Текст книги "Человек и бег"
Автор книги: Евгений Мильнер
Соавторы: Владимир Волков
Жанр:
Спорт
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 11 страниц)
У людей, ведущих малоподвижный образ жизни, с возрастом наблюдается снижение физической работоспособности.
Занятия оздоровительным бегом препятствуют возрастному снижению работоспособности. Д. Ф. Чеботарев с соавторами (71) обследовал большую группу мужчин старше 60 лет, занимающихся в клубе любителей бега в течение длительного времени и аналогичную группу здоровых людей такого же возраста, ведущих малоподвижный образ жизни (табл. 6).
Как видно из табл. 6, у любителей бега физическая работоспособность и потребление кислорода значительно выше по сравнению с их малоактивными сверстниками. У бегающих мужчин 60—69 лет показатели теста РWC170 выше, чем у мужчин 40-49 лет, не занимающихся бегом (852 против 784 кгм/мин)! Таким образом, на основании этих данных можно говорить о лучшем сохранении функциональных возможностей организма. Действительно, ученые считают, что занятия длительным бегом могут задержать процессы старения на 10-20 лет (188).
Мы также наблюдали значительное повышение физической работоспособности под влиянием регулярных беговых тренировок.
Таблица 6
Показатели физической работоспособности (кгм/мин) и потребления кислорода (мл/мин/кг) у мужчин пожилого возраста, занимающихся оздоровительным бегом (1) и ведущих малоподвижный образ жизни (2)*
Показатели
Возрастные группы
60-69 лет
70-79 лет
80-89 лет
Тест 1 гр. РWС170 2 гр.
852 660
690 528
570 , 432
Потребление кислорода 1 гр. на пике 2 гр. нагрузки
37 30
30 26
28 23
* По Д. Ф. Чеботареву с соавт., 1984 (71).
Тест РWС170 проводился у 64 женщин в возраст 30-60 лет (табл. 7).
Анализ полученных данных показал, что ведущим факторок повышения физической работоспособности является величина тренировочной нагрузки. Как правило, чем больше количество пробегаемых в неделю километров, тем выше работоспособность (на основе данных теста РWС170)*.
Таблица 7
Показатели физической работоспособности у женщин в зависимости от стажа занятий и величины тренировочной нагрузки*
Стаж занятий и недельный
кгм / мин
кгм / мин / кг
До 3 месяцев – 9 км
485
8,2
1—2 года – 10—15 км
780
12,6
3-5 лет -20-30 км
1086
16,9
* По данным собственных наблюдений.
* Полученные данные вовсе не означают, что только большие объемы нагрузок ведут к успеху. Мы полагаем, что рациональное планирование тренировочных нагрузок, умелое сочетание их с отдыхом – важные условия
Зависимость между тестом РWС170 и возрастом выражена значительно слабее. Так, например, навысший показатель работоспособности среди женщин обна-пужен нами у Н. Ш., 58 лет (1408 кгм/мин), имеющей недельный километраж от 30 до 40 км, тогда как у В. Т., 32 лет, показавшей торой результат в тестировании (1225 кгм/мин), недельный объем бега не превышал 20-30 км. У 50-летних мужчин нашего клуба любителей бега физическая работоспособность по тесту PWС170 составила в среднем 1500 кгм/мин -т. е. была такой же, как у 20-летних студентов института физкультуры, занимающихся ациклическими видами спорта (футболистов, фехтовальщиков и т д.) А у более молодых бегунов в возрасте 35 лет этот показатель достигает 1700 кгм/мин т. е. такой же, как у спортсменов I разряда, специализирующихся в беге на длинные дистанции!
Е. А. Пирогова (55) наблюдала 580 бегунов в возрасте от до 70 лет со стажем занятий от 1 до 50 лет. Показатели деятельности сердечно-сосудистой системы – частоты пульса, артериального давления и электрокардиограммы – у пожилых были такие же, как и у молодых! Даже такой важнейший показатель, как коронарный кровоток (количество крови, протекающее через артерии сердца за 1 мин), отражающий степень развития ишемической болезни, у пожилых не был снижен. У начинающих любителей оздоровительного бега только за 8 недель занятий отмечено повышение сократимости миокарда и производительности сердца, в результате чего физическая работоспособность по тесту РWС170 возросла на 30%. Эти изменения сопровождались увеличением коронарного кровотока и снабжения миокарда кислородом более чем на 25%.
