3. «Мертвая точка» и «второе дыхание»

Временное снижение работоспособности называется «мертвой точкой», а состояние, возникающее после ее преодоления, – «вторым дыханием». Эти состояния преобладают при работе циклического характера большой и умеренной мощности. Впервые они были обнаружены в конце XIX столетия у бегунов на средние и длинные дистанции. Состояние «мертвой точки» характеризуется тяжелыми субъективными ощущениями. Объективными признаками является поверхностное дыхание, повышенное потребление кислорода и выделение углекислого газа, значительное повышение ЧСС, увеличение потоотделение, снижение рН крови.

Состояние «мертвой точки» наступает в процессе врабатывания. Причиной наступления этого состояния является несоответствие между высокими потребностями работающих мышц в кислороде и недостаточным уровнем функционирования кислородтранспортной системы, призванной обеспечить организм кислородом. Поэтому в мышцах и крови накапливаются продукты анаэробного обмена, например молочная кислота. Это состояние чаще всего возникает у нетренированных спортсменов, но в некоторых случаях и у тренированных. Например, при пробегании начальной части дистанции с интенсивностью, не соответствующей функциональным возможностям спортсмена.

Преодоление «мертвой точки» требует больших волевых усилий. Возникает «второе дыхание». Чем интенсивнее работа, тем раньше наступает «второе дыхание». Оно проявляется, прежде всего, в появлении нормального дыхания. Поэтому это состояние назвали «вторым дыханием», во время которого уменьшается легочная вентиляция, замедляется частота дыхания, а его глубина увеличивается, снижается ЧСС, уменьшается потребность в кислороде, снижается выделение углекислого газа, нормализуется рН крови. Это состояние показывает, что организм мобилизован для удовлетворения кислородного запроса.

4. Устойчивое состояние.

После периода врабатывания в процессе длительной мышечной работы наблюдается состояние устойчивой работоспособности, которое может сохраняться большее или меньшее время, зависящее от характера мышечной деятельности, ее мощности и степени тренированности спортсмена. В этом состоянии при мышечной работе отмечается усиление рефлекторных реакций, как отражение повышения возбудимости и возбужденности ЦНС, которое можно обозначить как состояние «рабочего» возбуждения в период мышечной деятельности (Ю.И.Данько, 1959). Условные и безусловные двигательные и вегетативные рефлексы, претерпевшие торможение в состоянии начального усилия, по мере продолжения работы становятся более выраженными с минимальным латентным периодом.

Истинное и кажущееся устойчивое состояние. Различают истинное и кажущееся, или ложное, устойчивое состояние. Истинное устойчивое состояние возникает при работе умеренной мощности, а кажущееся – при работе большой и субмаксимальной мощности, если она продолжается не менее 3 – 5 мин.

При работе максимальной и субмаксимальной мощностей, если она продолжается менее 3-х минут, устойчивое состояние в связи с кратковременностью и высокой интенсивностью работы не возникает.

Истинное устойчивое состояние характеризуется высокой согласованностью работы двигательного аппарата и вегетативных органов. При истинном устойчивом состоянии потребность организма в кислороде, которая необходима для работы, удовлетворяется в процессе самой работы. Иначе говоря, организм находится в устойчивом состоянии только тогда, когда скорость доставки кислорода к тканям соответствует их потребности. Поэтому внутренняя среда при работе остается неизменной, т.к. молочная кислота не накапливается ни в мышцах, ни в крови, что обеспечивает сохранение кислотно-щелочного равновесия. Следовательно, при истинном устойчивом состоянии в скелетных мышцах преобладают аэробные реакции, и энергетические ресурсы организма восстанавливаются в процессе самой работы. Однако поддержание устойчивого состояния организму дается нелегко. Для этого необходима мобилизация всех систем организма и в первую очередь органов дыхания и кровообращения, которые способствуют не только достаточному поступлению кислорода к жизненно важным органам и тканям, но и лучшей его утилизации в крови, а также вымыванию из организма избытка углекислого газа. Эти процессы осуществляет функциональная система, которая слагается из следующих звеньев: внешнего, или легочного дыхания, осуществляющего газообмен между наружной и внутренней средой организма; кровообращения – транспорта газов к тканям и от них; крови как газотранспортной среды; внутреннего, или тканевого дыхания и центрального аппарата регуляции всех звеньев.

При мышечной работе в устойчивом состоянии необходимое и своевременное снабжение организма кислородом может возрасти по сравнению с уровнем покоя в 15 – 20 раз, что возможно только при соответствующей функциональной перестройке кардиореспираторной системы. Это обеспечивается соответствующими изменениями легочной вентиляции, сердечного выброса, органного кровотока, массы циркулирующей крови и использованием резервов дыхательной функции (Ю.С.Ванюшин, 2001). Особую нагрузку при этом испытывают системы кровообращения и дыхания, которые обладают определенной самостоятельностью и специфическими закономерностями функциональной организации и находятся в тесной связи с другими звеньями системы. Их можно рассматривать как две транспортные системы, обеспечивающие единую функцию организма – его газообмен.

