Физиология упражнений

Питер Дж. Л. Томпсон

Изучение функций организма и изменений, которые происходят в результате регулярных упражнений, известно как физиология упражнений. Когда вы будете знать, как организм вырабатывает энергию для мышечного сокращения, вы сможете более эффективно планировать тренировку своих спортсменов. Кроме того, хороший тренер знает и понимает основные физиологические различия между людьми.

Мышцы работают, как мотор, сжигая горючее, чтобы создать движение. Они перерабатывают энергию, переводя химическую энергию, получаемую из пищи, которую мы едим, в энергию движения. Эта химическая или метаболическая энергия движения может быть создана разными способами тремя разными энергетическими системами.

Чтобы определить, каким образом вырабатывается энергия в наших мышцах, нужно рассмотреть некоторые важные факторы. «Нужен ли вдыхаемый нами воздух (в виде кислорода) для выработки этой энергии?» Если да, то мы говорим, что аэробная энергетическая система.

Если энергетическая система способна функционировать без кислорода, находящегося во вдыхаемом нами воздухе, то эта энергетическая система является анаэробной. «Анаэробная» просто означает «в отсутствии кислорода».

Итак, существуют три энергетические системы, функционирующие в организме наших спортсменов. Одна из них – аэробная, ей требуется кислород, и работает она только при наличии кислорода. Две – анаэробные, они функционируют при наличии кислорода, но способны вырабатывать энергию в отсутствии кислорода.

Энергетические системы

Три метаболические энергетические системы, функционирующие в нашем организме, обеспечивают нас энергией, необходимой для сокращения мышц. Эти энергетические системы работают постоянно, и «вклад» каждой из систем определяется тем, насколько длительной и напряженной является выполняемая нами физическая деятельность.

Этими тремя энергетическими системами являются:

Аэробный процесс

-Аэробная система

Мышечная энергетическая система, которой необходим кислород

Анаэробный процесс

-Лактатная система

«Связующая» энергетическая система, способная функционировать без кислорода и вырабатывающая лактат и кислоту

-Система ATP-CP аденозинтрифосфат, АТФ-фосфат кальция, (СP) алактатная

Аккумулирующая пусковая энергетическая система, способная функционировать без кислорода и использующая в качестве топлива «CP», но не вырабатывающая лактата или кислоты.

Хотя эти энергетические системы являются различными, они фактически постоянно действуют вместе для обеспечения наличия энергии, необходимой для движения. Внутри нашего организма нет «переключателя», который вдруг скажет: «Ну, ладно, теперь ты переключишься на аэробную систему». Или: «Теперь переключишься на лактатную систему или систему ATP-CP». Именно то, насколько долго и – что не менее важно – напряженно и интенсивно мы занимаемся физической деятельностью, и определяет, какая энергетическая система будет выделена особо и внесет наибольший вклад.

В приведенной ниже схеме иллюстрируется вклад трех энергетических систем в определенный отрезок времени, исходя из предположения, что спортсмен пытается в течение всего периода приложить оптимально интенсивные усилия. В данном случае термин «оптимально» означает наивысшую степень интенсивности, которую спортсмен может выдержать в течение упражнения. Из схемы видно, что линия времени не является непрерывной: она прерывается на показателе в 10 секунд и примерно через 3 минуты – с тем, чтобы более четко показать наиболее важные изменения в силе действия той или иной системы.

«Аэробное — анаэробное» разделение относится к тому, насколько аэробная и анаэробная энергетические системы участвуют в определенной деятельности. Например, марафонцы производят большую часть своей энергии аэробно, в то время как спринтеры, прыгуны и метатели больше зависят от анаэробных процессов. «Аэробное — анаэробное» разделение определяется продолжительностью и/или интенсивностью работы наших спортсменов, а также тем, как они восстанавливаются.