Повышение функции миокарда подтверждается новейшими методами исследования с помощью ультразвука, позволяющими при жизни человека точно определить размеры сердца и его производительность (эхокардиография). Английские ученые Шапиро и Смит (309) наблюдали увеличение массы левого желудочка за счет утолщения его задней стенки и межжелудочковой перегородки у 15 добровольцев среднего возраста (неспортсменов) после выполнения 6-недельной тренировочной программы, состоящей из бега в умеренном темпе 3 раза в неделю по 30 мин. Эти изменения сопровождались ростом производительности сердца и способности организма усваивать кислород. Следует подчеркнуть, что они не приводили к увеличению размеров сердца и его полостей, что может наблюдаться у спортсменов. Такой вариант адаптации к тренировочным нагрузкам является оптимальным с точки зрения повышения функциональных возможностей и стабильного здоровья (25). При изучении влияния бега на функцию сердца у людей среднего возраста аналогичные данные получены и другими авторами (279). В отличие от патологической гипертрофии (например у больных гипертонической болезнью) увеличение мышечной массы левого желудочка сопровождается расширением просвета коронарных артерий и соответствующим увеличением коронам ного кровотока. У известного американского марафонца Де Мара умершего в возрасте 73 лет, просвет коронарных артерий был в 3 раза шире по сравнению с сосудами «нормального» чело века (242).
Немаловажное значение имеет и экономизация сердечной деятельности, которая выражается в снижении частоты сердеч ных сокращений в состоянии покоя (брадикардия). У выдающихся атлетов современности пульс в покое снижался до 40-42, а у некоторых до 36 уд/мин. У трехкратного олимпийского чемпиона в беге на 800 и 1500 м Питера Снелла, ученика знаменитого новозеландского тренера Артура Лидьярда, пульс в покое был равен 38 уд/мин, у олимпийского чемпиона Петра Болотникова -42, у известного советского марафонца Феодосия Ванина —Зб, у легендарного финского бегуна Пааво Нурми – 38 уд/мин.
Брадикардия развивается не только у спортсменов, но и у любителей оздоровительного бега. Так, Пилчер (281) наблюдал у людей среднего возраста под влиянием беговых тренировок снижение частоты сердечных сокращений в покое параллельно увеличению количества пробегаемых километров. При увеличе-нии величины недельной нагрузки с 8 до 48 км пульс снижался в среднем с 58 до 45 уд/мин. У мужчин нашего КЛБ старше 40 лет пульс в покое утром, после сна составляет 48—54 уд/мин а у некоторых 40—42 уд/мин.
Благотворное влияние бега на организм человека поистине безгранично. Многие авторы отмечают улучшение функции пе-чени, пропорциональное длительности бега (30), что объясняется увеличением потребления кислорода печенью в 2—3 раза по срав-нению с уровнем покоя – с 50 до 100—150 мл/мин (330). В резуль-тате вибрации внутренних органов, возникающей при беге за счет вертикальных колебаний тела, и выделения в кишечник больших количеств магния улучшается его моторика и дренажная функция, вследствие чего бег является незаменимым средством борьбы с запорами.
Для того, чтобы более глубоко осознать действие бега на человеческий организм, нам придется в общих чертах познакомить читателя с его физиологической характеристикой, что мы и сделаем в следующей главе.
Глава II
ЭНЕРГЕТИКА МЫШЕЧНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Вся жизнедеятельность организма обеспечивается за счет взаимодействия двух процессов – ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) определяет строительную функцию, накопление и обновление веществ. Напротив, диссимиляция (катаболизм) – это непрерывный распад веществ и образование энергии.
Как и где образуется энергия и каким образом она расходуется? Эти вопросы интересовали человека с давних пор.
По наивным представлениям древних, жизненная энергия зарождается в сердце, а оттуда «внутренний жар» распространяется вместе с кровью по всему организму. В середине XIX века господствовало мнение, будто многообразная деятельность организма осуществляется благодаря энергии белковых соединений. Но это были только предположения, не подкрепленные достоверными фактами. Научные же данные и тогда убедительно говорили, что белки выполняют в основном строительную функцию и роль их в энергетике невелика.
