книги из ЭБС / 862772

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

нированных на выносливость спортсменов на 1 литр потребленного кислорода, или снижение вентиляционного эквивалента кислорода.

В результате тренировки выносливости повышается также так называемый вентиляционный анаэробный порог (ВАП), т. е. мощность работы, начиная с которой ЛВ растет быстрее, чем мощность работы. У хорошо тренированных бегунов на длинные дистанции ВАП соответствует мощности нагрузки, при которой потребление кислорода равно 80-85 % МПК, а у нетренированных людей – лишь 50-60 % МПК (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Соотношение между ЛВ и потреблением кислорода (ПК) у тренированного стайера и нетренированного человека при разной скорости бега

Благодаря этим изменениям даже при очень высоком уровне рабочего потребления кислорода (5 л/мин и более) ЛВ у выдающихся бегунов на длинные дистанции может не превышать показатели менее подготовленных людей при достижении ими значительно более низкого уровня потребления кислорода. Это обусловлено, повидимому, тем, что в результате тренировки выносливости концентрация в крови лактата, являющегося одним из стимуляторов ЛВ, при непредельной аэробной работе снижается. Кроме того, у тренированных выносливых спортсменов снижена чувствительность дыхательного центра к действию углекислого газа.

Следовательно, у хорошо тренированных бегунов на длинные дистанции повышение возможного предела рабочей вентиляции легких (МРВЛ) сочетается с существенным ростом ее эффективности, что, в свою очередь, приводит еще к одному важному изменению – к снижению кислородной стоимости дыхания. Это значит, что дыхательные мышцы у бегунов-стайеров затрачивают кислорода меньше, а к работающим мышцам его направляется больше, чем у нетренированного человека.

21

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Диффузионная способность легких. Газообмен между воздухом в альвеолах и кровью в легочных капиллярах осуществляется через легочную мембрану (или альвеолярно-капиллярную мембрану) благодаря диффузии, т. е. пассивного перехода газов из области большей их концентрации (напряжения) в область меньшей концентрации (напряжения). И в покое, и при мышечной работе у бегуновстайеров диффузионная способность легких значительно выше, чем у нетренированных лиц. Отчасти это связано с увеличением легочных объемов, но главным образом – с увеличением объема крови в легочных капиллярах благодаря расширению капиллярной сети альвеол и повышению центрального объема крови. Повышенная диффузионная способность легких обеспечивает быстрый переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров и способствует повышению МПК.

Таким образом, главные эффекты тренировки выносливости в отношении системы внешнего дыхания следующие:

-увеличение легочных объемов и емкостей;

-повышение мощности и эффективности (экономичности) внешнего дыхания;

-повышение диффузионной способности легких.

Подводя итог, следует отметить, что система внешнего дыхания способна удовлетворять потребности организма в значительном увеличении РВЛ как при кратковременном, так и долговременном физическом усилии. Несмотря на то что ЛВ при беге на длинные дистанции может увеличиваться до 20 раз, сопротивление дыхательных путей вследствие их расширения поддерживается на уровне, характерном для состояния покоя. При мышечной работе повышается также и диффузионная способность легких, поэтому кровь, идущая от легких к сердцу, остается достаточно насыщенной кислородом даже при максимальном усилии. Именно поэтому система внешнего дыхания крайне редко выступает ограничительным фактором потребления кислорода при выполнении мышечной работы, требующей проявления выносливости.

Система крови. Кровь обеспечивает транспорт газов из легких к тканям и из тканей к легким. Поэтому многие показатели крови могут существенно влиять на аэробную выносливость. Однако главными из них являются объем крови и содержание в ней гемоглобина.

Объем циркулирующей крови. Специфическим эффектом тренировки выносливости является значительное увеличение объема циркулирующей крови (ОЦК). У спортсменов, тренирующих выносливость, ОЦК увеличен в среднем на 20 % и более относительно показателей нетренированных людей и спортсменов, развивающих

22

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

другие физические качества (Л. Реккер, 1977). Это увеличение обусловлено в большей степени увеличением объема плазмы, чем объема эритроцитов, и поэтому сопровождается снижением гематокрита (и, следовательно, вязкости крови) и уменьшением нагрузки на сердце (табл. 1.5). Увеличение ОЦК приводит к увеличению центрального объема крови и венозного возврата, что обеспечивает большой систолический (ударный) объем крови (УОК) и повышение кислородтранспортных возможностей спортсмена.

Таблица 1.5 Различия в объеме крови, объемах плазмы, эритроцитов и гематокрита между тренирован-

ным спортсменом и нетренированным человеком

Кислородная емкость крови. Кислородтранспортная способность крови зависит не только от ОЦК. Она в значительной мере определяется содержанием гемоглобина в крови. Каждый грамм гемоглобина может связывать 1,34 мл кислорода. Следовательно, чем больше в крови гемоглобина, тем большее количество кислорода в соединении с гемоглобином может доставляться к тканям единицей объема крови,

т.е. тем больше кислородная емкость крови (КЕК).

