа – в 5-6 раз (Turcotteetal., 1999). Под влиянием тренировки способность к утилизации СЖК возрастает.

Обобщая вышесказанное, можно привести диаграмму (С.С. Михайлов, 2003) по темпам включения путей ресинтеза при выполнении физической работы.

Рис 6. Включение путей ресинтеза при выполнении физической работы

4.3. Аэробная тренировка.

Цель – увеличение числа митохондрий в МВ. При этом только 5-15% белкового содержимого является продуктом собственно митохондриальной трансляции, а остальные 85-95% синтезируются в цитоплазме (Лузиков В.Н., 1980). Максимальная степень аэробной подготовленности ОМВ достигается если митохондриальная система так оплетает все МВ, что образование новых митохондриальных структур становится невозможно. При этом гипертрофия, например, миокардиоцита не сопровождается увеличением концентрации ферментов аэробного метаболизма. Косвенно это мнение подтверждают исследования, в которых эффективность аэробных тренировок, выполняемых с мощностью ниже аэробного порога равна нулю (Аулик И.А., 1990, Зациорский В.М., 1970). Следовательно, для повышения аэробных способностей необходимо создать в МВ новые миофибриллы с их митохондриальными системами. В этом случае вырастет потребление кислорода на уровне АэП и АнП. Для этого эффективны непрерывные упражнения на уровне АнП.

Правила аэробной подготовки:

интенсивность не превышает мощности АнП

продолжительность: 5-20 мин. Большая продолжительность может привести к значительному закислению крови.

интервал отдыха 2-10 мин для устранения закисления

максимальное число повторений ограничено запасами гликогена в мышцах (60-90 мин чистого времени тренировки)

тренировка с максимальным объемом повторяется через 2-3 дня, после ресинтеза гликогена в мышцах.

Тренировочную работу можно разделить на поддерживающую (ЧСС = 120-140), повышающую (140-165) и максимально повышающую аэробные возможности (165-185).

В настоящее время в циклических видах спорта распространена эффективная методика, когда каждое сокращение мышцы выполняется с околомаксимальной интенсивностью, но средняя мощность упражнения не должна превышать мощности АнП. В этом случае активны все МВ, однако благодаря управлению паузой отдыха или периодом расслабления мышцы устраняются все продукты метаболизма анаэробного гликолиза.

Адаптационные реакции аэробной системы сводятся к изменениям системы внешнего дыхания, повышению эффективности транспорта кислорода, увеличению функциональных возможностей сердца и интенсификации кровотока, повышению экстракции кислорода из крови. Повышение работоспособности за счет периферической адаптации может быть за счет гемодинамических и метаболических изменений. Гемодинамические изменения могут быть за счет капилляризации, улучшением распределения крови в организме. Изменению капилляризации предшествует активность аэробных ферментов. Двухмесячная тренировка нетренированных людей с субмаксимальной интенсивностью приводит к увеличению числа капилляров скелетной мышцы на 50%. Малоинтенсивная работа вообще не приводит к росту числа капилляров (Saltin, 1983). Метаболическая адаптация предполагает увеличение в МВ количества и величины митохондрий, повышение активности оксидативных ферментов, рост содержания гемоглобина и миоглобина, увеличение внутримышечного содержания и окисления гликогена. Увеличенное использование пирувата в митохондриях предотвращает увеличение лактата в крови. Ежедневная двухчасовая тренировка спортсменов в течении месяца увеличила способность четырехглавой мышцы окислять пируват на 45% (Селуянов, 2005).

Для повышения аэробных возможностей используют интервальный и непрерывный методы.

В основе интервальной тренировки лежит феномен увеличения систолического объема сердца во время пауз после напряженной работы. Продолжительность упражнений не должна превышать 1-2 мин. Паузы отдыха 45-90с. ЧСС должна быть 170-180 уд/мин к концу работы и 120-130 уд/мин – к концу паузы. В результате возрастает объем сердечной мышцы, систолический объем, сердечный выброс, утилизация тканями кислорода. Увлечение интервальной тренировкой небезопасно для организма из-за нагрузки на сердце и ЦНС.

Непрерывный метод – работа выполняется при ЧСС 145-175 уд/мин. Развиваются капилляризация мышц, функциональные возможности сердца.

