Силовые способности
Сила – это способность человека преодолевать внешнее сопротивление или препятствовать ему за счет мышечных усилий. Физиологи под силой мышц подразумевают их способность к максимальному напряжению.
В процессе индивидуального развития формирование силы идет неравномерно: быстрее развиваются мышцы, ответственные за моторику и осанку, медленнее – мелкие группы мышц. Оптимальное соотношение силы различных мышечных групп заканчивается к 16-17 годам. Наибольшие значения силы присущи человеку в возрасте 25-30 лет, после чего показатели относительной силы (на 1 кг массы тела) снижаются.
К факторам, определяющим силу мышц относят: возраст, пол, профессию, образ жизни, наследственность. Время суток и года также накладывают свой отпечаток на величину мышечной силы. По некоторым данным ее «пики» приходятся на 9 и 18 часов, «провалы» – на 13 часов и особенно на 3 часа. По поводу сезонного колебания мышечной силы единого мнения нет. Некоторые полагают, что наивысшая работоспособность мышечной системы наблюдается весной и ранним летом, другие, в том числе и выдающийся штангист А.Н.Воробьев, наиболее оптимальным временем года считают сентябрь-октябрь. Именно в этот период он улучшил 13 из 16 своих высших достижений.
Принято различать абсолютную и относительную силу. Первая характеризуем максимальную силу человека, вторая – силу, отнесенную к его весу. Абсолютная сила возрастает с увеличением массы тела; относительная, наоборот, уменьшается на каждый килограмм веса свыше 60-ти. Так, среди всех штангистов наибольшей относительной силой (4,79) обладают атлеты, вес которых составляет 60 кг, и наименьшей (2,95) – супертяжеловесы с весом 150 кг и более. В жизни современного человека относительная сила играет доминирующую роль.
Сила зависит от многих биологических факторов: физиологического поперечника мышц и соотношения медленных и быстрых волокон; степени возбуждения соответствующих нервных центров; сократительных свойств мышц и их химической активности; запасов АТФ в мышцах; мощности и емкости креитининфосфатного и гликолитического механизмов энергообеспечения. Важное значение в проявлении силы принадлежит координационным способностям и технике движений. Единственным прямым источником энергии для мышечного сокращения служит аденозинтрифосфат (АТФ). Ресинтез этого высокоэнергетического соединения осуществляется тремя путями: креатининфосфатным, гликолитическим, окислительным.
Креатининфосфатный механизм обеспечивает мгновенный ресинтез АТФ за счет энергии КрФ и обладает наибольшей мощностью, которая примерно в 3 раза превышает максимальную мощность гликолитического и в 4-10 раз окислительного механизмов ресинтеза АТФ. Поскольку запасы АТФ и КрФ в мышцах ограничены, емкость КрФ-механизма восстановления АТФ невелика, и работа с предельной мощностью, обеспечиваемая этим механизмом, может продолжаться 8-20 с (например, стартовый разгон в спринтерском беге, кратковременные мышечные усилия «взрывного» характера).
Гликолитический механизм обеспечивает ресинтез АТФ и КрФ за счет анаэробного расщепления углеводов – гликогена и глюкозы – с образованием молочной кислоты (лактата). Мощность гликолитического механизма в 1,5 раз выше, чем окислительного, а энергетическая емкость в 2,5 раза больше, чем креатининфосфатного. Этот механизм обеспечивает упражнения силовой динамической выносливости продолжительностью (у нетренированного человека) до 2-х минут.
Следовательно, мышцы обладают способностью к быстрым сокращениям (динамическая «взрывная» сила), проявлению значительных усилий (максимальная сила) и длительной работе в условиях развивающегося утомления (статическая и динамическая силовая выносливость). Между силой, проявляемой в скоростно-силовых движениях, динамической и статической выносливостью взаимосвязь прослеживается лишь на генетическом уровне. Тренировка одной из форм мышечной силы не приводит к заметному улучшению других, т.к. эти способности обусловливаются различными энергетическими и физиологическими механизмами.
Повышение силы преимущественно связано с адаптивными перестройками на корковом уровне. Эти перестройки выражаются в способности ЦНС рекрутировать (при необходимости) большее число мотонейронов и лучше осуществлять межмышечную координацию. На исполнительном уровне, в мышечном аппарате, повышается уровень кровоснабжения, улучшаются процессы обмена, увеличиваются запасы энергетических веществ. В результате этих преобразований в мышечном волокне интенсифицируется процесс образования белковых структур по саркоплазматическому или миофибриллярному типу.
Для развития силовых способностей используют в основном 3 метода: 1) повторных усилий до отказа; 2) динамических усилий; 3) максимальных усилий. Эти методы различаются между собой механизмами физиологического и энергетического обеспечения, величиной и специфичностью оперативного и пролонгированного тренировочного эффекта. Для первого метода характерна длительная (15-25 повторений в одном подходе) мышечная работа в гликолитическом или смешанном режиме энергообеспечения. Частота посылаемых их ЦНС импульсов и их синхронизация достигает своего максимума к концу работы, и естественно, только к этому времени значительно возрастает количество рекрутируемых в мышечную деятельность двигательных единиц. Как следствие, тренировочный эффект достигается только в последних повторениях. Образование белковых структур идет по саркоплазматическому типу со значительным увеличением объема мышечных волокон за счет их несократительной части. Функциональный резерв расширяется благодаря увеличению запасов миоглобина, креатининфосфата, гликогена и других энергосубстратов. Метод невыгоден в энергетическом плане, приводит к развитию глобального утомления и нерациональным тратам времени. Является оптимальным для нетренированных людей. У этого контингента упражнения с отягощениями 40-50 % максимального веса дают почти такой же эффект как и тренировка с субмаксимальными нагрузками.
