5. Класифікація вправ залежно від енергетичних механізмів забезпечення м'язової діяльності.

Енергетичні запити організму (працюючих м'язів) задовольняються, як відомо, двома основними шляхами: анаеробним і аеробним. Співвідношення цих двох шляхів енергетичного продукування неоднакова в різних по потужності і тривалості вправах. При виконанні будь-якої фізичної роботи діють практично всі три енергетичні системи: анаеробні фосфагенна (алактатна) і лактатна (гліколітична) і аеробна (киснева, окислювальна). "Зони" їх дії частково перекриваються. Тому важко виділити "чистий" внесок кожної з енергетичних систем, особливо при роботі відносно невеликої граничній тривалості. У цьому зв'язку часто об'єднують в пари "сусідні" з енергетичної потужності (зоні дії) системи: фосфагенів з лактатною, лактатний з кисневою. Першою при цьому вказується система, енергетичний внесок якої більше.

Відповідно до відносного внеску анаеробної і аеробної енергетичних систем, вправи можна розділити на анаеробні і аеробні. Перші – з переважанням анаеробного, другі – аеробного компонента продукування енергії. Провідною якістю при виконанні анаеробних вправ служить потужність (швидкісно-силові можливості), при виконанні аеробних вправ – витривалість.

Співвідношення різних шляхів (систем) енергетичної продукції значною мірою визначає, характер і ступінь змін у діяльності різних фізіологічних систем, що забезпечують виконання різних вправ.

Анаеробні вправи. Виділяються три групи анаеробних вправ:

1. Максимальної анаеробної потужності (анаеробної потужності);

2. Майжемаксимальної анаеробної потужності (змішаної анаеробної потужності);

3. Субмаксимальної анаеробної потужності (анаеробно-аеробної потужності).

Енергетичні та ергонометричні характеристики анаеробних навантажень наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Енергетичні та енергометричні характеристики анаеробних навантажень

Група	Анаеробний компонент енергетичної продукції, % від загального продукування енергії	Відношення 3-х енергетичних систем, %			Рекордна потужність, ккал/хв..		Максимально рекордна тривалість при бігу, с.
		Фосфагенна + лактатна	Лактана + киснева	киснева
Максимальної анаеробної потужності	90-100	95	5			120		До 10
Майжемаксимальної анаеробної потужності	75- 85	70	20	10		100		20-50
Субмаксимальної анаеробної потужності	60- 70	25	60	15		40		60-120

Виконання вправ максимальної анаеробної потужності (анаеробної потужності) забезпечується майже виключно анаеробним способом енергозабезпечення працюючих м'язів: анаеробний компонент у загальній енергетичній продукції становить від 90% до 100%. Він забезпечується головним чином за рахунок фосфагенної енергетичної системи (АТФ + КФ) при деякій участі гліколітичної системи. Можлива гранична тривалість такої роботи – до 10 секунд. Такі, наприклад, змагальний біг на дистанціях до 100м, спринтерська велогонка на треку, плавання і пірнання на дистанцію до 50м.

Провідні фізіологічні системи і механізми, що визначають спортивний результат в цій зоні потужності - центрально-нервова регуляція м'язової діяльності (координація рухів з проявом великої м'язової потужності), функціональні властивості нервово-м'язового апарату (швидкісно-силові), ємність і потужність фосфагенної енергетичної системи робочих м'язів.

Через короткочасність анаеробних вправ під час їх виконання функції кровообігу і дихання не встигають досягти можливого максимуму. Протягом максимального анаеробного навантаження спортсмен або взагалі не дихає, або встигає виконати лише кілька дихальних циклів. Відповідно "середня" легенева вентиляція не перевищує 20-30% від максимальної, ЧСС підвищується ще до старту (до 140-150 уд./хв.) і під час роботи продовжує зростати, досягаючи найбільшого значення відразу після фінішу – 80-90% від максимальної (160-180 уд./.хв). Оскільки енергетичну основу цього навантаження складають анаеробні процеси, посилення діяльності кардіо-респіраторної (кисневотранспортної) системи практично не має значення для енергетичного її забезпечення. Концентрація лактату в крові за час роботи змінюється вкрай незначно, хоча в робочих м'язах вона може досягати в кінці роботи 10 ммоль/кг і навіть більше. Концентрація лактату в крові продовжує наростати протягом декількох хвилин після припинення роботи і складає максимально 5-8 ммоль/л.

