1.2. Біоенергетичні основи прояву витривалості

Витривалість як фізична якість людини проявляється в двох основних формах:

1.    У тривалості роботи на заданому рівні потужності до появи перших виражених ознак стомлення.

2.    У швидкості зниження працездатності при настанні втоми.

Будучи багатофункціональною властивістю людського організму, витривалість інтегрує в собі велику кількість різноманітних процесів, що відбуваються на різних рівнях – від клітинного і до цілого організму. Проте, як показують результати сучасних наукових досліджень, в переважаючій більшості випадків провідна роль в проявах витривалості належить чинникам енергетичного обміну.

Жоден рух не може бути виконано без витрат енергії. Єдиним універсальним і прямим джерелом енергії для м’язового скорочення служить аденозинтрифосфат (АТФ). Але для того, щоб м’язові волокна могли тривалий час підтримувати свою здатність до скорочення, необхідне постійне відновлення (ресинтез) АТФ з тією ж швидкістю, з якою він витрачається. Ресинтез АТФ в процесі м’язової діяльності здійснюється за рахунок метаболічних процесів в трьох різновидах:

– Аеробний (окислювання за рахунок присутності кисню в повітрі);

– Гліколітичний анаеробний (за рахунок розщеплення глікогену, що міститься, в основному, в печінці і в м’язах до молочної кислоти);

– Алактатний анаеробний (за рахунок розщеплення фосфорних з’єднань, що містяться й утворюються безпосередньо в м’язах).

Наявність аеробних процесів дозволяє тривалий час виконувати роботу тієї ж інтенсивності, поки є можливість повного задоволення кисневого запиту організму в процесі самої роботи. Цей стійкий, «стаціонарний» стан може підтримуватися організмом достатньо довго. Проте, досягнення рівня максимальної потужності при анаеробному енергозабезпеченні відбувається лише через 1-2 хвилини від початку роботи, а швидкість ресинтезу АТФ, навіть досягши максимальної аеробної потужності, недостатня для забезпечення інтенсивної м’язової роботи. Потужність роботи, при якій досягається максимальне споживання кисню, називається критичною.

Посилення інтенсивності фізичного навантаження вимагає швидшого надходження кисню і глюкози в м’язові волокна. Тому швидкість кровообігу може збільшитися в 20 разів в порівнянні зі станом спокою за рахунок місцевого розширення кровоносних судин, а хвилинний об’єм дихання (ХОД) і частота серцевих скорочень (ЧСС) – в 2-3 рази.

При зростанні інтенсивності виконання фізичної роботи межа стійкого стану працездатності може бути подоланана на незначний час за рахунок додаткового розщеплення глікогену за рахунок реакції анаеробного гліколізу, тобто за рахунок переважного використовування внутрішньо м’язових енергетичних резервів. Максимальна потужність анаеробної гліколітичної продуктивності досягається до 30-35 секунд від початку роботи в цьому режимі і не може продовжуватися більше 4 хвилин.

Істотне значення для прояву гліколітичної анаеробної здатності має рівень тканинної адаптації до різких ацидозних змін, що відбуваються при цьому (зрушення кислотно-лужної рівноваги внутрішнього середовища організму в кислу сторону через концентрацію молочної кислоти, рівень якої підвищується). Тут особливо виділяється чинник психічної стійкості, який дозволяє при напруженій м’язовій діяльності долати виникаючі при стомленні хворобливі відчуття і продовжувати виконувати роботу, не дивлячись на посилення прагнення припинити її.

При виконанні короткочасних прискорень, стрибків, серій ударів, тобто в швидкісно-силових вправах максимальної потужності, ресинтез АТФ здійснюється за рахунок анаеробного гідролізу креатинфосфату, рівень концентрації якого в м’язах швидко знижується і практично через 20 секунд доходить до фізіологічної межі. Досягнення максимуму анаеробної алактатної продуктивності відбувається на 5-6 секунді роботи, а рівень 80-90 % від максимального досягається вже на 1-2 секунді при роботі максимальної потужності.

Інтенсивна м’язова діяльність в анаеробному режимі приводить до вичерпання внутрішньо м’язових енергетичних ресурсів, тобто при цьому організм працює при цьому ніби у борг. Відновлення витрачених енергетичних субстратів може відбуватися вже в процесі самої роботи при короткочасному зниженні її інтенсивності або після закінчення вправи. Споживання кисню при цьому приблизно відповідає тій кількості енергії, яка була перетворена анаеробним шляхом на початку або під час м’язової діяльності і не компенсувалася за рахунок джерел аеробного енергозабезпечення. Виникаючий таким чином «кисневий борг» може досягати 4 літрів за рахунок анаеробного гідролізу креатин фосфату – і до 20 літрів – за рахунок утворення енергії шляхом гліколізу. Здійснення повної компенсації кисневої заборгованості відбувається після інтенсивних вправ швидкісно-силового характеру в період активного відпочинку. Креатинфосфатна (алактатна) фракція відновлюється протягом 1-3 хвилин, а гліколітична (лактатна), пов’язана з окисленням молочної кислоти, що утворилася в м’язах, може затягуватися до 30 і більше хвилин після виконання граничної роботи.

Відповідно у людини в наявності є три різних метаболічних джерела енергії, які і визначають 3 основних компоненти витривалості: аеробний, гліколітичний та алактатний, кожний з яких може бути, в свою чергу, охарактеризований показниками потужності, ємності та ефективності [11].

Показник потужності – це та максимальна кількість енергії за одиницю часу, яка може бути забезпечена кожним з метаболічних процесів. Показник ємності дає можливість оцінити рівень загальних запасів енергетичних речовин в організмі або загальну кількість виконаної роботи за рахунок даного джерела. Критерії ефективності показують, яка кількість зовнішньої механічної роботи може бути виконана на кожну одиницю енергії, що виділяється. Прояв же витривалості, таким чином, можна показати як результат різноманітного поєднання трьох її компонентів: аеробного, гліколітичного та алактатного.