Метод динамических усилий предполагает кратковременную (в течение 1-2 с) работу по перемещению предметов небольшого веса с высокой скоростью. Типичным примером такой работы являются различные виды метаний, ударных движений, прыжков.
Для тренировки абсолютной силы используют суб- и максимальные нагрузки (85-100 %) с числом повторений от 1 до 3 раз в одном подходе и достаточными (5-6 мин) для полного восстановления интервалами отдыха. Механизм энергообеспечения такого тренировочного режима – креатининфосфатный. Увеличение объема белковых структур происходит за счет собственно сократительного аппарата миофибрилл и плотности их укладки в мышечном волокне. Как следствие, прирост силы не сопровождается значительным увеличением мышечной массы. Метод является основным для лиц, регулярно занимающихся силовыми упражнениями.
Динамическая сила связана с выполнением работы субмаксимальной мощности в течение 15-30 с по перемещению собственного тела или отягощений, равных 60-80 % абсолютной силы. Средства развития динамической силы подразделяют на упражнения с внешним сопротивлением и упражнения с отягощением. Принципиальное отличие, однако, состоит не в выборе средств отягощения (сопротивления), а в его величине. Именно этот фактор детерминирует эффект развития динамической силы.
Разновидностью динамической силы является «взрывная» сила. Уровень этой силы определяет успех в таких движениях, как прыжки, бег на короткие дистанции, метания. «Взрывная» сила – это способность организма к мобилизации силовых возможностей в короткий временной отрезок. Поэтому доминирующим методом ее развития будет метод динамических усилий с использованием различных прыжков, спринтерского бега, метания снарядов. Отличное средство развития «взрывной» силы – метание набивных мячей и прыжки вверх после приземления.
Дифференцирование силовых способностей по динамическим и статическим характеристикам выражается в таких свойствах мышечного аппарата как динамическая и статическая выносливость. Эти способности детерминированы различными нейрофизиологическими, морфологическими и энергетическими механизмами и поэтому практически не коррелируют между собой.
Динамическая силовая выносливость характеризует способность нетренированного человека выполнять работу умеренной мощности по перемещению отягощений (преодолению сопротивлений), равных 20-40 % собственной массы, в диапазоне до 2-х минут. Время работы находится в обратной зависимости от ее мощности. Систематическая тренировка в режиме силовой динамический выносливости совершенствует механизмы потребления, транспорта и утилизации кислорода, увеличивает метаболический резерв мышц и способствует значительному приросту мышечной массы. Эту цель преследуют занятия культуризмом и отчасти атлетической гимнастикой. Следует отметить, что наращивание значительной мышечной массы биологически нецелесообразно. Лишний вес снижает функциональный резерв организма.
Статическая мышечная выносливость определяется временем поддержания заданного усилия, выражается через импульс силы (кг·с) и зависит от многих наследственных и средовых факторов. Например, значения этого показателя у всех людей достигает своего максимума в зимний сезон и снижается до минимума – в летний. Развитие этой способности в процессе онтогенеза носит поступательный и неравномерный характер. В период существенных инволюционных преобразований силы мышц значительно снижается, в то время как выносливость к статическим нагрузкам на уровне ½ и 1/3 максимальной силы достигает у женщин своего пика к возрасту 60-65 лет [Э.Г.Городниченко, 1996]. Однако при сильном напряжении крупных мышечных структур сразу же обнаруживается низкая статическая выносливость мышц спины, брюшного пресса, разгибателей туловища и ног. С увеличением мощности нагрузок требования к сократительным свойствам мышц изменяются, необходимо подключение большего числа быстрых волокон, а также другой, не оксидативный, а креатининфосфатный механизм энергообеспечения. Мощность и емкость этого механизма у пожилых людей ограничены. Следовательно, если способность поддерживать субмаксимальное усилие тесно коррелирует с величиной абсолютной силы, то время удержания усилия на уровне ≤ 50 % находится в обратной и нелинейной зависимости от его величины. Лимитируется это время функциональными возможностями ЦНС, мышечного аппарата, кислороднотранспортной и других систем организма.
При статических нагрузках мышечный аппарат работает весьма экономно. Сохранение позы (поддержание усилия) обеспечивается непрерывным возбуждением ограниченной групп нервных клеток, сопровождается незначительной интенсификацией процессов дыхания, кровообращения и метаболизма в целом. При средних по тяжести статических нагрузках происходит разобщение в работе механизмов доставки и транспорта кислорода к тканям. В организме развиваются процессы гипоксемии и гипперкапнии, наступает утомление, вначале на исполнительном, а затем и на центральном уровне.
Статическая выносливость, так же как и статическая сила, связана с изометрическим режимом работы мышц. При коррекции этих способностей принципиальное различие состоит в интенсивности и времени воздействия тренировочных нагрузок. Кратковременные (5-10 с) максимальные усилия совершенствуют статическую силу, более длительные (5-120 с) – статическую выносливость.
Уровень статической выносливости является одним из интегральных показателей спортивной работоспособности. Так, гимнасты, альпинисты и скалолазы демонстрируют высокий уровень выносливости большинства мышечных групп. Фехтовальщики и воднолыжники наиболее выносливы в позе полуприседа; представители парусного и велосипедного спорта отличаются выносливостью мышц туловища и верхних конечностей; стрелки – мышц рук и плечевого пояса и т.п.