Вплоть до начала нынешнего столетия ученые считали, что химическая энергия освобождается только в присутствии кислорода, то есть при реакциях окисления. Правда, во второй половине XIX века Пастер поколебал эту точку зрения, обнаружив, что в микроорганизмах, бактериях, грибках распад некоторых источников энергии проходит без участия кислорода. Но это открытие не произвело впечатления на сторонников «кислородной теории» и не натолкнуло на новые поиски.
В середине XIX века Роберт Майер открыл закон сохранения энергии. История эта примечательна. Майер, будучи судовым врачом, лечил команду корабля от воспаления легких. По прибытии на остров Ява ему пришлось взять кровь у заболевших матросов. К своему удивлению, он обнаружил, что венозная кровь, которая обычно темнее, чем богатая кислородом артериальная, на этот раз незначительно отличается от нее по цвету. Это позволило предположить, что в условиях жаркого климата для организма характерен менее интенсивный обмен веществ. Майер пришел к заключению: в «жизненном процессе происходит лишь превращение вещества и силы, а отнюдь не их создание».
Шли годы, проводились все новые опыты. В качестве объекта исследования в лаборатории прочно вошел нервно-мышечный препарат лягушки. Изолированную мышцу заставляли сокращаться в разных условиях – в присутствии кислорода, атмосфере азота, в особом бескислородном растворе. Результаты подорвали позиции сторонников «кислородной теории»; без кислорода мышца сокращалась, хотя и меньше.
1922 год. Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена двум выдающимся ученым – Хиллу и Мейергофу. Им удалось не только открыть новый путь образования энергии, но и создать стройную по тому времени теорию химических превращений в организме. Было установлено, что гликоген распадается без кислорода, образуя молочную кислоту. При этом выделяется значительное количество энергии. Химическая цепочка реакций завершается уже в присутствии кислорода. Окисление молочной кислоты сопровождается образованием большого количества энергии.
Последующие научные открытия убедительно показали, что энергетический обмен может протекать и без гликолиза, то есть без распада гликогена. Следовательно, существуют какие-то другие виды «горючего». Вещества вскоре были] найдены —ими оказались богатые энергией фосфорные соединения, получившие название макроэргических.
Немногим более 50 лет назад немецкий ученый К. Ломан, исследуя мышцы кролика, обнаружил сложное химическое соединение – аденозинтрифосфорную кислоту (сокращенно АТФ). Формула строения этого вещества достаточно сложна: если ее написать, она займет четверть страницы, поэтому ограничимся лишь упрощенным пояснением. АТФ состоит из аденозина (обозначим его буквой А) и трех остатков фосфорной кислоты (Р). Следовательно, схематично АТФ будет выглядеть так: A—Р—Р—Р. Если АТФ при разрушении фосфатных групп теряет один фосфат, то получается другое вещество – аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и выделяется энергия. Напротив, чтобы снова присоединить фосфат к АДФ, требуется затратить энергию.
Любопытно, что взаимоотношения между АТФ и АДФ напоминают заколдованный круг. Чем выше концентрация АДФ в клетке, тем выше скорость синтеза АТФ и дыхания тканей. Но уровень АДФ, в свою очередь, зависит от скорости распада АТФ. Вот и получается, что усиление одного процесса неминуемо влечет активизацию другого. Саморегуляция биологической системы, выработанная природой, позволяет управлять, контролировать один из механизмов энергетики живого организма.
Учитывая огромное и многообразное значение АТФ, ей присвоили разные «прозвища»: «банк» энергии, «аккумулятор на колесах» и др. Сегодня процесс образования энергии представляется следующим образом. В клетках находятся мельчайшие образования митохондрии (рис. 2), которые образно называют энергетическими станциями. В митохондриях насчитывается свыше 50 ферментов, участвующих в разрушении и синтезе различных химических соединений. В клетке может быть до 2000 митохондрий. На их наружных и внутренних поверхностях располагаются тысячи мельчайших частиц. Они содержат эффективные биохимические системы, обеспечивающие синтез веществ, богатых энергией. Подсчитано, что энергия их на единицу массы мышц равна энергии двигателей реактивного самолета при вертикальном подъеме, а КПД равен примерно 80%, что намного выше КПД многих реактивных двигателей. Примерно половина энергии, образующейся в митохондриях, превращается в тепло, оставшаяся часть консервируется в виде химических связей молекул АТФ. Но, увы, запасы АТФ в клетке относительно невелики, поэтому мышца сможет работать только в том случае, если они непрерывно пополняются.