Умужчин в каждых 100 мл крови содержится в среднем 14-18 г гемоглобина, у женщин – 12-16 г. На первый взгляд может показаться неожиданным, что концентрация эритроцитов и гемоглобина в крови у представителей видов спорта, требующих выносливости, в среднем такая же или даже несколько ниже, чем у лиц, не занимающихся спортом. Тем не менее, поскольку у спортсменов, тренирующих выносливость, ОЦК увеличен, у них выше и общее количество эритроцитов и гемоглобина в крови – в среднем 1000-1200 г у мужчин и 800 г у женщин. Показатели у нетренированных людей составляют в среднем 700-900 и 500 г соответственно.

Из приведенных данных следует, что общая продукция эритроцитов (эритропоэз) и гемоглобина у бегунов-стайеров заметно превышает эти процессы у нетренированных людей. Благодаря этому поддерживается нормальная (или несколько сниженная) концентрация эри-

23

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

троцитов и гемоглобина в большем объеме крови. Это дает хорошо тренированному спортсмену, обладающему в условиях покоя более низкими показателями красной крови, но увеличенным ОЦК, определенные функциональные преимущества: диапазон возможных рабочих изменений в крови у него увеличен, следовательно, больше и функциональный резерв для повышения кислородтранспортных возможностей, чем у нетренированного человека. Во время мышечной работы в результате рабочей гемоконцентрации этот резерв действительно реализуется – концентрация гемоглобина в крови возрастает (Я. М. Коц и др., 1981).

рН крови. Увеличенный ОЦК у спортсменов обеспечивает также большее разведение продуктов тканевого обмена, в частности молочной кислоты, и снижает концентрацию лактата, поступающего из мышц в кровь. Следовательно, тренировка выносливости не только повышает аэробные возможности, но и развивает способность выполнять длительные аэробные нагрузки без значительного увеличения содержания молочной кислоты в крови. Поэтому у спортсменов, тренирующих выносливость, рН крови, почти исключительно зависящая от концентрации молочной кислоты, снижается лишь при более значительных нагрузках, и оно меньше, чем у нетренированных людей. Вместе с тем при относительно кратковременных максимальных аэробных нагрузках снижение рН у спортсменов происходит до значительно более низкого уровня, чем у нетренированных людей. Это один из механизмов, способствующих повышению выносливости у спортсменов, специализирующихся в беге на длинные дистанции. Факторы, снижающие содержание молочной кислоты в крови при выполнении немаксимальной аэробной нагрузки, показаны на рис. 1.8.

Снижение буферных соединений крови у спортсменов также происходит при более значительных нагрузках, чем у нетренированных людей. Это объясняется указанными выше различиями между ними в содержании лактата крови при физической нагрузке и существенным усилением буферных свойств крови у тренированных людей.

Глюкоза крови при длительных упражнениях постепенно снижается. В результате тренировки выносливости такое снижение концентрации глюкозы в крови становится все меньше и наступает позднее, удлиняется также период работы при сниженном содержании глюкозы в крови. У высококвалифицированных бегунов даже после марафонского бега не всегда обнаруживается снижение концентрации глюкозы в крови.

Таким образом, основные изменения в крови при тренировке выносливости следующие:

24

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

1)увеличение ОЦК и общего количества эритроцитов и гемогло-

бина;

2)снижение накопления молочной кислоты при немаксимальных аэробных нагрузках и большее накопление ее при максимальных и околомаксимальных аэробных нагрузках.

25

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

некоторых – менее 30 уд./мин (Эктор и др., 1984).

Снижение ЧСС (брадикардия тренированности) – специфический эффект тренировки выносливости, являющийся одним из показателей адаптации организма к воздействию больших тренировочных нагрузок. Между степенью брадикардии, с одной стороны, и МПК и спортивными результатами в стайерском беге, с другой, имеется положительная связь (Я. М. Коц, 1982). Снижение ЧСС обеспечивает экономичность работы сердца, снижает его энергетические запросы, потребности в кровоснабжении и в кислороде, следовательно, повышает эффективность работы сердца.

Однако резко выраженная брадикардия (ниже 40 уд./мин) в ряде случаев сопровождается падением работоспособности спортсмена и снижением производительности его сердца и может служить показателем развития в нем патологических изменений (А. Г. Дембо и сотр., 1970).

