Глава III.

ФИЗИОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ЧЕЛОВЕКА

В результате эмпирических исследований педагоги выделили пять физических качеств — сила, быстрота, выносливость, гиб­кость и ловкость.

С точки зрения физической подготовки физическое каче­ство ловкость надо рассматривать при решении задач технико-тактической подготовки, поэтому в этой книге оно не представ­лено.

Оставшиеся четыре физических качества присущи любому двигательному действию. Когда человек движется, то он демон­стрирует силу, скорость, амплитуду движений в суставах и про­должительность (работу). Это означает, что вместо строгих меха­нических (физических) понятий педагоги (в силу ограниченности образования) ввели абстрактные представления о физических ка­чествах.

Пришел двадцать первый век, биология человека достигла вы­сочайшего уровня развития, поэтому надо изменить взгляд на проблему развития физических качеств. Надо рассмотреть при­роду явления физических качеств с точки зрения биохимии, фи­зиологии и биомеханики, а затем ввести в практику тренерской работы научно корректные понятия и положения, соответствую­щие современным знаниям биологии спорта.

В основе физиологии спорта лежат анатомия и нормальная физиология. Анатомия изучает структуру и форму, или морфо­логию, организма. Она дает представление о строении различ­ных частей тела и их взаимодействии. Физиология спорта изучает структуру и функции организма, их и изменения под воздействи­ем срочных и долговременных физических нагрузок.

34

3.1 Физиологические основы мышечной силы

Физическое качество — сила, это явление свойственное двига­тельной деятельности человека (спортсмена). Сила не существует сама по себе, человек демонстрирует силу (являет) в результате сокращения мышц под управлением ЦНС. Поэтому силу нельзя развивать — это бессмыслица, педагогический «примитивизм». Развивать можно только мышцы и способы управления ими.

Рассмотрим ряд хорошо известных положений, связанных с эмпирическим изучением проявления силы у человека.

Максимальная статическая сила и максимальная произвольная статическая сила мышц

Мышца развивает максимально возможное изометрическое напряжение при одновременном выполнении следующих трех условий:

1. Активация всех двигательных единиц (мышечных волокон) данной мышцы;

2. Режим полного тетануса у всех ее двигательных единиц;

3. Сокращение мышцы при длине покоя.

При соблюдении этих условий данная мышца показывает мак­симальную силу, но другая мышца при тех, же условиях будет демонстрировать другие величины силы. Абсолютная величина максимальной силы (МС), развиваемая мышцей, зависит также от числа мышечных волокон, составляющих данную мышцу, и от их толщины. Число мышечных волокон наследуется, а толщина мышечных волокон приобретается в ходе тренировок. Отношение МС мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относи­тельной силой мышцы. Она измеряется в ньютонах или килограм­мах силы на 1 см² (Н/см² или кгс/см²). Анатомический поперечник определяется как площадь поперечного разреза мышцы, прове­денного перпендикулярно к ее длине. Поперечный разрез мышцы, проведенный перпендикулярно к ходу ее волокон, позволяет по­лучить физиологический поперечник мышцы. Для мышц с парал­лельным ходом волокон, физиологический поперечник совпадает с анатомическим. Отношение МС мышцы к ее физиологическому поперечнику называется абсолютной силой мышцы.

35

Измерение мышечной силы у человека осуществляется при его, произвольном усилии, стремлении максимально сократить необходимые мышцы. Поэтому когда говорят о мышечной силе у человека, речь идет о максимальной произвольной силе (МПС, в спортивной педагогике этому понятию эквивалентно понятие «абсолютная сила мышц»). Она зависит от двух групп факторов: мышечных (периферических) и координационных (центрально-нервных).

К мышечным (периферическим) факторам, определяющим МПС, относятся:

1. Механические условия действия мышечной тяги — плечо рычага действия мышечной силы и угол приложения этой силы к костным рычагам;

2. Длина мышц, так как напряжение мышцы зависит от ее длины;

3. Поперечник (толщина) активируемых мышц, так как при прочих равных условиях проявляемая мышечная сила тем больше, чем больше суммарный поперечник произвольно сокращающихся мышц;

4. Композиция мышц, т.е. соотношение быстрых и медлен­ных мышечных волокон в сокращающихся мышцах.

К координационным (центрально-нервным) факторам от­носится совокупность центрально-нервных координационных механизмов управления мышечным аппаратом — механизмы внутримышечной координации и механизмы межмышечной ко­ординации.

Механизмы внутримышечной координации определяют число и частоту импульсации мотонейронов данной мышцы. С помощью этих механизмов центральная нервная система регу­лирует МПС данной мышцы, т. е. определяет, насколько сила произвольного сокращения данной мышцы близка к ее МС. Показатель МПС любой мышечной группы даже одного суста­ва зависит от силы сокращения многих мышц. Совершенство межмышечной координации проявляется в адекватном выбо­ре «нужных» мышц-синергистов, в ограничении «ненужной» активности мышц-антагонистов данного и других суставов и в усилении активности мышц-антагонистов, обеспечивающих фиксацию смежных суставов и т.п. Таким образом, управление

36

мышцами, когда требуется проявить их МПС, является сложной тдачей для центральной нервной системы. Рекрутирование вы­сокопороговых ДЕ требует предельного психического напряже­ния. Не каждый человек любит такие напряжения и не может их достигать. Спортсмены специально тренируются и предельное психическое напряжение является цель силовых тренировок. Разница между МС достигнутой с помощью электромиости-муляции мышц и их МПС называется силовым дефицитом. У нормальных людей дефицит силы может составлять 40-60%, а у спортсменов менее 10%.