И здесь опять сделаем экскурс в историю. В 1930 году советский биохимик В. А. Энгельгардт установил, что в красных кровяных тельцах крови – эритроцитах – АТФ может заново синтезироваться. То же наблюдается и в мышечной клетке. Наряду с распадом АТФ происходит обратное ее восстановление (резинтез), биологический смысл которого огромен. Если одновременно с распадом не протекал бы обратный синтез источников энергии, то энергетические кладовые быстро бы истощались. В этом отношении АТФ сравнивают с аккумулятором, который не только разряжается, но и заряжается «на ходу».
Схематично весь процесс образования энергии выглядит так. Источником энергии для мышечного сокращения является АТФ. Чтобы мышца длительно сокращалась, необходима не только трата АТФ, но и ее непрерывное восстановление. Энергия для этого черпается путем окисления «горючих» веществ – углеводов, жиров и белков.
Восстановление АТФ идет двумя путями: 1) анаэробным, то есть без участия кислорода; 2) дыхательным, или аэробным, то есть с участием кислорода. Одна анаэробная
реакция – распад особого химического соединения – креатин– фосфорной кислоты (КТФ), обеспечивающий быстрое восстановление АТФ. Однако запасы КТФ также ограничены и при продолжительной работе быстро истощаются. Большими возможностями располагает другая анаэробная реакция – распад гликогена.
Открытие гликолиза связано с именем английского биохимика Кребса, который в 1937 году описал цикл химических реакций (цикл Кребса) окисления углеводов. Как это происходит? Сначала на биохимическом конвейере глюкоза (СбН12О6) «разрезается» пополам на две молекулы пировиноградной кислоты. Затем включается другой конвейер, где 10 ферментов заканчивают окисление углеводов до конечных продуктов – CO2 и Н2О. Этот процесс протекает медленнее, но действует значительно дольше – энергии хватает на несколько минут напряженной работы.
Наиболее эффективным является второй путь восстановления АТФ —аэробное окисление углеводов. Оно позволяет мышце работать в течение нескольких часов. Основная энергетическая реакция – кислородная – как бы подхватывает эстафету от бескислородной фазы и завершает весь цикл энергетических реакций (рис. 3).
Рис.3. График цикла энергетических процессов при мышечной деятельности (по Н.И.Волкову). В первые секунды идет креатинфосфатная реакция, затем – гликолиз. Завершает весь цикл энергетики процессов дыхание.
Таким образом, результативность любой мышечной деятельности, в том числе и бега, в значительной степени зависит от аэробных возможностей (аэробной производительности) организма – способности полнее удовлетворять кислородный запрос. Важный тест аэобныхых возможностей – максимальное потребление кислорода (МПК). Этот показатель отражает эффективность взаимодействия дыхательной, сердечно-сосудистой, кровеносной систем. Не случайно наибольшая величина МПК – 5,5-6,5л (70-85 мл/кг/мин) установлена у высококвалифицированных спортсменов. Так у выдающегося бегуна П. Болотникова МПК
Составляло 83 мл/кг/мин.
Рассмотрим некоторые составляющие теста аэробной производительности. Внешнее дыхание – система, обеспечивающая вентиляцию легких. Оно зависит от жизненной емкости легких (ЖЕЛ), частоты и глубины дыхания, способности к максимальной вентиляции (рис. 4)
Рис. 4. Основные факторы, лимитирующие максимальное потребление кислорода.
Для достижения высокого уровня потребления О2 во время бега необходимо, чтобы через не менее 180-200л воздуха. В противном случае кровь не полностью насытится кислородом и мышцы недополучат его при беге.
Дыхательная и сердечно-сосудистая системы связаны настолько тесно, что иногда их объединяют под общим названием – кардиореспираторная система. Сердце – этот неутомимый насос жизни, в значительной степени лимитирует максимальное потребление кислорода. Возможно даже, что легкие будут вентилировать много воздуха, но пропускная способность сердца не позволит его транспортировать в нужном количестве. Не случайно сердце чаще, чем другие органы, подвергается перегрузкам. Активная физкультура и спорт налагают существенный «отпечаток» на работу сердца, поэтому говорят даже о «спортивном сердце», отличающемся структурными и функциональными особенностями, которые определяют его высокую производительность.