Виконання вправ майжемаксимальної анаеробної потужності (змішаної анаеробної потужності) передбачає переважно анаеробний механізм енергозабезпеченням працюючих м'язів. Анаеробний компонент у загальній продукції енергії становить 75 – 85% - частково за рахунок фосфагенної і в найбільшій мірі за рахунок гліколітичної енергетичних систем. Можлива гранична тривалість такої роботи у видатних спортсменів коливається від 20 до 50 с. До змагальних вправ відноситься біг на дистанціях 200-400 м, плавання на дистанціях до 100 м, біг на ковзанах на 500 м.

Провідні фізіологічні системи і механізми, що визначають спортивний результат в діапазоні майжемаксимальної анаеробної потужності, ті ж, що і в попередній зоні і, крім того, потужність гліколітичної енергетичної системи робочих м'язів.

Для енергетичного забезпечення такої роботи значне посилення діяльності киснево-транспортної системи вже відіграє певну енергетичну роль, причому тим більшу, чим триваліше вправа.

 У процесі виконання роботи швидко зростає легенева вентиляція, так, що в разі її тривалості близько 1 хв. до її кінця вона може досягати 50-60% від максимальної робочої вентиляції для даного спортсмена (60-80 л/хв). Швидкість споживання О₂ також швидко наростає на дистанції і на фініші 400 м може становити вже 70-80% від індивідуального МСК.

Концентрація лактату в крові після вправи досить висока – до 15 ммоль/л у кваліфікованих спортсменів. Вона тим вище, чим більше дистанція і вище кваліфікація спортсмена. Накопичення лактату в крові пов'язано з дуже великою швидкістю його утворення в робочих м'язах (як результат інтенсивного анаеробного гліколізу).

Вправи субмаксимальної анаеробної потужності (анаеробно-аеробної потужності) припускають переважання анаеробного компонента енергозабезпечення працюючих м'язів. У загальній енергетичній продукції організму він досягає 60-70% і забезпечується переважно за рахунок гліколітичної енергетичної системи. В енергозабезпеченні цієї роботи значна частка належить кисневій (окислювальній, аеробній) енергетичній системі. Можлива гранична тривалість змагальних вправ у видатних спортсменів – від 1 до 2 хв. До змагальних вправ відносяться: біг на 800 м, плавання на 200 м, біг на ковзанах на 1000 і 1500 м, заїзди на 1 км у велоспорті (трек).

Потужність і гранична тривалість цих вправ такі, що в процесі їх виконання показники діяльності киснево-транспортної системи (ЧСС, серцевий викид, ЛВ, швидкість споживання О₂) можуть бути близькі до максимальних значень для даного спортсмена або навіть досягати їх. Чим тривалішою є робота, тим вище на фініші ці показники і тим значніше частка аеробної енергетичної продукції при її виконанні. В кінці таких навантажень реєструється дуже висока концентрація лактату в робочих м'язах і крові – до 20 – 25 ммоль/л. Відповідно рН крові знижується до 7,0. Зазвичай помітно підвищена концентрація глюкози в крові – до 150 мг%, високий вміст в плазмі крові катехоламінів та гормону росту.

Провідні фізіологічні системи і механізми – ємність і потужність гліколітичної енергетичної системи робочих м'язів, функціональні (потужностні) властивості нервово-м'язового апарату, а також киснево-транспортні можливості організму (особливо серцево-судинної системи) і аеробні (окислювальні) можливості робочих м'язів. Таким чином, навантаження цієї групи пред'являють дуже високі вимоги як до анаеробних, так і до аеробних можливостей спортсменів.

Аеробні вправи. Потужність роботи в цих навантаженнях така, що енергозабезпечення робочих м'язів може відбуватися (головним чином або винятково) за рахунок окислювальних (аеробних) процесів, пов'язаних з безперервним споживанням організмом і витрачанням працюючими м'язами кисню. Тому в деяких джерелах (Я. Коц) потужність такої роботи пропонують оцінювати за рівнем дистанційного споживання О₂. Якщо дистанційне споживання О₂ співвіднести з певною аеробною потужністю в даної людини (тобто з його індивідуальним МСК), то можна отримати уявлення про відносну аеробну фізіологічну потужність виконуваної ним роботи. За цим показником серед аеробних вправ виділяються п'ять груп.