Существует важный период при выполнении упражнений, десять секунд, при высокой интенсивности работы, когда происходит важное переключение с одной из трех энергетических систем на другую. После примерно 10 секунд максимальной мышечной деятельности энергетическая система, вырабатывающая большую часть энергии (АТР-СР), переключается на лактатную. Если нам нужно, чтобы спортсмен выполнил работу с максимальной интенсивностью, то продолжительность ее должна составлять лишь 2–8 секунд, с достаточным временем на восстановление. 

Аэробная энергия – энергетическая система обеспечения выносливости

Аэробная система нуждается в кислороде. Эта система имеет большую значимость в упражнениях низкой интенсивности; она является основной системой, обеспечивающей энергию для большинства видов человеческой деятельности с рождения до смерти. Она, как таковая, также важна при восстановлении после упражнения любой интенсивности. Она весьма эффективна и не вырабатывает продуктов распада. При аэробной деятельности важную роль играют сердце и легкие, поскольку кислород и топливо доставляются в мышцы кровью.

Аэробная система помогает сопротивляться усталости. Чтобы наступило перенапряжение, ей требуется больше времени, чем любой из двух других систем. Продолжительность тренировки в аэробном режиме энергообеспечения должна составлять минимум 20 минут общей продолжительности. Рабочая нагрузка для такой тренировки может быть или непрерывной, или с интервалами между интенсивным и легким бегом или упражнениями. Правильная аэробная тренировка улучшит производство  энергии в мышцах и также повысит функцию сердца и  легких – транспортной системы кислорода.

Анаэробная энергетическая система  – энергия «первых 10 секунд»

Анаэробную систему  обычно называют «аккумулированной» или «стартовой» энергетической системой. Эта система обеспечивает большую часть энергии, когда спортсмен совершает рывок на самой высокой скорости или выполняет движения с большим сопротивлением, продолжающиеся до 10 секунд. Запасы энергии – СР – в мышцах, используемые в интенсивном скоростном режиме, возвращаются к нормальному уровню после 2–3 минут отдыха.

Анаэробная энергетическая система АТР-СР развивается за счет чередования периодов работы и отдыха. Рабочее время должно быть весьма интенсивным – обычно по 2–8 секунд, и не превышать 10 секунд, поскольку это предел. Период отдыха должен составлять от 2 до 3 минут, в зависимости от продолжительности интенсивной деятельности, чтобы позволить восполниться запасам мышечной энергии – креатинфосфата. Если у спортсмена проявляются признаки усталости, дайте ему больше времени на отдых или сократите время работы.

Лактатная энергетическая система – «связующая» энергетическая система

Лактатная энергетическая система именуется «связующей», поскольку служит мостом между возможностями аэробной системы и системы АТР-СР. В конце 1990-х гг. существенно  изменилось наше представление о том, каким образом организм вырабатывает метаболическую энергию. Вы, как тренер, возможно, знаете, что во время выполнения упражнений вырабатывается молочная кислота – особенно при интенсивной нагрузке. Возможно, вам кажется, или вам кто-то сказал, что она вырабатывается только тогда, когда у вас «заканчивается кислород», что это бесполезный продукт распада, что эта молочная кислота вызывает ощущение жжения, которое появляется, например, после долгого и быстрого спринтерского бега. Вы можете также считать, что и болезненные ощущения на следующий день после напряженной тренировки опять-таки вызываются молочной кислотой, и что массаж поможет избавиться от этого продукта распада. Из всего этого можно извлечь широко известный вывод, что молочная кислота сулит организму неприятности.

Однако на деле это совсем не так. Все устаревшие представления о дурных свойствах молочной кислоты теперь считаются необоснованными. Она не вырабатывается просто когда у вас «заканчивается кислород», она не вызывает ощущения жжения и не является причиной мышечных болей. Молочная кислота отнюдь не назойливый продукт распада, она – полностью или частично – может помочь нам выработать быстрее и больше энергии. Теперь нам известно, что молочная кислота как таковая не существует в организме. Как только она создается, то сразу же распадается на «лактатную часть» и «кислотную часть». Лактатная доля совершенно не является «злодеем», вместо этого она – «положительный герой», играющий позитивную и центральную роль в метаболизме и в том, как мы вырабатываем энергию.