Для развития общей выносливости В.М. Люкшинов (2003) рекомендует:

длительный равномерный бег с ЧСС 130-160 уд/мин

бег средней интенсивности при ЧСС = 170-180 уд/мин 3-4 мин×4 раза× пауза 4 мин

бег субмаксимальной мощности при ЧСС = 180 уд/мин. Продолжительность пауз – до снижения ЧСС до 120-140 уд/мин

переменный бег 60 мин с интенсивностью от 20% до 80%.

бег 3-10 мин, интенсивность 70-80%, паузы до снижения ЧСС = 120 уд/мин, число повторений 2-5.

Скоростная выносливость эффективно развивается при субмаксимальной интенсивности (90-95% от максимума), 30-120 сек, ЧСС 180-200 уд/мин. Соотношение времени выполнения и времени отдыха 1:3. При времени выполнения 30с, пауза 90с, повторения 25 раз

При времени выполнения 80с, паузы 240с, число повторений 10

Время выполнения 50с, число повторений 5 раз. Паузы сокращаются: 300, 250, 200, 150. Всего 3-5 серий.

Смешанная выносливость.

Фартлек равномерный. 110с при ЧСС = 140-150 уд/мин. В конце отрезка 10с с максимальной скоростью ЧСС = 170-180 уд/мин. Повторяется 3 раза без пауз. Отдых 6 минут. 4 повторения. 2 серии с интервалом отдыха между ними 15 минут. Всего 99 минут.

Фартлек сдвоенного экстремума физической нагрузки. 50 с равномерный бег при ЧСС = 140-150 уд/мин. В конце отрезка 10с с максимальной скоростью ЧСС = 170-180 уд/мин. Повторяется 8 раз без пауз. Отдых 3 минуты. 3 повторения. 2 серии с интервалом отдыха между ними 15 минут. Всего 95 минут.

Фартлек строенного экстремума физической нагрузки. 35с при ЧСС = 140-150 уд/мин. В конце отрезка 5с с максимальной скоростью ЧСС = 170-180 уд/мин. Повторяется 12 раз без пауз. Отдых 8 минут. 3 повторения. 2 серии с интервалом отдыха между ними 15 минут. Всего 95 минут

Комплексно-игровой фартлек. 50с бега в аэробной форме с ЧСС=140-150 уд/мин. 10с бега с максимальной скоростью ЧСС = 170-180 уд/мин. 6 повторений без отдыха. Далее мини-футбол 5×5 в течении 6 минут. Число серий зависит от подготовленности. Интервалы отдыха между сериями 8 минут.

Увеличение лактата в крови свидетельствует о наступлении порога анаэробного обмена. У нетренированных людей он обычно достигается при работе 50-60% МПК. У спортсменов, тренирующихся на выносливость, он обычно смещается к 70-75%. Максимальные значения у лыжников, шоссейников – 85-95%. Высокие значения ПАНО связаны с экономизацией техники, функций. Рассматривая уровень лактата 4 ммоль/л как максимально устойчивый уровень, который спортсмен способен выдерживать при длительной работе, можно утверждать, что между величиной потребления кислорода на этом уровне и спортивными результатами на выносливость существует высокая корреляционная связь (>0,9).

Аэробные способности также оценивают по МПК, РWC₁₇₀, индексу Гарвардского степ-теста (ИГСТ). Величина ИГСТ определяется скоростью восстановления частоты сердцебиения после работы по восхождению на ступеньку 50 см. Работа совершается в течении 5 мин (Т = 300с) в темпе 30 восхождений за 1 мин. Подсчет количества пульсовых ударов f подсчитывается за первые 30с второй минуты восстановления после работы.

ИГСТ = Т × 100 / f × 5,5 (23)

У высококвалифицированных футболистов ИГСТ > 120.

Достигнутая в процессе тренировки выносливость после различной длительности перерывов в тренировочном цикле сохраняется от 50 до 100%. Ее восстановление происходит быстро, через 2-6 тренировок. Было проверено 23 спортсмена. При перерыве в 2 недели она сохранялась на 63-95%, до месяца – 50-80%, 6-10 недель – 29-80%.

