1.3 Виды работы. Их особенности.

Упражнения отличаются друг от друга по мощности выполняемой спортсменами работы. По классификации, разработанной В.С. Фарфелем, следует различать циклические упражнения: максимальной мощности, субмаксимальной мощности, и умеренной.

Несмотря на определённую схематичность разделения циклической работы на зоны мощности, оно вполне оправдано, поскольку каждая из зон определённое воздействие на организм и имеет свои отличительные физиологические проявления. Вместе с тем, для каждой зоны мощности характерны общие закономерности функциональных изменений, мало связанные со спецификой различных циклических упражнений. Это даёт возможность по оценке мощности работы создать общее представление о влиянии соответствующих нагрузок на организм спортсмена.

Многие функциональные изменения, характерные для различных зон мощности работы, в значительной степени связаны с ходом энергетических превращений в работающих мышцах.

Физиологические характеристики работ разной относительной мощности (по в.С. Фарфелю, Баннистеру, Тейлору, н.И. Волкову, Робинсону, в.М. Зациорскому)

Показатели	Зона относительной мощности работы
	максимальная	субмаксимальная		умеренная
Предельное время работы Общий расход энергии (кДж) Отношение потребления кислорода к кислородному запросу Кислородный долг (дм 3)	Около 20с Меньше 350меньше 1/10меньше 8	От 20 с до 5 мин630 1/3 18		Больше 30мин 420001/1 меньше 4

 

Работа умеренной мощности:

Характерно устойчивое состояние (кислородный запрос во время работы почти полностью покрывается потребленным кислородом во время выполнения нагрузки). В процессе работы определяется большой расход энергетических запасов (главным образом углеводных) с нарушением водно-солевого баланса в организме.

Общий расход энергии большой — 10 000 ккал и более. Функции дыхания и кровообращения увеличены сильно, но не максимально. Пульс достигает 180 уд/мин.

Характерной особенностью динамической работы умеренной мощности является наступление истинного устойчивого состояния (А. Хилл 1969.). Под ним понимается равное соотношение между кислородным запросом и кислородным потреблением. Следовательно, освобождение энергии идёт здесь преимущественно за счёт окисления в мышцах гликогена. Кроме того, только в этой зоне мощности работы, в связи с её длительностью, источником энергии являются липиды. Не исключается также окисление белков в энергообеспечение мышечной деятельности. Поэтому дыхательный коэффициент у марафонцев сразу после финиша (или в конце дистанции) обычно меньше единицы.

К работе умеренной мощности относятся циклические физические упражнения, продолжающиеся более 30 — 40 мин, выполняемые с относительно небольшой скоростью. В зону работы умеренной мощности входят бег на дистанции от 20 до 42 км, спортивная ходьба — от 10 до 50 км, велогонки — от 50 до 200 км, плавание — от 5 км и более, лыжные гонки — от 15 км и более. Падение скорости в этой зоне мощности относительно невелико, если учесть большую разницу в продолжительности работы (с 5,7 м/с в беге на 20 км до 5,3 м/с в марафонском беге).

Энергетическое обеспечение работы умеренной мощности происходит преимущественно за счет аэробных обменных процессов. Аэробный обмен сопровождается освобождением большого количества энергии, которая используется для ресинтеза АТФ, а также для восстановления органических веществ, расщепившихся в условиях бескислородного обмена.

Удовлетворение потребности в кислороде является характерным признаком истинного устойчивого состояния. Работа в устойчивом состоянии характеризуется стабилизацией аэробного метаболизма при достаточно полном удовлетворении кислородного запроса. Переход на дыхательное фосфорилирование способствует ускорению ресинтеза АТФ и КрФ. Молочная кислота, образующаяся в начале работы, окисляется, а ее уровень в крови может понижаться до исходных величин.

Устойчивое состояние наступает тем быстрее, чем меньше интенсивность работы. К быстрому развертыванию аэробной производительности приводят кратковременные ускорения на дистанции. Создающийся при этом избыток АДФ и КрФ способствует улучшению окислительного фосфорилирования. Вследствие того что потребность в кислороде при работе умеренной мощности, как правило, значительно ниже кислородного потолка, сердечно-сосудистая и дыхательная системы оказываются в состоянии восполнить ее в процессе работы. Наблюдаемый в этом случае кислородный долг относительно невелик и составляет в среднем около 3%.