Механизмы брадикардии тренированности не сводятся к одному какому-то изменению в регуляции сердца. Некоторые авторы считают, что они недостаточно изучены. Между тем в настоящее время уже установлено, что основную роль в развитии брадикардии тренированности, выявляемой в условиях покоя, играет не усиление тормозных холинергических (вагусных) влияний на сердце, как это принято считать, а ослабление хронотропных влияний симпатических ускорителей сердца и катехоламинов (адреналина и норадреналина), выделяемых надпочечниками. Существенную роль играют также изменения, развивающиеся в самом сердце на уровне его адренорецепторов, направленные на ослабление хронотропных влияний адренергической регуляции сердца. Поэтому речь может идти лишь об относительном преобладании парасимпатической регуляции сердца через блуждающие нервы, обусловленном снижением адренергических влияний (А. С. Чинкин, 1967; 2002).

Систолический (ударный) объем крови. Снижение ЧСС в условиях покоя у выносливых спортсменов компенсируется увеличением систолического объема. При выраженной брадикардии (30-40 уд./мин) систолический объем может достигать 100 и более мл (в норме – 55-75 мл) (табл. 1.6).

26

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

В основе увеличения систолического объема крови лежат два основных изменения в сердце: 1) расширение (дилятация) полостей сердца и 2) повышение сократительной способности миокарда (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Механизмы увеличения систолического объема при тренировке выносливости

Благодаря расширению полостей сердца увеличивается конечнодиастолический объем (КДО) желудочков, повышается функциональная остаточная емкость (количество крови, остающееся в желудочке после окончания систолы), увеличивается резервный объем крови (разность между функциональной остаточной емкостью и остаточным объемом крови).

Резервный объем крови служит для быстрого увеличения систолического объема при выполнении мышечной работы. У тренированных стайеров резервный объем крови составляет до 80 % КДО желудочков (у нетренированных людей – менее 50 %) (В. Л. Карпман).

Сердечный выброс (минутный объем крови). Несмотря на увеличение систолического объема крови, некоторые исследователи у тренированных на выносливость спортсменов сердечный выброс в условиях покоя находят значительно сниженным и считают это изменение одним из важнейших факторов, обеспечивающих высокий функциональный резерв тренированного сердца (Г. Меллеровиц и др.). Однако эти данные в настоящее время не являются общепризнанными, хотя некоторое снижение сердечного выброса при выраженной брадикардии (30-40 уд./мин), очевидно, имеет место как проявление экономичности работы сердца при тренировки выносливости.

Максимальные показатели работы сердца, оцениваемые по величине максимального сердечного выброса при работе максимальной аэробной мощности (на уровне МПК), у спортсменов высокой квалификации, тренирующих выносливость, существенно увеличены.

27

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Между максимальным сердечным выбросом и МПК существует тесная положительная корреляция. Так, у выдающихся шведских лыжников при беге на тредбане на уровне МПК сердечный выброс в среднем составил 38 л/мин, а у одного из них – 42,3 л/мин (при величине МПК 6,24 л/мин) (Б. Экблюм и Л. Хермансен, 1968).

ЧСС у квалифицированных спортсменов, равно как и у нетренированных людей, повышается линейно по мере увеличения нагрузки и скорости потребления кислорода, но у спортсменов при любой немаксимальной нагрузке ЧСС ниже, чем у нетренированных или менее тренированных людей. Максимальная ЧСС у высококвалифицированных спортсменов также ниже, чем у нетренированных людей, на 10-15 уд./мин и не превышает, как правило, 185-195 уд./мин. Это значит, что максимальный сердечный выброс (и МПК, разумеется) у высококвалифицированных спортсменов повышается исключительно за счет увеличения систолического объема. Следовательно, увеличение систолического объема – это главный функциональный результат тренировки выносливости для системы кровообращения и для всей кардиореспираторной системы в целом.

Большой систолический объем и относительная рабочая брадикардия, в свою очередь, повышают кислородный пульс, т. е. количество кислорода, потребляемого при каждом сокращении сердца, что, несомненно, более экономично для сердца.

Увеличение максимального систолического объема обусловлено следующими изменениями:

- увеличением полости, КДО и функциональной остаточной емкости желудочков;

-повышенным венозным возвратом крови к сердцу (благодаря увеличению ОЦК и центрального объема крови);

-повышением сократимости миокарда, благодаря чему обеспечивается более полное опорожнение желудочков при систоле.

В результате тренировки, направленной на развитие выносливости, в ответ на повышенные рабочие требования происходит увеличение массы и объема сердца, а также размера камер и мощности миокарда. Наибольшие изменения претерпевает левый желудочек – наиболее интенсивно работающая камера сердца.

Объем сердца. У выносливых спортсменов объем сердца достига-

ет более 1000 см3 (иногда – 1500-1700 см3), тогда как у спортсменов, развивающих другие физические качества, он ненамного больше,

чем у нетренированных людей, – около 800 см3.