4.4. Анаэробная алактатная тренировка

Максимальная мощность алактатного анаэробного процесса развивается уже через 0,5-0,7 с после начала работы и может удерживаться у нетренирующихся людей 7-12с, у квалифицированных спортсменов 20-25с. Такие упражнения стимулируют рост АТФ и КрФ в работающих мышцах и ресинтез фосфатов. Однако такая работа не способна к исчерпанию алактатных энергетических депо больше чем на 50-60%. Только работа в интервале 30-90с может это сделать.

Однако работа 60-90с неизбежно задействует анаэробный лактатный процесс и тренировка в этом режиме неизбежно повышает его мощность. ( Platonov, 2002).

Таблица 29. Параметры анаэробной алактатной тренировки

Параметры нагрузки	Направленность воздействия
	Мощность	Емкость
Продолжительность упражнений, с	30-90	120-240
Мощность	Максимальная, околомаксимальная, субмаксимальная анаэробная	Субмаксимальная анаэробная, смешанная анаэробно-аэробная
Паузы, с	30-120	60-360
Число упражнений в серии	4-6	4-6
Число серий в занятии	3-5	3-4
Паузы между сериями, мин	5-6	8-12

4.5. АНАЭРОБНАЯ ЛАКТАТНАЯ ТРЕНИРОВКА

Непродолжительные нагрузки 30-60с способствуют увеличению мощности и емкости лактатного анаэробного процесса в БСа и БСб волокнах, а увеличение продолжительности связано с развитием адаптации в МС волокнах.

Таблица 30. Параметры анаэробной лактатной тренировки

Параметры нагрузки	Направленность воздействия
	Мощность	Емкость
Продолжительность упражнений, с	5-25	30-90
Мощность	Максимальная	Максимальная и околомаксимальная
Паузы, мин	1,5-3	2-6
Число упражнений в серии	3-4	3-4
Число серий в занятии	3-5	2-4
Паузы между сериями, мин	5-6	8-12

 Анаэробные возможности определяются мощностью и емкостью. Максимальная анаэробная мощность (МАМ) - величина работы в единицу времени в анаэробных условиях. МАМ определяется тестом Р. Маргария (1966) по кратковременному бегу с максимальной скоростью вверх по лестнице. Примерная длинна лестницы 5м, высота 2,6 м, наклон свыше 30 градусов. Вес футболиста (кг) умножается на общую высоту подъема (м) и делится на время пробегания (с). Получаем кгм/сек. У футболистов это 80-101,5 кгм/сек. Однако целесообразно считать МАМ на кг веса. Наибольшую величину МАМ в футболе имеют нападающие – до 83,9 ккал/мин. Учтем, что 1 кгм/сек = 9,81 Вт, а 1 Вт = 0,14 ккал/сек.

4.6. СУПЕРКОМПЕНСАЦИЯ

Суперкомпенсация является реакцией на нагрузки, приводящие к достаточно глубокому исчерпанию функциональных резервов организма. У хорошо подготовленных спортсменов только предельные нагрузки высокой квалификации способны привести к выраженной фазе суперкомпенсации. Основной проблемой суперкомпенсации является гетерохронность – восстановление различных функций организма происходит неравномерно. После нагрузок на выносливость, прежде всего, восстанавливаются запасы фосфора в мышцах, концентрация глюкозы в крови, а в последнюю очередь – запасы гликогена в мышцах (Vries, Housh, 1994). Суперкомпенсация энергетического потенциала опережает достижение повышенного уровня адаптивного синтеза белков (Н. Волков, 2000). После аэробной нагрузки адаптационная реакция белка направлена к митохондриям ОМВ, а после силовой направленности – к миофибриллярным белкам гликолитической МВ (Норрис, Смит, 2003). Устранение лактата после анаэробных нагрузок происходит обычно через 1-1,5 часа, а восстановление запаса гликогена может затянутся на несколько суток.

Целенаправленная тренировочная работа по использованию суперкомпенсации может быть проиллюстрирована схематически (Hegedus, 1992). Интервалы нагрузок должны соответствовать указанным выше.

Рис. 7. Суммирование последствия серий тренировочных занятий, проводимых на фоне недовосстановления (Hegedus, 1992)

У тренированных футболистов восстановление существенных функций организма, с которыми связано восстановление работоспособности, на 80-90% происходит через 6-10 часов после непредельной тренировочной нагрузки.