Советские ученые В. Л. Карпман, С. В. Хрущев и Ю. А. Борисова (1978) выявили взаимосвязь между объемом сердца и работоспособностью спортсмена – чем выше его квалификация и уровень тренированности, тем больше размер сердца. Например, у бегунов на средние и длинные дистанции объем сердца составляет 1020 см3 (14,9– 15,2 см3/кг). Увеличение размеров сердца как в зеркале отражает рост его резервных возможностей. А это, в свою очередь, определяет более рациональное соотношение сердечного выброса и частоты сердечных сокращений во время бега, позволяет сердечной мышце за минуту выбросить 35—40 л крови. Сердце, обладающее меньшими резервами, не может обеспечить необходимый транспорт кислорода.
Аэробные возможности (МПК) зависят от нескольких факторов. Остановимся лишь на одном: запасах энергетических субстратов, в частности, гликогена – важного источника энергии.
По сравнению с кислородом углеводам «повезло». Природа позволила организму откладывать их про запас, создавая депо сахара. Углеводы находятся в виде гликогена в мышцах (2 г на 100 г мышечной ткани) и в печени, а общие запасы их в организме человека составляют 400-600 г.
При беге на сверхдлинные дистанции наблюдается снижение уровня сахара в крови примерно наполовину (рис. 5). Значительное уменьшение сахара в крови (ниже 50—60 мг%) сопровождается упадком сил.
При продолжительной мышечной работе снижение сахара в крови происходит параллельно уменьшению его в печени и мышцах.
Рис. 5. Схема изменения содержания глюкозы в крови и гликогена в печени и скелетных мышцах во время длительной работы
Но это не свидетельствует о каком-то исчерпании углеводных запасов – в организме существуют особые физиологические механизмы, которые стоят на страже кладовых энергии.
Но в условиях продолжительной работы (например, марафонский бег) запасы углеводов могут лимитировать работоспособность.
Профессор В. С. Фарфель приводил интересные наблюдения. Спортсменам до старта предлагался безуглеводный завтрак, состоящий только из мяса и яиц (не было даже хлеба). После этого они пробегали сверхдлинную дистанцию. Большинство финишировали в состоянии резкого истощения, а один из участников, бывший чемпион страны в марафонском беге, сошел с дистанции на 30-м км. Содержание сахара в крови упало у него до 38 мг%. В. С. Фарфель делает вывод, «что единственным способом борьбы с углеводным истощением организма, наступающим при длительном спортивном напряжении, является прием сахара».
В энергообеспечение длительной работы определенный вклад вносят и жиры, но чем интенсивнее нагрузка, тем меньше доля жиров и больше углеводов.
Существенное влияние на аэробные возможности организма оказывают возраст и пол (рис. 6). Так, у женщин максимальное потребление кислорода меньше, чем у мужчин.
Рис. 6. График зависимости МПК от возраста и пола.
Но в возрастном диапазоне от 10 до 70 лет МПК у мужчин и женщин изменяется примерно одинаково. Чем старше человек, тем ниже уровень МПК. Наибольшая аэробная производительность отмечается в 23—30 лет. Характерно, что именно на этот возрастной период приходится обилие рекордных результатов в упражнениях на выносливость.
Природа предоставила нам возможность работать не только в условиях достаточного снабжения кислородом, но и «в долг», то есть при кислородном голодании тканей, благодаря анаэробным источникам энергии.
Рис. 7. Факторы, обеспечивающие анаеробную производительность организма
Анаэробные возможности организма (анаэробная производительность) зависят от ряда факторов (рис. 7).
Во время бега усиление анаэробных реакций может проявиться в увеличении содержания молочной кислоты, в росте кислородного долга, максимальная величина которого—надежный тест анаэробной производительности. Одним из первых определил этот показатель, равный 18,7 л, английский физиолог Хилл. Последующие исследования позволили получить еще большую величину—20—23 л. Так же, как и в случае с МПК, подобный кислородный долг наблюдается только у спортсменов высокого класса. У не занимающихся спортом или активной физкультурой он не превышает 4—7 л или 60—100 мг на 1 кг веса (Н.И.Волков).
Энергетический обмен при длительном беге в основном удел аэробных реакций, но анаэробные процессы тоже играют немалую роль. Например, переход из состояния покоя к бегу всегда связан с усилением кислородного запроса. Но органы кислородного снабжения «тяжелы на подъем», они не могут быстро включиться в работу с максимальной интенсивностью. Здесь и выручает способность работать в условиях кислородной задолженности, так как накопить О2 в организме можно немного: всего 400-500 мл в легких, 900-1000-в крови, 300-400-в мышцах и межтканевой жидкости (рис. 8). Увы, таких запасов хватает лишь на несколько секунд бега.