Силовой дефицит конткретной мышечной группы тем мень­ше, чем совершеннее центральное управление мышечным аппа­ратом. Величина силового дефицита зависит от трех факторов:

1. Психо-эмоционального, состояния (установки) испытуе­мого;

2. Необходимого числа одновременно активируемых мышеч­ных групп;

3. Степени совершенства произвольного управления ими.

4. Разминки (температуры, степени закисления и др. биохи­мических факторов).

Психо-эмоциональный фактор

Известно, что при некоторых эмоциональных состояниях че­ловек может проявлять такую силу, которая намного превышает его максимальные возможности в обычных условиях. К таким эмоциональным (стрессовым) состояниям относится, в част­ности, состояние спортсмена во время соревнования. В экспе­риментальных условиях значительное повышение показателей МПС (т. е. уменьшение силового дефицита) обнаруживается при сильной мотивации (заинтересованности) испытуемого, в ситуа­циях, вызывающих его сильную эмоциональную реакцию, на­пример, после неожиданного резкого звука (выстрела). Во мно­гом это связано с ростом концентрации стрессовых гормонов в крови (адреналин, норадреналин). То же отмечается при гипнозе, приеме некоторых лекарственных препаратов. При этом положи­тельный эффект (увеличение МПС, уменьшение силового дефи­цита) сильнее выражен у нетренированных испытуемых и слабее

37

(или совсем отсутствует) у хорошо тренированных спортсменов. Это указывает на высокую степень совершенства центрального управления мышечным аппаратом у спортсменов.

Число одновременно активируемых мышечных групп

При одинаковых условиях измерения величина силового де­фицита тем больше, чем больше число одновременно сокраща­ющихся мышечных групп. Например, когда измеряется МПС мышц, только приводящих большой палец кисти, силовой дефицит составляет у разных испытуемых 5-15% от МС этих мышц. При определении МПС мышц, приводящих большой палец и сгибающих его концевую фалангу, силовой дефицит возрастает до 20%. При максимальном произвольном сокраще­нии больших групп мышц голени силовой дефицит равен 30% (Я.М. Коц).

Степень совершенства произвольного управления мышечными группами

Роль его доказывается различными экспериментами. Пока­зано, например, что изометрическая тренировка, проводимая при определенном положении конечности, приводит к значи­тельному повышению МПС, измеряемой в том же положении. Если измерения проводятся в других положениях конечности, то прирост МПС оказывается незначительным или отсутствует совсем. Если бы прирост МПС зависел только от увеличения поперечника тренируемых мышц (периферического фактора), то он обнаруживался бы при измерениях в любом положении конечности. Следовательно, в данном случае прирост МПС за­висит от более совершенного, чем до тренировки, центрального управления мышечным аппаратом именно в тренируемом поло­жении.

Роль координационного фактора выявляется также при изу­чении показателя относительной произвольной силы, которая определяется делением показателя МПС на величину мышечно­го поперечника. Так как у человека можно измерить только ана­томический поперечник мышцы, для большинства мышц опре-

38

деляется не абсолютная произвольная сила (отношение МПС к физиологическому поперечнику), а относительная (отношение МПС к анатомическому поперечнику). В спортивной педагогике понятием «относительная сила» обозначают отношение МПС к весу спортсмена). Так, после 100-дневной тренировки с приме­нением изометрических упражнений МПС мышц тренируемой руки выросла на 92%, а площадь их поперечного сечения на 23%. Соответственно относительная произвольная сила увеличилась в среднем с 6,3 до 10 кг/см².

Следовательно, систематическая тренировка может способ­ствовать совершенствованию произвольного управления мыш­цами. МПС мышц нетренируемой руки также несколько увели­чилась за счет последнего фактора, так как площадь поперечного сечения мышц этой руки не изменилась. Это показывает, что бо­лее совершенное центральное управление мышцами может проявляться в отношении симметричных мышечных групп (явление «переноса» тренировочного эффекта).

Как известно, наиболее высокопороговыми («менее возбуди­мыми») являются быстрые двигательные единицы мышцы. Их вклад в общее напряжение мышцы особенно велик, так как каждая из них содержит много мышечных волокон. Быстрые мышеч­ные волокна толще, имеют больше миофибрилл, и поэтому сила их сокращения выше, чем у медленных двигательных единиц. От­сюда понятно, почему МПС зависит от композиции мышц: чем больше быстрых мышечных волокон они содержат, тем выше их МПС.

Когда перед спортсменом стоит задача развить значительную мышечную силу во время выполнения соревновательного упраж­нения, он должен систематически применять на тренировках упражнения, которые требуют проявления большой мышечной силы (не менее 70% от его МПС). В этом случае совершенствует­ся произвольное управление мышцами, и в частности механизмы внутримышечной координации, обеспечивающие включение как можно большего числа двигательных единиц основных мышц, в том числе наиболее высокопороговых, быстрых двигательных единиц.

39