Таблица 31. Сравнительная характеристика периодов восстановления и суперкомпенсации квалифицированных футболистов после соревновательных нагрузок (Н.М. Люкшинов, 2003)

Название показателей способностей	Время восстановления и суперкомпенсации, час
	Нападающие	Полузащитники	Защитники
Скоростные	72-96	72-96	48-72
Скоростно-силовые	48-72	96	72-96
Силовые	48	72-96	72
Выносливость	48-72	72	48-72
Состояние внутренней среды организма	48-72	72	48-72
Координация	48-72	48-72	48
Психофизиологические	24-72	48-96	48

После предельной нагрузки аэробного характера, направленные на развитие выносливости, восстановительные процессы завершаются через 2-3 суток. Однако уже через 6 часов эффективной является работа скоростного характера, а через 24 часа – работа анаэробного характера. После предельной нагрузки на развитие выносливости анаэробного характера восстановление наступает через три дня, но через 6 часов эффективна нагрузка аэробного характера, через 24 часа – скоростная нагрузка. Для восстановления после предельной нагрузки скоростного характера необходимо не менее 2 суток. Хороший эффект оказывает нагрузка аэробного характера через 6 часов и анаэробного характера через 24 часа (Люкшинов, 2003). Оптимальные интервалы между тренировочными нагрузками не могут быть выше 48 часов.

4.7. МАКСИМАЛЬНОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА (МПК)

МПК высококвалифицированных спортсменов из разных видов спорта существенно различается. Если расположить их в порядке убывания, то это лыжные гонки (84), бег на длинные дистанции (84), ориентирование (80), бег 800-1500 м (80), биатлон, коньки, многоборье, велоспорт, ходьба, плавание, каноэ, гребля на байдарках, бадминтон (68), бег 200-400м, горнолыжный спорт, бег на коньках (500-1500), хоккей (65), фехтование, баскетбол (61), прыжки с трамплина, стрельба из лука, футбол (60), теннис, борьба, тяжелая атлетика, гимнастика (Astrand, Rodahl, 1986).

Наивысших величин МПК девушки достигают в 14-16 лет, юноши в 18-20 лет. До 10-12 лет средний показатель у девочек составляет 85-90% от МПК мальчиков. После окончания пубертатного периода этот разрыв увеличивается до 70%. МПК юных спортсменов в пубертатном и предпубертатном периоде на 20-30% выше, чем у не занимающихся спортом сверстников, и на 10-20% ниже взрослых спортсменов (Прасад, 2003). Только у 0,13% населения МПК = 60-67 мл/кг/мин. Это значит, что только 1 из 1000 юношей имеет потенциальные возможности достичь МПК=85-95 мл/кг/мин.

Генетическая детерминированность МПК 50-85%.
 

Рис.8. Зависимость МПК у мужчин и женщин от возраста (Foxetal., 1993)

Р. Шепард (1992) видит возможность повышения МПК за счет напряженной тренировки не более чем на 20%. Авторы, изучающие вопрос эффективности аэробной производительности повышают этот порог до 30-35% (Hollmann, Hettinger, 1980) и даже свыше 50% (Н. Волков, 2000). Это во многом связано с числом ММВ. Спортсмены с большим количеством медленных МВ способны увеличить МПК в 1,5-1,8 раза. Кроме того, имеет значение и вес тела. При одной и той же скорости бега (18 км/ч) бегуну с весом 60 кг требуется 3,7 л кислорода в минуту, при 70 кг – 4,3 л/мин, при 80 – 4,6 л/мин (Hollmann, 1980). При равных аэробных возможностях преимущество имеют спортсмены с меньшей массой тела.

Экономичность аэробного процесса оценивают по потреблению кислорода на уровне порога анаэробного обмена. Важным резервом обеспечения экономичности аэробной работы является использование жиров. Поэтому одни спортсмены имеют высокую экономичность при высокой мощности, другие наоборот. Это объясняет широкую вариативность МПК у спортсменов с равными МПК.

За 3 месяца МПК может быть повышен на 10-15%, за 6 – 20-25%, за 12-24 месяца – 30-40%. То есть за два года может быть реализована большая часть адаптационного ресурса (В.Н. Платонов, 2001).