1. Максимальної аеробної потужності (95-100% МСК);

2. Майже максимальної аеробної потужності (85-90% МСК);

3. Субмаксимальної аеробної потужності (70-80% МСК);

4. Середньої аеробної потужності (55-65% від МСК);

5. Малої аеробного потужності (50% від МСК і менш).

В даний час прийнята дещо інша класифікація аеробних вправ, заснована не на ступені напруги аеробних механізмів енергозабезпечення, що визначаються за величиною МСК в процесі роботи, а на величині фізіологічної потужності роботи (В.М. Платонов). У цьому випадку виділяють вправи субмаксимальної, середньої і малої аеробного потужності, які по параметрах тривалості і інтенсивності роботи відповідають таким з попередньої класифікації. Навантаження максимальної і майже максимальної аеробної потужності по класифікації Я. Коца в останніх класифікаціях В.Н.Платонова в якості аеробних взагалі не розглядаються, скоріше за все тому, що є змішаними анаеробно-аеробними та аеробно-анаеробними. Ми в своїй лекції вважаємо за необхідне зупинитися на всьому спектрі вправ, підкресливши лише, що навантаження максимальної і майже максимальної аеробної потужності по класифікації Я. Коца не відносяться до категорії чисто аеробних, а є комбінованими.

У таблиці 2 представлені основні характеристики обговорюваних нами вправ. Як ми бачимо, по мірі зниження потужності роботи і, відповідно, збільшення її граничної тривалості зменшується частка анаеробного (гліколітичного) компонента енергетичної продукції. Відповідно знижуються концентрація лактату в крові і приріст концентрації глюкози в крові (гіперглікемія). При вправах тривалістю в кілька десятків хвилин гіперглікемії взагалі не спостерігається. Більш того, в кінці таких вправ може відзначатися зниження концентрації глюкози в крові (гіпоглікемія). Зі збільшенням тривалості аеробних вправ підвищується температура тіла, що висуває підвищені вимоги до системи терморегуляції.

Таблиця 2. Енергетична і ергометричні характеристики аеробних навантажень

Група	Дистанційне споживання О2, % від МСК	Співвідношення 3-х енергетичних систем, %			Головні енергетичні субстрати		Рекордна потужність кал/хв.		Рекордна тривалість, хв.
		Фосфогенна + лактат на	Лактатна + кисень	Киснева
Максимальна аеробна потужність	95-100	20	55-40	25-40	М’язовий глікоген	25		3- 10
Майжемаксимальна аеробна потужність	85- 90	10-5	20-15	70-80	М’язовий глікоген, жири і глюкоза крові	20		10- 30
Субмаксимальна аеробна потужність	70-80		5	95	М’язовий глікоген, жири і глюкоза крові	17		30-120
Середня аеробна потужність	55-65		2	98	Жири, м‘язовий глікоген і глюкоза крові	14		120-240
Мала аеробна потужність	50 і нижче			100	Жири, м’язовий глікоген, і глюкоза крові	12 і нижче		> 240

* Перераховано в порядку значення (питомого внеску)

У вправах максимальної аеробної потужності (з дистанційним споживанням кисню 95-100% від індивідуального МСК) переважає аеробний компонент продукції енергії – він становить до 60-70%. Однак енергетичний внесок анаеробних (переважно гліколітичних) процесів ще дуже значний. Основним енергетичним субстратом при цьому є м'язовий глікоген, який розщеплюється як аеробним, так і анаеробним шляхом (в останньому випадку з утворенням великої кількості молочної кислоти). Гранична тривалість таких вправ – 3-10 хв. До змагальних вправ цієї групи відносяться: біг на 1500 і 3000 м, біг на 3000 і 5000 м на ковзанах, плавання на 400 і 800 м, академічне веслування (класичні дистанції), заїзди на 4 км на велотреку.

