Лимитирующие факторы при физической работе различной мощности

Изменения работоспособности хоккеистов в годичном цикле могут быть представлены критериями, включающими уровень максимального потребления кислорода, кислородного долга, кислородного запроса, кислотно-основным состоянием, которые дают возможность оценки подготовленности юных спортсменов к достижению планируемого результата.

При мышечной деятельности изменение работоспособности в существенной мере обеспечивается гормональной деятельностью. Гормоны участвуют в регуляции энергетического обмена, регламентируют процессы утомления и восстановления, формируют тренированность, регулируют функции вегетативных систем.

При работе максимальной мощности ввиду ее кратковременности (10–30 с) главным энергетическим резервом и лимитирующим фактором являются анаэробные субстраты: запас фосфагенов, мышечный гликоген и глюкоза, а также ферменты этих реакций. Поскольку работа максимальной мощности сопряжена в спорте с развитием таких качеств, как сила и быстрота, рационально построенный тренировочный процесс позволяет мобилизовать и расширить резервы и этих физических качеств.

Во время работы субмаксимальной мощности, длящейся от 30 с до 3–5 мин, биологически активные вещества метаболизма в большом количестве поступают в кровь. Действуя на хеморецепторы сосудов и тканей, они рефлекторно вызывают существенное повышение функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Еще большему системному повышению артериального тонуса и одновременно увеличению капиллярного кровотока способствуют вазодилататоры гипоксического происхождения. Несмотря на усиленное потребление кислорода, его дефицит за этот период может достигать 20 л и более, тогда как при работе максимальной мощности кислородный долг составляет около 8 л.

Факторами, лимитирующими работу субмаксимальной интенсивности, выступают: резкое снижение pH крови, недостаток кислорода и расход анаэробных ресурсов, невозможность сохранения высокого темпа деятельности двигательной системы и нервно-мышечного аппарата в целом. Соответственно функциональными резервами при работе субмаксимальной мощности являются: буферные системы и резервная щелочность крови – важнейшие факторы, тормозящие нарушение гомеостаза в условиях гипоксии и интенсивного гликолиза; функциональное состояние кардиореспираторной системы. Значимым остается гликолитический вклад в биоэнергетику работающих мышц.

Работа большой мощности продолжается от 3–5 до 2030 мин. Лимитируют продолжительность деятельности в данной зоне снижение уровня глюкозы и накопления лактата в крови, недостаток гликогена в мышцах, дискоординация моторных и вегетативных функций. Ее физиологические резервы схожи с резервами при субмаксимальной работе, но первостепенное значение имеют: поддержание высокого (околопре-дельного) уровня работы кардиореспираторной системы; оптимальное перераспределение крови; резервы воды и механизмы физической терморегуляции. Очевидно резервами такой работы могут быть не только аэробные, но и анаэробные процессы, в том числе и метаболизм жиров.

Физическая работа умеренной мощности имеет наименее четко обозначенные временны е границы – от 20–30 мин и более. Такая длительность объясняет, почему возможно практически полное соответствие запроса потреблению кислорода. Именно при работе такой мощности выходят на оптимальный уровень функционирования системы, обеспечивающие доставку и утилизацию кислорода. Лимитируют работу в данной зоне в связи с большим суммарным расходом энергии 30004000 ккал и более запасы глюкозы и гликогена, развитие гипогликемического состояния с различными функциональными нарушениями органов и систем. Резервами в этом плане служат не только запасы глюкозы и гликогена, но также жиры и процессы глюконеогенеза, интенсивно усиливающиеся при стрессе. К важным условиям длительного обеспечения такой работы относят также резервы воды и солей и эффективность процессов физической теплоотдачи.

Восстановление после выполнения физической нагрузки представляет собой неотъемлемую часть тренировочного процесса не менее важную, чем сама тренировка. Во время мышечной деятельности в организме спортсменов преимущественно происходят катаболические процессы, и реакции расщепления приводят к расходованию энергоресурсов, формированию кислородного долга, накоплению продуктов распада, разбалансированию нейроэндокринной и вегетативной систем. Наблюдаемые изменения выступают в роли пусковых элементов обратной связи, которая после прекращения трудовой деятельности активизирует процессы ассимиляции. Вся совокупность происходящих в этот период физиологических, биохимических и структурных изменений, которые обеспечивают переход организма от рабочего уровня к исходному (дорабочему) состоянию, и объединяется понятием «восстановление» (Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2005).