4.8. ЧАСТОТА СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ (ЧСС)

У спортсменов высокой квалификации ЧСС при предельной нагрузке может возрастать в 5-6 раз, тогда как у не спортсменов всего в 2,5-3 раза.

У высокотренированных спортсменов масса сердца увеличивается на 20-40%. При этом утолщаются его стенки с 9-10 мм до 15 мм. Объем сердца при этом увеличивается с 700-800 мл до 1300-1400 мл. У женщин эти показатели изменяются от 500-550 до 900-1000 мл.

Верхняя граница у квалифицированных спортсменов может достигать 190-220 уд/мин. (Штрауценберг, 1974). Тренировки приводят к брадикардии – ЧСС в покое 40-50 уд/мин. В спорте на выносливость не редкость и 30-40 уд/мин в покое. Тренировка приводит к уменьшению ЧСС при выполнении стандартных нагрузок. Шестимесячная тренировка аэробной направленности может привести к снижению ЧСС стандартной нагрузки на 20-40 уд/мин (Costil, 2004). Адаптация сердца может идти в направлении гипертрофии, совершенствование функций возбуждения, обмена веществ, и нейрогуморальной регуляции деятельности сердца (Правосудов, 1982). Умеренная гипертрофия сопровождается капилляризацией его МВ, замедлением темпа синусовых импульсов, умеренным проведением импульсов по возбудимым структурам сердца. Развитию гипертрофии способствует поступление в миокард стимулирующий синтез белков повышенное количество норадреналина. В повышении мощности митохондрий миокарда велика роль иодсодержащим тиреоидным гормонам.

Оптимальным вариантом адаптации сердца является умеренное утолщение мышечной стенки и увеличение полости левого желудочка. Неравномерная гипертрофия, связанная с увеличением объема сердца, утолщением стенки желудочка при незначительном увеличении его полости является признаком неполноценной адаптации (Граевская и др., 1997).

Максимальное развитие потенциала сердца у взрослых происходит в течение 2-3 лет, а у приступивших к тренировкам детей возраста 9-10 лет это может занять 7-9 лет. (Arnot, 1992). Между объемом сердца и максимальным систолическим объемом крови, максимальным объемом крови и МПК существует прямая линейная связь.

Увеличение сердечного выброса значительно экономичнее, если он осуществляется не за счет роста ЧСС, а за счет увеличения систолического объема. Систолический объем крови в покое у тренированного спортсмена может достигать 100-110 мл против 60-70 мл у нетренированных людей. При максимальной мобилизации систолический объем может достигать 200-220 мл и более против 130-140 у нетренированных людей. Важнейшим показателем эффективности адаптации является время поддержания максимального сердечного выброса крови.

Таблица 36. Связь между ЧСС и потреблением кислорода

ЧСС, уд/мин	VO2 max, %
110-130	40-45
130-150	50-55
150-170	60-65
170-180	75-80
180-190	85-90
190-210	90-100

У спортсмена общая масса крови вместо 5-6 л обычного человека равна 7-8 л. У женщин соответственно 4-4,5 против 5,5-6 л. Это приводит к увеличению гемоглобина – носителя кислорода. Если в состоянии покоя работают только 5-7% всех капилляров, то при нагрузке они все задействованы. Во время интенсивной работы объем кровотока может увеличиться в 10 раз. Адекватное кровоснабжение мышц зависит от перераспределения кровотока между работающими и неработающими мышцами, увеличения объемного кровотока в мышцах во время сокращения и сразу после сокращения.

После нагрузки ЧСС резко снижается через 10-15с. В дальнейшем ЧСС падает значительно медленнее. Одновременно падает систолический объем крови. Однако потребление кислорода длительное время остается на уровне, наблюдаемом во время работы. Это связано с необходимостью восстановления фосфатов, удаления лактата.

4.9. Адаптация к нагрузкам.

Главная особенность адаптации в спорте – ее много ступенчатый характер. В структуре многолетней подготовки выделяют семь этапов с возраста 6-8 лет до 20-25 лет. В свою очередь каждый год может включать 1-7 макроциклов, каждый из которых завершается соревнованиями и требует нового уровня адаптации.