Механизмы возникновения устойчивого состояния при длительной работе имеют индивидуальные различия и зависят от возрастных особенностей и от того, каким видом спорта занимаются спортсмены.

Первым звеном на пути удовлетворения кислородного запроса при мышечной деятельности является внешнее дыхание, которое обеспечивает газообмен между наружной и внутренней средой организма. В результате этой деятельности происходит обеспечение нормального газового состава артериальной крови путем обогащения ее кислородом и освобождения от углекислого газа и в связи с этим поддержание кислотно-щелочного баланса во внутренней среде организма. Внешнее дыхание причисляют к факторам, лимитирующим возможность достижения высоких спортивных результатов. Так, было показано (С.Н.Кучкин, 1986), что на начальном этапе адаптации к физической нагрузке рост аэробной производительности организма в значительной степени определяется увеличением объема легких и возрастающими вентиляционными возможностями аппарата внешнего дыхания. Во время мышечной работы отмечается широкий диапазон соотношений частоты и глубины дыхания, характеризующий высокую эффективность внешнего дыхания. При углублении дыхания увеличивается альвеолярная вентиляция, вследствие уменьшения физиологического «мертвого» пространства, усиливается венозный приток крови к сердцу, что способствует улучшению снабжения организма кислородом. Если глубина дыхания снижается и становится меньше 20 % от ЖЕЛ, то рО₂ и Sо₂ артериальной крови значительно снижаются. При вентиляции свыше 150 л/мин на работу дыхательных мышц затрачивается до 4,5 л кислорода. Очень глубокое дыхание с величиной дыхательного объема свыше 60 % от ЖЕЛ весьма эффективно для обеспечения организма кислородом. Однако при этом увеличивается энергетическая стоимость работы аппарата внешнего дыхания по сравнению с его естественным режимом.

Наиболее значительным механизмом в обеспечении организма кислородом считается увеличение минутного объема крови (А.Гайтон, 1969; В.Л.Карпман, Б.Г.Любина, 1982), что обусловлено участием различных механизмов, важнейшими из которых являются тахикардия, увеличение сократительной способности миокарда, механизм Франка – Старлинга.

При выполнении нагрузок умеренной мощности может наблюдаться экономное функционирование системы кровообращения, проявляющееся в том, что ткани тренированного организма обладают способностью извлекать из каждого литра крови большее количество кислорода, и таким образом для удовлетворения кислородного запроса при физических нагрузках не требуется значительного увеличения минутного объема крови (B.Saltin, 1985). Это происходит в результате значительного возрастания количества митохондрий в скелетной мускулатуре, «силовых станций» клеток, где осуществляются окислительно-восстановительные процессы. Их образование увеличивается с повышением двигательной деятельности (P.D.Gollnick, D.W.King, 1969; А.А.Виру с соавт., 1988), т.к. расходуется дополнительно энергия, которую доставляют митохондрии. В этом случае возрастает способность мышечной ткани извлекать большее количество кислорода из протекающей крови. Данный факт играет существенную роль в экономном осуществлении функции кровообращения при адаптации организма к физическим нагрузкам.

Регуляция вентиляции, циркуляции крови и механизмов, изменяющих кислородную емкость крови, не могут рассматриваться изолированно друг от друга и от конечного результата их деятельности – удовлетворения метаболических потребностей организма. Деятельность этих разных систем по обеспечению организма кислородом настолько согласованна и координирована, что заставляет предполагать наличие в организме единой системы, регулирующей поступление кислорода и удаление образующегося в результате обменных процессов углекислого газа. Следовательно, можно предположить наличие системы саморегулирования кислородного режима организма.

При кажущемся устойчивом состоянии потребление кислорода может быть близким к максимально возможной для данного человека величине. Несмотря на это потребность организма в кислороде полностью не удовлетворяется и постепенно нарастает кислородный долг, т.е. постоянно имеется необходимость усилить доставку кислорода к тканям. В связи с этим повышаются требования к органам дыхания и кровообращения. Кислородная недостаточность ведет к усилению анаэробных процессов. В крови и мышцах возрастает концентрация молочной кислоты и происходят значительные сдвиги рН в кислую сторону.

Таким образом, при кажущемся устойчивом состоянии вегетативные органы, работая на пределе своих функциональных возможностей, не могут полностью обеспечить высокую кислородную потребность. Возникает вопрос: почему мы тогда говорим о наличии устойчивого состояния? Физиологические процессы, достигнув почти предела, удерживаются на этом уровне в течение относительно длительного времени (6 – 10 мин). Поэтому его можно отнести к устойчивому состоянию. Работа при кажущемся устойчивом состоянии является очень тяжелой, требующей максимального напряжения как двигательного аппарата, так и всех систем, обеспечивающих мышечную деятельность.

Устойчивое состояние может наступить и при повторной работе. Например, при многократном пробегании отрезков дистанции (повторная или интервальная тренировка). При этом физиологические показатели в начале тренировки постепенно возрастают, а затем наступает их стабилизация.