Восстановительные реакции включаются практически сразу вслед за формированием изменений после начала выполнения физической работы и продолжаются до тех пор, пока присутствуют сдвиги в деятельности систем. В ряде случаев они могут длиться значительный период времени и после завершения выполнения физических нагрузок. Однако с практической точки зрения протекающие процессы восстановления в организме могут быть разделены на три отдельные периода (рис. 2).

Рис. 2. Динамика процессов в организме во время физической нагрузки и после ее выполнения (пояснения в тексте)

Примечание. Стрелки указывают начало и завершение работы. Цифрами обозначены следующие кривые:

1 – уровень физической нагрузки;

2 – состояние систем, обеспечивающих выполнение физической нагрузки;

3 – состояние восстановительных процессов.

К первому (рабочему) периоду относят те восстановительные реакции, которые осуществляются уже в процессе самой мышечной работы (восстановление АТФ, креатинфосфата, переход гликогена в глюкозу и ресинтез глюкозы из продуктов ее распада – глюконеогенез). Рабочее восстановление поддерживает нормальное функциональное состояние организма и допустимые параметры основных гомеостатических констант в процессе выполнения мышечной нагрузки.

Второй (ранний) период восстановления наблюдается непосредственно после окончания работы легкой и средней тяжести в течение нескольких десятков минут и характеризуется восстановлением ряда уже названных показателей, а также нормализацией кислородной задолженности, гликогена, некоторых физиологических, биохимических и психофизиологических констант. Раннее восстановление лимитируется главным образом временем погашения кислородного долга.

Третий (поздний) период восстановления отмечается после длительной напряженной работы, затягивается на несколько часов и более. В это время нормализуется большинство физиологических и биохимических показателей организма, удаляются продукты обмена веществ, восстанавливаются водно-солевой баланс, гормоны и ферменты.

Протекание восстановительного процесса подчиняется следующим физиологическим закономерностям: они неравномерны, гетерохронны, имеют фазовый характер восстановления работоспособности, избирательны и совершенствуемы в процессе многократного повторения, т. е. тренируемы.

Неравномерность восстановительных процессов впервые была установлена А. Хиллом (1926) при анализе ликвидации кислородной задолженности организма. Автор показал, что сразу после окончания работы восстановление идет быстро, а затем скорость его снижается и наблюдается фаза медленного восстановления. В последующем было показано, что наличие указанных двух фаз восстановления отмечается, как правило, после тяжелой физической работы. После умеренных нагрузок погашение кислородного долга носит однофазный характер, т. е. наблюдается только фаза быстрого восстановления. Факт неравномерного восстановления в дальнейшем был отмечен в динамике показателей сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, нервно-мышечного аппарата, картины периферической крови и обмена веществ.

В основе гетерохронности восстановления лежит принцип саморегуляции, свидетельствующий в данном случае о том, что неодновременное протекание различных восстановительных процессов обеспечивает наиболее оптимальную деятельность целостного организма. В частности, многолетний опыт наблюдений за спортсменами показывает, что сразу после окончания физических нагрузок восстанавливаются алактатная фаза кислородного долга и фосфагены. Через несколько минут отмечается нормализация пульса, артериального давления, ударного и минутного объемов крови, скорости кровотока, то есть тех показателей, которые обеспечивают восстановление лактатной фазы кислородного долга. Спустя несколько часов после нагрузок восстанавливаются показатели внешнего дыхания, глюкоза и гликоген. Обмен веществ, периферическая кровь, водно-солевой баланс, ферменты и гормоны восстанавливаются через несколько суток. Таким образом, в различные временные интервалы восстановительного периода функциональное состояние организма неоднозначно. Это следует принимать во внимание, планируя характер нагрузок и реабилитационные мероприятия.

Следующей особенностью после рабочих изменений является фазность восстановления, которая, в частности, выражается в изменении уровня работоспособности. В динамике восстановления работоспособности различают несколько периодов.

Сразу после напряженной работы наблюдается тенденция к восстановлению до исходного уровня, что соответствует фазе пониженной работоспособности. Повторные нагрузки в этот период вырабатывают выносливость.