Стресс рассматривают как состояние общего напряжения организма, возникающего при воздействии исключительно сильного раздражителя. Термин «стресс» впервые был введен канадским ученым Г.Селье в 1936 г. Им было показано, что при воздействии на организм стрессового раздражителя возможны две реакции:

если возбудитель силен и действует долго, то наступает стадия истощения (при планировании чрезмерных нагрузок, вступлении в продолжительных и напряженных соревнованиях, исключительно острой конкуренцией).

если раздражитель не превышает приспособительных резервов организма, происходит мобилизация и перераспределение энергетических и структурных ресурсов организма, активизируются процессы специфической адаптации (Селье, 1982).

В покое мышцы потребляют 30% поступающего кислорода, мозг – 20%, почки – 7%. При максимальных нагрузках мышцы потребляют 87% кислорода, мозг – 2%, почки 1% (Wade, Bishop, 1962, DeVries, Housh, 1994)

Приспособительные реакции адаптации организма делятся на срочные и долговременные, врожденные и приобретенные. Усиление дыхания, перераспределение кровотока, усиление ЧСС – это срочные врожденные реакции. Сложными приобретенными реакциями являются приобретенные технико-тактические навыки, например. Долговременная адаптация развивается на основе большого числа повторений срочной адаптации. Морфофункциональные перестройки при долговременной адаптации сопровождаются:

• изменением взаимоотношений регуляторных механизмов
• мобилизацией и использованием физиологических резервов организма
• формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной деятельности

Функциональная система, образующаяся в ответ на любую нагрузку, включает в себя 3 звена:

• афферентное звено объединяет рецепторы, нейроны, афферентные нервные клетки в центральной нервной системе и формируют пусковой элемент адаптации. Афферентный синтез происходит не только перед началом движения, но и при его выполнении. Афферентные импульсы с рецепторов и внешние информирующие о положении частей тела сенсорные влияния – условия образования адаптивной системы.
• центральное регуляторное звено. В ответ на афферентные сигналы нейрогенная часть звена включает двигательную реакцию и мобилизует рефлекторные принципы регуляции функций, реагирует мышечной активностью и мобилизацией вегетативных функций. Высвободившиеся гормоны, ферменты, медиаторы воздействуют на метаболизм органов, обеспечивают мобилизацию мышечной деятельности.
• эффекторное звено включает в себя скелетные мышцы, органы дыхания, кровообращения и др. Увеличение силы, точности, скорости движений регулируется формированием в центральной нервной системе механизма управления движениями и морфофункциональными изменениями в мышцах (гипертрофия, возрастание количества миоглобина и митохондрий, др.).

В результате действия сигналов, воспринимаемых рецепторами, афферентная импульсация поступает в кору головного мозга, где возникают процессы возбуждения и торможения, формирующие соответствующую функциональную систему. Эта управляющая система избирательно мобилизует надлежащие мышечные группы при участии коркового моторного уровня, подкоркового моторного уровня, стволового моторного уровня (двигательные центра продолговатого и среднего мозга), сегментарного моторного уровня из двигательных центров спинного мозга и конечного звена в виде мотонейронов. Одновременно с мобилизацией мышц нейрогенное звено управления воздействует на центры кровообращения, дыхания и других вегетативных функций, тормозится функция органов пищеварения, почек и др. (Пшенникова, 1986; Robergs, Roberts, 2002)

В неадаптированном организме отмечаются неэффективная импульсация, дискоординация в деятельности дыхания, кровообращения и мышц (Platonov, 2002).

Биологические резервы адаптации могут быть подразделены на клеточные, тканевые, органные, системные и резервы целостного организма.

Дезадаптация является замечательной способностью организма устранять неиспользуемые структуры, использовать высвободившиеся ресурсы в других системах организма. У хорошо тренированных людей девятидневный постельный режим снижает МПК на 21%, объем сердца на 10%, систолический объем на 10-15%, росту ЧСС, уменьшению поперечного сечения мышц на 20-50%. В тоже время продолжение занятий даже в объеме 25-30% способно сохранить ранее достигнутый тренировочный эффект не менее чем на 2-3 месяца (Wilmore, Kostill, 2004).