В мышцах имеется особое белковое образование – миоглобин, который является своеобразным депо кислорода. Это вещество играет важную роль в транспорте кислорода из крови внутрь мышечного волокна. Оказалось, что в мышцах животных, способных длительное время обходиться без кислорода, количество миоглобина увеличено.
Профессор А. Б. Гандельсман, изучая процесс насыщения крови кислородом у бегунов
на длинные дистанции, установил, что спортсмены, тренирующиеся в упражнениях на выносливость, обладают поразительной способностью преодолевать значительные гипоксемические (снижение насыщения крови О2) и гиперкапнические (увеличение СО2 в крови) сдвиги.
Таблица 8
Данные аэробной работоспособности у близнецов
Авторы
Показатель
наследуемости
Шварц
79
Джедда и др.
66
Зациорский и
Сергиенко
73
Чем объяснить более высокую аэробную и анаэробную производительность спортсменов? Прежде всего, влиянием физических упражнений, систематических тренировочных занятий. В последнее время появились данные о том, что МПК значительно запрограммировано генетически (табл. 8), но эти возможности эффективно реализуются опять-таки при условии регулярных тренировок.
Получено много научных данных, показывающих положительное влияние тренировки. Прежде всего, она улучшает адаптацию организма к мышечным нагрузкам. Это происходит за счет увеличения энергетических ресурсов; максимальных изменений систем организма; повышения экономичности физиологических реакций; улучшения врабатываемости, то есть ускорения функций в начале работы; повышения устойчивости к изменениям внутренней среды организма; усиления восстановительных процессов.
В 1927 году впервые было установлено, что в мышцах под влиянием физических упражнений увеличивается содержание гликогена – важного энергетического субстрата. Большие углеводные запасы тренированных мышц делают их независимыми от снабжения сахаром, транспортируемым кровью. Профессор Н. Н. Яковлев в опытах на животных убедительно показал, что уровень гликогена возрастает и в печени (у тренированных животных он на 50% выше, чем у нетренированных).
Исследования содержания гликогена в ряде мышц показали, что при тренировке на выносливость его уровень возрастает только в рабочих мышцах (табл. 9), у бегу на, например, в четырехглавой мышце бедра, икроножной мышце. В мышцах, которые получают незначительную нагрузку, существенных изменений не происходит.
Таблица 9 Содержание гликогена в рабочих мышцах*
Не спортсмены
I разряд
Мастера спорта
Содержание гликогена
в мышцах (г /100 г мышцы)
1,46
(1,08-1,95)
1,8
(1,23-2,92)
2,2
(1,77-2,81)
* По Негтпапзеп, 1977 (184, А).
Запасы гликогена можно увеличить с помощью специальной углеводной диеты. При преобладании в рационе жировых продуктов содержание гликогена составляет 0,6 г/100 г мышцы, при смешанной диете —3,0, при углеводной—4,7 г/100 г мышцы. В результате продолжительность работы с интенсивностью 75% от МПК до полного утомления увеличивается (85).
Однако углеводное насыщение эффективно лишь после истощающей нагрузки, например бега на 30—35 км. При отсутствии тренировки за счет одной лишь углеводной диеты повысить содержание мышечного гликогена нельзя. Избыток углеводов, поступающих с пищей, в этом случае будет перерабатываться в жиры и откладываться в жировых депо.
Под влиянием физической нагрузки возрастают предельные возможности организма (так называемый функциональный потолок). Частота сердечных сокращений при предельной работе составляет 200—230 уд/мин. Нередко регистрируют и предельный диапазон – разницу между частотой пульса в покое и при максимальном усилении деятельности сердца. У взрослых она может составлять 150– 160 уд/мин. У детей из-за высокой частоты сердечных сокращений в покое (у семилетних, например, 90—100 уд/мин) и несколько меньшей предельно возможной величины разница не будет превышать 100—120 уд/мин.
Интересный эксперимент проделал один врач, на себе изучавший предельное усиление частоты сердцебиений при напряженной работе. В 36 лет максимальная частота пульса составляла 172, а в 70 —лишь 150 уд/мин. Цифры показывают, что по мере старения организма «потолок» частоты сердцебиений снижается.