В дальнейшем восстановление продолжает увеличиваться, наступает сверхвосстановление, соответствующее периоду повышенной работоспособности; повторные нагрузки в эту фазу повышают тренированность. При этом важно подчеркнуть, что вследствие функциональных и структурных перестроек, происходящих в процессе восстановления, функциональные резервы организма расширяются и наступает сверхвосстановление (суперкомпенсация).

Восстановление до исходного уровня соответствует периоду исходной работоспособности; повторные нагрузки в это время мало эффективны и лишь поддерживают состояние тренированности (рис. 3).

Зависимость между физическим утомлением и возрастанием сил известна людям давно. Например, в основу физического воспитания воинов армии А.В. Суворовым был положен принцип: «Утомлять тело свое, чтобы укрепить оное больше».

Различный характер деятельности человека оказывает избирательное влияние на отдельные функции организма, на разные стороны энергетического обмена. Избирательность восстановительных процессов подчиняется этим же закономерностям. Понимание избирательного характера тренировочных и соревновательных нагрузок, а также восстановления позволяет целенаправленно и эффективно управлять двигательным аппаратом, вегетативными функциями и энергетическим обменом. Избирательность восстановительных процессов после тренировочных и соревновательных нагрузок определяется и характером энергообеспечения. После работы преимущественно аэробной направленности восстановительные процессы показателей внешнего дыхания, фазовой структуры сердечного цикла, функциональной устойчивости к гипоксии происходят медленнее, чем после нагрузок анаэробного характера. Такая особенность прослеживается как после отдельных тренировочных занятий, так и после недельных микроциклов.

Рис. 3. Уровень работоспособности спортсмена на разных этапах деятельности

Примечание. Цифрами обозначены следующие периоды:

1 – период врабатываемости и оптимальной работоспособности;

2 – понижение работоспособности из-за развивающегося утомления;

3 – восстановление работоспособности;

4 – повышенная работоспособность вследствие суперкомпенсации;

5 – нормальная работоспособность.

Развитие и совершенствование долговременной адаптации во время тренировок к физическим нагрузкам проявляется на разных этапах спортивной деятельности (врабатывание, устойчивая работоспособность), а также и в период восстановления. Восстановительные процессы, происходящие в различных органах и системах, подвержены тренируемости. Другими словами, в ходе развития адаптированности организма к нагрузкам восстановительные процессы улучшаются, повышается их эффективность. У нетренированных лиц восстановительный период удлинен, а фаза сверхвосстановления выражена слабо. У высококвалифицированных спортсменов отмечаются непродолжительный период восстановления и более значительные явления суперкомпенсации.

В конечном итоге все факторы, лимитирующие работоспособность хоккеистов, можно объединить в 4 основные группы:

1) мышечные (локальные);

2) вегетативные (системные);

3) метаболические (организменные);

4) регуляторные.

Следует отметить, что в настоящее время существует множество физиологических методик исследования спортсменов на различных этапах подготовки, с помощью которых объективно оценивается уровень функционирования внутренних органов и систем организма. Наиболее часто применяют: параметры сенсорно-моторных реакций, скорость переключения процессов возбуждения и торможения в головном мозге, внимание, память, мышление и другие психофизиологические методики для оценки регуляторных факторов, регламентирующих работоспособность хоккеистов.

Определение минутного объема крови, анаэробных и аэробных возможностей, максимального потребления кислорода, электрических явлений в мышце сердца, минутного объема дыхания, состава крови необходимо для контроля вегетативных факторов, регламентирующих работоспособность, а скорость протекания обменных процессов характеризует метаболическую составляющую. Электромиография, миотонометрия, динамография и стимуляционные методики оценки функционального состояния мышц позволяют судить о мышечных факторах, которые определяют работоспособность.

Вместе с тем предлагаемые методики исследования требуют длительного протокола исследования, что ограничивает их применение и лишает возможности проводить полноценный контроль уровня функционального состояния и работоспособности в процессе тренировочных занятий. Следовательно имеет смысл отобрать из них наиболее значимые, валидные и простые и, вероятнее всего, интегральные, которые следует использовать в практической деятельности. Понимание избирательного характера тренировочных и соревновательных нагрузок позволяет целенаправленно и эффективно управлять двигательным аппаратом, вегетативными функциями и энергетическим обменом.