Важно понимать эту роль лактата в организме, используя это понимание для серьезного повышения спортивных результатов.

Лактатная система способна функционировать без кислорода, но работает она постоянно, как и все три  энергетические системы. Эта система более активна при выполнении упражнений с высоким уровнем интенсивности, однако такая высокая интенсивность может помешать удалению лактатных и кислотных частей в отсутствии достаточного количества кислорода.

Во время функционирования в условиях недостатка кислорода в мышечных клетках и крови накапливаются лактат и кислота.

Лактат – это полезный источник топлива для спортсмена, а правильно организованная тренировка помогает организму как использовать, так и выводить лактат, однако серьезной причиной усталости, которая в конце концов «замедляет» спортсмена, является кислота. Чем интенсивнее темп выполнения упражнения, тем больше растет скорость накопления кислоты – до высоких уровней, вызывающих усталость. К примеру, в спринте на 400 меьров высокий уровень кислоты накопится после 35–40 секунд. На 800-метровой дистанции скорость бега ниже, кислота накапливается медленнее, и высокий уровень концентрации появляется примерно через 70–85 секунд.

Сейчас вы сидите и читаете эту статью, и у вас вырабатываются лактат и кислота, но одновременно вы их используете, они движутся по вашему телу, но высокий уровень кислотной части не накапливается, поэтому вы не осознаете, что этот процесс идет. Постоянная выработка лактата в мышцах характерна для здоровых, насыщенных кислородом людей. Тем не менее, тренеров и спортсменов не так волнует отдых, сколько то, что происходит во время упражнения и при восстановлении после него.

Вывод кислоты из организма после весьма интенсивной деятельности – это более медленный процесс по сравнению с возобновлением запасов энергии в анаэробной системе АТР-СР.

На него может потребоваться более часа – для того, чтобы уровни лактата и кислоты вернулись к тому уровню, на котором находились до выполнения упражнения. Восстановительная деятельность – ходьба, легкий бег или более активный бег после интенсивных усилий ускоряют вывод кислоты. Первые десять минут активного восстановления обеспечивают самое значительное снижение в уровнях лактата и кислоты.

Лактатная энергетическая система может быть развита за счет постоянной или чередующейся интенсивности повторов продолжительностью от 10 секунд и практически без ограничения. Периоды отдыха и восстановления зависят от продолжительности нагрузки и должны составлять от 30 секунд до 10 минут, чтобы обеспечить потребление лактата и вывод большей части образовавшейся кислоты.

Организм спортсмена способен акцентировать любое сочетание трех энергетических систем.

В различных видах легкой атлетики требуются различные типы и объемы мышечной активности. Следовательно, в различных видах доминируют различные энергетические системы.

Улучшение результатов зачастую является результатом тщательно составленной тренировочной программы, нацеленной на совершенствование способности акцентировать различные конкретные энергетические системы и мышцы.

В качестве резюме: все три энергетические системы работают постоянно:

-Относительный вклад в виде энергии со стороны каждой из энергетических систем в какую-либо физическую деятельность зависит от потребности в энергии, которая непосредственно связана с интенсивностью и продолжительностью нагрузки

-Различные виды легкой атлетики подразумевают различные типы и объемы деятельности

-Поэтому в различных видах акцентируются разные энергетические системы.

На ранних стадиях развития спортсмена – в детской легкой атлетике, на стадиях развития по разным видам и группам видов, необходимо заниматься общим развитием всех энергетических систем. Когда спортсмен вступит на стадии специализации и высшего мастерства, развитие энергетических систем может сместиться в сторону тех, которые акцентируются в виде, выбранном спортсменом.

Комментарии

Комментариев пока нет