Для спортивной физиологии представляет особый интерес изучение биомеханических и иных аспектов физической деятельности человека. Повышенное внимание уделяется исследованиям работы систем энергообеспечения при различных уровнях тренировочной и соревновательной нагрузки.
Непрерывное выполнение двигательной работы обеспечивается функционированием и взаимодействием различных энергетических систем. Основной источник энергии для работы мышечной ткани (а также других тканей, органов и систем организма человека) это АТФ. Для осуществления нормальной деятельности мышце необходимо поддерживать концентрацию АТФ в диапазоне от 0,4‒0,5 до 0,25% от массы мышцы.
Запасов АТФ в мышечном волокне при работе с максимальной и околомаксимальной эффективностью хватает на 1‒2 сек. Для поддержания необходимого стабильного уровня концентрации АТФ существуют механизмы (или системы) её восполнения (или ресинтеза). Различают аэробный механизм, где образование молекулы АТФ происходит в присутствии кислорода, и анаэробный, который работает в бескислородных условиях. Анаэробный ресинтез АТФ может быть гликолитическим (основные субстраты это глюкоза или гликоген), креатинфосфатным (используется креатинфосфат) и миокиназным (взаимодействие двух молекул АДФ). Каждый из путей восполнения АТФ имеет свои принципы и особенности, которые проявляются под разными видами нагрузок.
Нагрузка показывает воздействие двигательных упражнений на организм человека и величину реакции его функциональных систем. По показателю интенсивности нагрузок рассматриваются 5 зон, которые имеют чётко обозначенные границы и критерии.
Зоны интенсивности тренировочных нагрузок:
1. Аэробная восстановительная,
2. Аэробная развивающая,
3. Аэробно-анаэробная смешанная,
4. Анаэробно-гликолитическая,
5. Анаэробно-алактатная.
При рассмотрении более подробно каждой из зон интенсивности ниже будут приведены сравнительные данные по разным параметрам — биохимическим, физиологическим, а также даны общие методологические рекомендации. Стоит отметить, что количественные величины некоторых функциональных показателей усреднены для тренированных атлетов, обладающих высокой степенью физического развития. Цифры подобных параметров у нетренированных людей, а также у атлетов разного возраста и пола могут варьироваться. Однако, в данной статье внимание уделяется сопоставлению переменных между разными зонами, а не между разными группами спортсменов.
Аэробная восстановительная зона (аэробная компенсаторная зона).
Энергообеспечение полностью аэробное. Выполнение работы обеспечивается медленными мышечными волокнами (ММВ). ММВ имеют длительную аэробную выносливость и обладают способностью полностью окислять лактат (соль молочной кислоты), поэтому он не накапливается в тканях и крови. ЧСС до 145 ударов в минуту. Уровень солей молочной кислоты (лактата) в крови на уровне покоя и не более 2‒2,5 ммоль/литр. Потребление кислорода — 40‒70 % МПК. Основные субстраты-жиры (более 50%), гликоген мышц, глюкоза крови.
Тренировки носят восстановительный и подготовительный (разминочный) характер. Также в данной зоне даются нагрузки для развития координации и гибкости. Время работы от нескольких минут до нескольких часов. Интенсивность умеренная.
Аэробная развивающая зона (зона аэробного порога).
Ресинтез АТФ происходит преимущественно за счёт аэробного окисления. Также в небольшой доле присутствует компонент гликолитического энергообеспечения. Двигательная активность ведётся в большей степени ММВ, однако при приближении интенсивности к верхней границе зоны к ним присоединяются быстрые мышечные волокна (БМВ типа А). БМВ типа А имеют меньшую, чем ММВ способность к переработке лактата, поэтому его уровень медленно поднимается. В пределах данной зоны находится так называемый аэробный порог (АП), обозначающий уровень нагрузки, при котором начинают включаться и активно функционировать процессы гликолиза, изменяя в большую сторону содержание в тканях и крови солей молочной кислоты.
ЧСС 160‒175 уд/мин. Лактат крови возрастает до 4,5 ммоль/литр. Потребление кислорода 60‒90 % МПК. Основными субстратами становятся углеводы — гликоген и глюкоза, жиры вовлекаются менее активно.
Тренировки в этой зоне развивают специальную выносливость, также возможна работа на координацию и гибкость. Метод тренировок — непрерывный (в том числе циклический). Стимулируется развитие кардиореспираторной системы. Время выполнения также от нескольких минут для интервального подхода к тренировке до нескольких часов при непрерывном методе. Интенсивность умеренная. Степень интенсивности меняется в зависимости от метода.
Применяется в подготовке для спортивных игр и бега на марафонские дистанции. При длительном выполнении упражнений в этой зоне за счёт выделения тепла при окислительных реакциях увеличивается температура тела, что предъявляет требования к развитию систем терморегуляции.
Аэробно-анаэробная (смешанная) зона.
Способ обеспечения энергией — совместный аэробно-анаэробный. Помимо аэробного окисления, которое поставляет основное количество АТФ, активизируется гликолиз. Выполнение двигательных задач происходит за счёт совместной работы ММВ и БМВ типа А, и в меньшей степени БМВ типа Б. БМВ типа Б подключаются к работе около верхней границы зоны, где потребление кислорода примерно соответствует МПК. Так как БВМ типа Б не способны окислять лактат, то его концентрация в мышцах и, как следствие, в крови повышается, что приводит к интенсификации лёгочной вентиляции и формированию кислородного долга. На данном этапе выполнения упражнения наступает порог анаэробного обмена (ПАНО), обозначающий переход обеспечения энергией на преимущественно анаэробные реакции.