Работа умеренной мощности характеризуется небольшими удельными тратами энергии — около 1,2 Дж/с. Суммарные же энергетические расходы достигают 42 000 кДж, превышая энергетические траты при работе субмаксимальной и большой мощности в десятки раз. (Фомин Н.А. Физиология человека. 1995.)

Работа максимальной мощности:

Предельная длительность не более 20 с. Особенность — анаэробный механизм обмена веществ с быстрым накоплением продуктов распада в мышцах при большом кислородном долге. Деятельность аппарата кровообращения сопровождается значительным возрастанием ЧСС к концу работы, при небольшом ударном объеме сердца.

общий расход энергии — до 80 ккал, работа дыхательного аппарата незначительна из-за кратковременности нагрузки. Пульс достигает 185 уд/мин. Отношение потребления кислорода к кислородному запросу — 1/10. Весь кислородный запрос организма удовлетворяется лишь по окончании работы. Ведущими системами организма при работе в зоне максимальной мощности являются центральная нервная система и двигательный аппарат, так как требуется высокий уровень возбудимости и лабильности нервных центров и скелетных мышц, хорошая подвижность нервных процессов, способность к быстрому расслаблению мышечных волокон и достаточные запасы в них креатинфосфата.

Данная мощность работы характеризуется достижением предельной физической возможности спортсмена. Для её осуществления необходима максимальная мобилизация энергетического обеспечения в скелетной мускулатуре, что связано исключительно с анаэробными процессами. Практически вся работа осуществляется за счёт распада макроэргов и только частично – гликогенолиза, поскольку известно, что уже первые сокращения мышц сопровождаются образованием в них молочной кислоты. (Цинкер В.М. Лабораторные работы по физиологии физических упражнений: Учебное пособие для студентов факультета физической культуры 1996.)

Длительность работы, например, в беге на 100 м меньше времени кругооборота крови. Уже это свидетельствует о невозможности достаточного обеспечения кислородом работающих мышц.

Из–за кратковременности работы врабатывание вегетативных систем практически не успевает завершится. Можно говорить только о полном врабатывание мышечный системы по локомоторным показателям (нарастание скорости, темпа и длинны шага после старта).

В связи с малым временем работы функциональные сдвиги в организме невелики, причём некоторые из них увеличиваются после финиша.

Работа максимальной мощности вызывает незначительные изменения в составе крови и мочи. Наблюдается кратковременное повышение в крови содержания молочной кислоты (до 70-100 мг %), небольшое повышение процента гемоглобина за счёт выхода в общую циркуляцию депонированной крови, некоторое увеличение содержания сахара. Последнее обусловлено больше эмоциональным фоном (предстартовое состояние), нежели самой физической нагрузкой. В моче могут быть обнаружены следы белка. Частота сердечных сокращений после финиша доходит до 150-170 и более ударов в минуту, артериальное давление повышается до 150-180 мм. рт. ст.

Дыхание при работе максимальной мощности увеличивается незначительно, но существенно возрастает после завершения нагрузки в результате большой кислородной задолженности. Так, лёгочная вентиляция после финиша может возрастать до 40 и более литров в минуту. Величина кислородного запроса достигает предельных величин, доходя до 40 литров. Однако это не абсолютная его величина, а рассчитанная на минуту, т.е. на время, превышающее возможность организма выполнять работу этой мощности. По окончании работы, в связи с возникшей большой кислородной задолженностью, функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем некоторое время остаются усиленными. Например, газообмен после пробегания спринтерских дистанций приходит к норме спустя 30-40 минут. За это время завершается в основном восстановление многих других функций и процессов. (Фомин Н.А. Физиология человека. 1995.)

Работа субмаксимальной мощности:

Длительность от 20 с до 3—5 мин. Для обмена веществ в мышцах характерны анаэробные и аэробные процессы (преобладают анаэробные). Кислородный долг выше, чем при работе максимальной мощности. В мышцах накапливается значительное количество молочной кислоты, резко возрастает интенсивность дыхания, кровообращения, отмечаются существенные сдвиги при исследовании крови.