Через 1,5-2 хв. після початку вправ досягаються максимальні для даної людини ЧСС, систолічний об'єм крові і серцевий викид, робоча ЛВ, швидкість споживання О₂ (МСК). По мірі продовження вправи ЛВ, концентрація в крові лактату і катехоламінів продовжує наростати. Показники роботи серця і швидкість споживання О₂ або утримуються на максимальному рівні (при стані високої тренованості), або починають трохи знижуватися.

Після закінчення вправи концентрація лактату в крові досягає 15-25 ммоль/л у зворотній залежності від граничної тривалості вправи і в прямій – від кваліфікації спортсмена (спортивного результату).

Провідні фізіологічні системи і механізми – загальні для всіх аеробних вправ; крім того, суттєву роль відіграє потужність гліколітичної енергетичної системи робочих м'язів.

У вправах майже максимальної аеробної потужності (з дистанційним споживанням О₂ 85-95% від індивідуального МСК) до 90% всієї продукції енергії забезпечується окислювальними (аеробними) реакціями в робочих м'язах. В якості субстратів окислення використовуються в більшій мірі вуглеводи, ніж жири (дихальний коефіцієнт близько 1,0). Головну роль відіграють глікоген робочих м'язів і в меншій мірі – глюкоза крові (на другій половині дистанції). Рекордна тривалість роботи до 30 хв. До цієї групи відносяться: біг на дистанціях 5000 і 10 000 м, плавання на дистанції 1500 м, біг на лижах до 15 км і на ковзанах на 10 000 м.

У процесі виконання вправ ЧСС знаходиться на рівні 90-95%, ЛВ – 85-90% від індивідуальних максимальних значень. Концентрація лактату в крові після вправи у висококваліфікованих спортсменів – близько 10 ммоль/л. У процесі виконання вправи відбувається істотне підвищення температури тіла – до 39 °.

Провідні фізіологічні системи і механізми – загальні для всіх аеробних вправ і, крім того, ємність кисневої (окисної) системи, яка залежить найбільшою мірою від запасів глікогену в робочих м'язах, і печінки і від здібності м'язів до підвищеної тривалої утилізації (окислення) жирів.

У вправах субмаксимальної аеробної потужності (з дистанційним споживанням О₂ 70-80% від індивідуального МСК) більше 90% всієї енергії утворюється аеробним шляхом. Окислювальному розщепленню піддаються в дещо більшій мірі, вуглеводи, ніж жири (дихальний коефіцієнт приблизно 0,85-0,90). Основними енергетичними субстратами служать глікоген м'язів, жири робочих м'язів і крові та (по мірі продовження роботи) глюкоза крові. Рекордна тривалість роботи – до 120 хв. У цю групу входять: біг на 30 км і більше (включаючи марафонський біг), лижні гонки на 20-50 км, спортивна ходьба до 20 км.

Протягом вправи ЧСС знаходиться на рівні 80-90%, а ЛВ – 70-80% від максимальних значень для даного спортсмена. Концентрація лактату в крові звичайно не перевищує 4 ммоль/л. Вона помітно збільшується тільки на початку бігу або в результаті тривалих підйомів. Протягом виконання цих вправ температура тіла може сягати 39-40 °.

У вправах середньої аеробної потужності (з дистанційним споживанням О₂ 55-65% від індивідуального МСК) майже вся енергія робочих м'язів забезпечується аеробними процесами. Основним енергетичним субстратом служать жири робочих м'язів і крові, вуглеводи грають відносно меншу роль (дихальний коефіцієнт близько 0,8). Гранична тривалість вправи – до декількох годин. До вправ цієї групи відносяться: спортивна ходьба на 50 км, лижні гонки на наддовгі дистанції (більше 50 км).

Кардіореспіраторні показники не перевищують 60-75% від максимальних для даного спортсмена. Багато в чому характеристики цих вправ і вправ попередньої групи близькі.

При навантаженнях малої аеробного потужності (з дистанційним споживанням О₂ 50% і менше від індивідуального МСК) практично вся енергія робочих м'язів забезпечується за рахунок окислювальних процесів, в яких витрачаються головним чином жири й у меншому ступені вуглеводи (дихальний коефіцієнт менше 0,8). Вправи такої відносної фізіологічної потужності можуть виконуватися протягом багатьох годин. Це відповідає побутовій діяльності людини (ходьба) або вправам в системі занять масової або лікувальною фізичною культурою.