Тренировка влияет и на минутный объем крови (МОК): сердце приобретает способность выбрасывать за минуту большее количество крови. Так, у спортсменов МОК достигает 35—42 л, а у нетренированных людей —25—30 л. Расширение резервных возможностей сердца происходит в основном за счет усиления систолического выброса.
Известный немецкий физиолог Рейнделл на протяжении шести месяцев изучал деятельность сердца у бегуна на средние дистанции. За это время объем сердца спортсмена в ходе тренировок увеличился на 220 см3. Затем в течение полутора месяцев он не тренировался, и объем уменьшился на 130 см3. Постоянные занятия физкультурой и спортом сказываются на объеме грудной клетки, жизненной емкости легких, мощности вдоха и выдоха, способности организма удовлетворять кислородный запрос. Максимальная легочная вентиляция (объем воздуха, пропускаемый через легкие за единицу времени) у тренированных людей достигает 170—250 л (в пересчете на 1 минуту), нетренированные не могут достичь такого функционального предела внешнего дыхания.
Научными исследованиями установлен рост МПК в ходе тренировки, причем он тесно связан с увеличением объема сердца (табл. 10).
Таблица 10
Объем сердца и МПК у тренированных и нетренированных мужчин
Категория
обследованных
Объем
сердца,
смз
МПК,
мл / мин
Тренированные
962
4456
Нетренированные
735
2800
Но всегда ли увеличивается МПК? Цифры показывают: нередко прямой зависимости между ростом спортивных результатов и максимумом потребления О2 нет. Дело в том, что важно не только обладать высокими энергетическими возможностями, но и умело их использовать.
Экономизация энергоресурсов организма – это прежде всего совершенствование технического мастерства. С этой целью с позиции биомеханики разрабатывают экономически выгодные варианты спортивной техники или советуют придать движениям расслабленный, раскрепощенной характер.
Мышечное расслабление – проявление тормозного процесса нервных клеток, при котором в них активизируются восстановительные реакции. В итоге обеспечивается отдых уже во время работы. При неполном расслаблении, напротив, излишне тратится энергия.
Как выявить уровень экономизации выполнения различных движений? Один из способов – оценить энергетическую стоимость отдельных упражнений. Чем совершеннее владение техникой движений, тем экономнее расходуется энергия.
Каждый вид спорта характеризуется различной степенью экономизации. Например, на выполнение работы одного и того же объема лыжник высокого класса затрачивает энергии на 18—20% меньше, чем спортсмен низкого разряда, велосипедист-на 11,7%, а бегун-всего на 7%. Развитию способности к мышечному расслаблению помогают специальные упражнения, связанные с изменением мышечного напряжения. Рекомендуют произвольно сократить и расслабить мышцы или, выбрав момент паузы, «сбросить» мышечное напряжение. Эффективны упражнения типа «срыв», когда силовые напряжения быстро сменяются расслаблением, прыжки, метание небольших предметов, броски мяча.
В спортивной практике иногда используются такие приемы борьбы с излишней мышечной напряженностью: переключение внимания, воспоминание о радостном событии, устный счет или разговор на отвлеченную тему, акцентирование вдоха или выдоха, кратковременное выключение зрения (закрывание глаз), например, при беге. Положительные эмоции, улыбка и смех – необходимые условия высокой работоспособности, легкости, свободы движений. Ленинградский профессор Н. Н. Яковлев определял содержание сахара в крови у спортсменов при веселых и скучных тренировках. Организм «голосовал» за эмоциональные занятия – содержание сахара в крови повышалось.
Успешно используются спортсменами инерционные силы, позволяющие на короткое время «выключиться из борьбы», расслабиться и отдохнуть.
В беге подобный способ «выключения» получил название «свободного хода», характеризующегося уменьшением напряжения тех мышц, на которые приходится основная нагрузка. При этом спортсмен, не снижая скорости, пробегает несколько метров по инерции, а затем вновь переходит на обычный бег. По данным В. В. Михайлова и В. Ф.. Попова (1973), во время «свободного хода» электрическая активность мышц ног падает только в фазах полета, продолжительность периодов расслабления при этом изменяется несущественно. Отмечается, что эффект «свободного хода» может быть наибольшим при скорости бега, превышающей 8 м/с.