ЧСС ДО 180‒185 уд/мин. Лактат в крови до 10 ммоль/литр, потребление кислорода — 80‒100 % МПК. Субстрат — преимущественно гликоген и глюкоза. В результате тренировок в этой зоне развивается специальная и силовая выносливость в смешанных режимах. Это актуально для развития комплексных форм выносливости для различных видов спорта — игровых и прикладных. Систематические тренировочные занятия в данной зоне способны также по современным представлениям менять соотношение БМВ типа А и типа Б в мышечной системе тренирующегося. Это происходит за счёт механизмов биохимической (изменение ферментной базы) и нейральной адаптации.
Методы тренировок — непрерывные циклические (разной интенсивности) и интервальные. В зависимости от продолжительности выполнения одного упражнения в данной зоне могут наступать изменения как в количестве миофибрилл (при продолжительной работе “до отказа”), так и в массе митохондрии (в случае работы до лёгкого утомления). Время выполнения упражнений в зависимости от направленности тренировочного процесса определяется двумя подгруппами этой зоны: аэробно-анаэробная смешанная зона подтип 1 — от 10 минут до получаса (на окислительных и смешанных типах энергообеспечения) и аэробно-анаэробная зона подтип 2 — от 30 минут до двух часов (в основном окислительный ресинтез).
Анаэробно-гликолитическая зона (лактатная зона).
Ресинтез АТФ происходит комбинированно с помощью аэробного окисления и при участии гликолитических механизмов, которые увеличивают свой вклад вплоть до 60% от общего объёма используемой энергии. Вовлекаются все типы мышечных волокон, что обуславливает дальнейший подъём уровня лактата в тканях и крови, что усугубляет кислородный долг.
ЧСС до 180‒200 уд/мин. Лактат в крови до 20 ммоль/литр. Потребление кислорода снижается с 100 до 80% МПК. В качестве субстрата используется гликоген. Тренировочная деятельность в таком режиме воспитывает специальную выносливость анаэробно-гликолитического происхождения. Методы занятий — интенсивные и высокоинтенсивные интервальные упражнения. Может активизировать гиперплазию миофибрилл в БМВ, а при выполнении этих упражнений до лёгкого утомления может стимулировать рост массы митохондрий также в БМВ. При продолжительном тренировочном процессе с использованием упражнений в этой зоне также происходят процессы перераспределения типов БМВ. Общее время работы в этой зоне у тренированных спортсменов не превышает 10‒15 мин. Интенсивность околомаксимальная.
Анаэробно-алактатная зона (спринт зона, или алактатная).
Энергия обеспечивается креатинфосфатным механизмом ресинтеза. Гликолитическое окисление может активизироваться после 10 сек, что приводит к накоплению лактата.
Физическая активность обеспечивается за счёт всех типов мышечных волокон. Показатель ЧСС вследствие короткого времени работы организма в данном режиме является неинформативным, как и значение уровня концентрации лактата в крови. Однако, на протяжении нескольких минут после прекращения работы уровень лактата увеличивается и составляет максимально 5‒8 ммоль/л. Потребление кислорода значительно падает.
Тренировки в данной зоне направлены на развитие скоростных, скоростно-силовых качеств и воспитание максимальных силовых показателей. При систематических занятиях в этой зоне стимулируется рост миофибрилл в БМВ, что может приводить к повышению количества БМВ типа Б в процентном соотношении к остальным типам мышечных волокон. Общее время тренировочной активности суммарно не превышает 120‒150 секунд. Мощность (интенсивность или скорость) выполнения упражнений- максимальная.
В основном объёме тренировочного процесса в большинстве зон эффективности разные принципы энергообеспечения работают параллельно, и для достижения необходимых задач по развитию конкретных качеств и свойств организма спортсмена необходимо учитывать комбинированный и комплексный характер функционирования систем организма. Большое значение в планировании соотношения интенсивности нагрузок в тренировочном процессе от микро до макро циклов имеет грамотная система отбора атлетов применительно к выбранному виду спорта и физической активности с учётом генетически обусловленных факторов.
Источники:
1. БИОХИМИЯ: учебное пособие / В.Н. Черемисинов.- Москва.: Физическая культура, 2009.- 352 с.
2. ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Холодов Ж.К., Кузнецов В.С.- Москва.: Академия, 2000.- 480 с.
3. СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ: учебник для институтов физической культуры/ Коц Я.М.- М.: Физ-
культура и спорт, 1998. – 200 с.
4. КУРС ЛЕКЦИЙ ПО СПОРТИВНОЙ АДАПТОЛОГИИ : Селуянов В.Н. - МФТИ “Информационные технологии в спорте”.
5. Jacob M. Wilson Ph.D., CSCS, Jeremy P. Loenneke The Effects of Endurance, Strength, and Power Training on Muscle Fiber Type Shifting / Journal of Strength and Conditioning Research Publish Ahead of Print DOI: 10.1519/JSC.0b013e318234eb6f