Суммарные энерготраты составляют 150 – 450 ккал. Концентрация молочной кислоты достигает предельных величин – до 20-25 мМоль/л, рН крови снижается до 7.0 и менее.

Длительность работы достаточна для максимального усиления функций дыхания и кровообращения, в результате достигается МПК. ЧСС находится на уровне 180-200 уд/мин. Потребление кислорода удовлетворяет на дистанции лишь 1/3, а кислородный долг возрастает до 20-22 л. Работа выполняется на уровне кажущегося (ложного) устойчивого состояния.

Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности являются кислородтранспортные системы – кровь, кровообращение и дыхание, а также центральная нервная система. (Фомин Н.А. Физиология человека. 1995.)

В отличие от работы максимальной мощности, при этой, более длительной нагрузке, происходит резкое усиление кровообращения и дыхания. Это обеспечивает доставку к мышцам значительного количества кислорода в момент выполнения физической работы. Потребление кислорода достигает к концу 3-5 минут работы предельных или близких к ним величин. (5-6 литров в минуту). Минутный объём крови возрастает до 25-30 литров. Однако несмотря на это, кислородный запрос в этой зоне мощности оказывается намного больше фактического потребления кислорода. Он доходит до 25-26 л/мин. Следовательно, абсолютная величина кислородного долга достигает 20 и более литров, т.е. максимально возможных значений. Эти цифры свидетельствуют, что при работе субмаксимальной мощности в организме, хотя и в меньшей степени, чем при спринтерских дистанциях, анаэробные процессы в освобождение энергии преобладают над аэробными. В результате интенсивного гликогенолиза в мышцах, в крови накапливается большое количество молочной кислоты. В крови её содержание доходит до 250 и более мг %, что вызывает резкий сдвиг рН крови в кислую сторону (до 7,0-6,9). К резким сдвигам кислотно-щелочного равновесия в крови присоединяется повышение в ней осмотического давления, в результате перехода воды из плазмы в мышцы и потери её при отделение. Всё это создаёт во время работы неблагоприятные условия для деятельности центральной нервной системы и мышц, вызывая снижение их работоспособности.

Характерным для этой зоны мощности является то, что некоторые функциональные сдвиги нарастают на протяжении всего периода работы, достигая предельных величин (содержание молочной кислоты в крови, снижение щелочного резерва крови, кислородная задолженность и др.).

Основные изменения в организме при работе субмаксимальной мощности:

• Энергообеспечение работы осуществляется за счет бескислородного распада гликогена.

• Гликоген для распада берется из самих мышечных клеток и из крови. В виду низкой продолжительности работы гликоген, расположенный в местах его резервного хранения (в печени) использоваться не успевает.

• Образуется больше количество недоокисленных продуктов распада.

• Наблюдается снижение ph крови до предельно возможных величин.

• Регистрируется значительное расширение сосудов работающих мышц и открытие резервных капилляров.

• Предельно увеличивается кровоток через работающие мышцы.

• Предельно увеличивается деятельность сердечно-сосудистой системы.

• Предельно увеличивается деятельность дыхательной системы.

• Образуется максимально возможный для организма кислородный долг.

• Нервная система работает в чрезвычайно напряженном режиме, обеспечивая высокую интенсивность мышечного сокращения и координацию деятельности мышц с другими системами организма. Эти функции нервная система выполняет на фоне острой нехватки кислорода.

• Энергетические траты организма в единицу времени чрезвычайно велики, общие энерготраты малы, в виду невысокой продолжительности работы.

• Высокие энерготраты в единицу времени могут приводить к повышению температуры тела до 380-38.50 С.

• Работа осуществляется на фоне высокой концентрации в крови адреналина и норадреналина мозгового вещества надпочечников.

Работу субмаксимальной мощности лимитируют (ограничивают):

• Возможности мышечных клеток сокращаться в условиях закисления их внутреннего содержимого.

• Возможности организма функционировать в условиях закисления крови.

• Мощность специальных механизмов, противостоящих закислению крови (так называемых, буферных систем крови).

Возможности нервной системы обеспечивать высокий уровень взаимодействия сокращающихся мышц с работой систем обеспечения мышечной деятельности.

Возможности нервной системы функционировать в условиях острой нехватки кислорода и других существенных сдвигов внутренней среды организма.