Общий объем сердца зависит от объемов его полостей и от толщины их стенок, т. е. может изменяться как за счет дилятации поло-

28

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

стей сердца, так и гипертрофии миокарда. У спортсменов, тренирующих выносливость, выявляется значительная дилятация желудочков, а толщина их стенок увеличивается в меньшей степени. При таком сочетании дилятация называется тоногенной. Она развивается как следствие более полного наполнения левого желудочка при диастоле и длительного поддержания больших объемов сердечного выброса при систоле, т.е. под действием повышенной нагрузки объемом (Моррисон и др., 1986).

Дилятация сердца дает спортсмену ряд преимуществ. Во-первых, без дилятации невозможно увеличение КДО, а без увеличения КДО нет увеличения систолического объема, следовательно, нет и повышенного сердечного выброса в условиях относительно низкой ЧСС. Во-вторых, растянутые волокна миокарда дилятированного сердца создают большую эластическую тягу и способны развивать большее напряжение, чем волокна сердца обычных размеров (в соответствии с механизмом Франка-Старлинга). Это существенно снижает расход энергии на работу сердца и повышает его механическую эффективность.

Для реализации механизма Франка-Старлинга необходимо увеличение объема крови, поступающего в желудочек, т. е. увеличился венозный возврат крови в сердце. О важности венозного возврата для повышения систолического объема свидетельствуют более высокие его показатели при горизонтальном положении тела, когда кровь не скапливается в нижних конечностях и быстрее возвращается в сердце. Не случайно систолический объем при выполнении упражнения в вертикальном положении ненамного превышает его величину в состоянии покоя, когда тело находится в горизонтальном положении. Увеличению венозного возврата во время нагрузки способствует насосное действие активно сокращающихся мышц, повышение внутрибрюшного и внутригрудного давления при интенсивном дыхании, а также перераспределение крови. У тренированных на выносливость спортсменов нельзя не учитывать существенного влияния на венозный возврат увеличения ОЦК.

Более сильному сокращению желудочков способствует, несомненно, и их увеличенная мышечная масса. Повышенная сократительная способность миокарда ведет к уменьшению конечно-систоли- ческого объема, поскольку в результате более энергичных сокращений из желудочков выбрасывается больший объем крови и после систолы в желудочках ее остается меньше.

У представителей скоростно-силовых видов спорта, напротив, полости сердца имеют нормальный объем или расширены незначительно, а стенки заметно гипертрофированы (под действием повто-

29

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

ряющейся нагрузки сопротивлением). Такое сердце, несмотря на увеличение общего его объема и развитую мускулатуру, неспособно существенно увеличить систолический объем относительно величин нетренированных лиц.

Таким образом, в результате тренировки выносливости повышенная сократительная способность миокарда в сочетании с более сильной эластической тягой, обусловленной более полным диастолическим наполнением, увеличивает систолический объем и, несмотря на некоторое снижение максимальной ЧСС, повышает также и сердечный выброс.

Следует вместе с тем отметить, что для более полного наполнения желудочков при диастоле требуется достаточная ее продолжительность. Хорошо известно, что у нетренированных людей уже при частоте 130 уд./мин из-за уменьшения длительности диастолы и наполнения желудочков систолический объем не повышается, и увеличение сердечного выброса происходит исключительно за счет повышения ЧСС. При дальнейшем повышении ЧСС продолжительность диастолы продолжает уменьшаться, все менее полным становится диастолическое наполнение, все меньшим становится систолический объем, и при ЧСС выше 170 уд./мин сердечный выброс не увеличивается, а падает. Поэтому некоторое снижение максимальной ЧСС у высококвалифицированных спортсменов необходимо рассматривать как адаптивную реакцию сердца, направленную на достижение оптимального соотношения ЧСС и систолического объема в условиях напряженной мышечной работы.

Вместе с тем у бегунов высокого класса в отличие от нетренированных людей и менее тренированных спортсменов, систолический объем крови остается высоким даже при ЧСС 180 и более уд./мин – 190-210 мл. В значительной мере это может быть обусловлено тем, что тренировка выносливости существенно увеличивает скорость расслабления миокарда при диастоле желудочков (Ф. З. Меерсон, В. И. Капелько, 1976; А. С. Чинкин, 1988). Благодаря этому усиливается присасывающее действие желудочков и, несмотря на ограниченную длительность диастолы, происходит более полное их наполнение и увеличение сердечного выброса до 35-40 л/мин и более, что в 2-2,5 раза выше, чем у нетренированных людей (16-20 л/мин).

Метаболизм сердца протекает почти исключительно по аэробному пути. Поэтому сердце должно постоянно получать необходимое количество кислорода и энергетические вещества (глюкозу, жирные кислоты и лактат). У тренированных людей это достигается:

- благодаря увеличенной капилляризации сердечной мышцы и повышенному содержанию митохондрий и митохондриальных фер-

30