Восстановление (ресинтез) АТФ осуществляется за счет химических реакций двух типов: анаэробных, протекающих при отсутствии кислорода
аэробных (дыхательных), при которых поглощается кислород из воздуха.
Ø Анаэробные реакции не зависят от поступления кислорода в ткани и активизируются при нехватке АТФ в клетках
Ø Однако освободившаяся химическая энергия используется для механической работы крайне неэффективно (только около 20—30%)
Ø При распаде вещества без участия кислорода внутримышечные запасы энергии расходуются очень быстро и могут обеспечить двигательную активность только в течение нескольких минут
Следовательно, при максимально интенсивной работе в короткие промежутки времени энергетическое обеспечение осуществляется преимущественно за счет анаэробных процессов.
Последние включают в себя два основных источника энергии:
o Креатин- фосфатную реакцию, связанную с распадом богатого энергией КрФ
o Гликолиз, при котором используется энергия, выделяемая при расщеплении углеводов до молочной кислоты (Н3РО4)
Изменение интенсивности креатинфосфатного, гликолитического и дыхательного механизмов энергообеспечения в зависимости от продолжительности упражнения (по Н. И. Волкову)
Следует подчеркнуть
В соответствии с различиями в характере энергетического обеспечения мышечной деятельности принято выделять:
- Аэробные и анаэробные компоненты выносливости
- аэробные и анаэробные возможности
- аэробную и анаэробную производительность
Анаэробные механизмы наибольшее значение имеют на начальных этапах работы, в кратковременных усилиях высокой мощности, значение которой превышает ПАНО
ü ПАНО - порог анаэробного обмена – это уровень интенсивности нагрузки, при котором концентрация лактата в крови начинает резко повышаться, поскольку скорость его образования становится выше, чем скорость утилизации
Ренато Канова, – это «самая высокая интенсивность, при которой ещё сохраняется равновесие между количеством производимой и поглощаемой молочной кислоты, и соответствует в среднем содержанию лактата в крови около 4 ммоль на литр крови».
Усиление анаэробных процессов происходит также при:
- всевозможных изменениях мощности в ходе выполнения упражнения
- При нарушении кровоснабжения работающих мышц (натуживание, задержка дыхания, статические напряжения и т.д.)
Источники энергообеспечения работы в отдельных зонах относительной мощности и их восстановление (по Н. И. Волкову)
В совокупности анаэробные и аэробные процессы характеризуют функциональный энергетический потенциал человека — его общие энергетические возможности.
В связи с этими основными источниками выделяют три составных компонента выносливости:
o алактатиый анаэробный
o гликолитический анаэробный
o аэробный (дыхательный)
В этом смысле различные виды «специальной» выносливости могут быть рассмотрены как комбинации из указанных трех компонентов
Относительный энергетический вклад анаэробных (Ан) и аэробных (Аэ) механизмов в обеспечении бега на разные дистанции
При напряженной мышечной деятельности прежде всего развертывается креатинфосфатная реакция, которая после 3-4с достигает своего максимума.
Малые запасы КрФ в клетах быстро исчерпываются, и мощность реакции резко падает (ко второй минуте работы она составляет ниже 10% от своего максимума)
Гликолитические реакции раскрываются медленнее и достигают максимальной интенсивности к 1—2 мин.
· Выделенная при этом энергия обеспечивает деятельность в течение более продолжительного времени
· В сравнении с КрФ запасы миоглобина в мышцах превалируют значительно больше
· В процессе работы накапливается молочная кислота - уменьшается способность мышц к сокращению и происходят «охранительно-тормозные» процессы в нервных центрах
Дыхательные процессы развертываются с полной силой к 3—5 минутам деятельности.
· Этому содействуют продукты распада анаэробного обмена (креатинмолочная кислота) - они стимулируют потребление кислорода в процессе дыхания
Очевидно, что в зависимости от интенсивности, продолжительности и характера двигательной деятельности будет увеличиваться значение того или иного компонента выносливости.
В практике физиологического и биохимического контроля используются различные показатели, которые раскрывают особенности и механизмы мышечной энергетики (А. Хилл, Р. Маргария, Ф. Хенри, Н. Яковлев, В. Михайлов, Н. Волков, В. Зациорский, Ю. Верхошанский, Т. Петрова с соавторами, А. Сысоев с соавторами, В. Пашинцев и др.)
Соотношение аэробных и анаэробных процессов энергетического обмена при беге на различные дистанции (но Н. И. Волкову)
Анаэробная производительность — совокупность функциональных свойств человека, обеспечивающих его способность совершать мышечную работу в условиях неадекватного снабжения кислородом с использованием анаэробных источников энергии, т.е. в бескислородных условиях.
Основные показатели:
• Мощность соответствующих (внутриклеточных) анаэробных систем
• Общие запасы энергетических веществ в тканях, необходимые для ресинтеза АТФ
• Возможности компенсации изменений во внутренней среде организма
• Уровень адаптации тканей к интенсивной работе в гипо- ксичных условиях
Аэробные возможности определяются свойствами различных систем в организме, обеспечивающих «доставку» кислорода и его утилизацию в тканях.
К этим свойствам относится эффективность:
· Внешнего дыхания (минутный объем дыхания, максимальная легочная вентиляция, жизненная емкость легких, скорость, с которой осуществляется диффузия газов, и т.д.)
· Кровообращения (пульс, ЧСС, скорость кровяного тока и др.)
· Утилизации кислорода тканями (в зависимости от тканевого дыхания)
· Согласованности деятельности всех систем
Основные факторы, определяющие МПК подробнее:
Аэробную производительность принято оценивать по уровню МПК, по времени, необходимому для достижения МПК, и по предельному времени работы на уровне МИК.
По МПК можно узнать, сколько кислорода (в литрах или миллилитрах) способен потребить организм человека за одну минуту.
ОТМЕТИМ
Интегральным показателем деятельности аппарата внешнего дыхания является уровень легочной вентиляции.
· В состоянии покоя спортсмен делает 10—15 дыхательных циклов
· Объем выдыхаемого за один раз воздуха составляет около 0,5 л
· Легочная вентиляция за одну минуту в этом случае составляет 5—7 л
Выполняя упражнения субмаксимальной или большой мощности (когда деятельность дыхательной системы полностью развернута) увеличивается частота дыхания.
Величина легочной вентиляции составляет 100—150 л и более.
Между легочной вентиляцией и МПК существует тесная взаимосвязь
ü Размеры легочной вентиляции не являются лимитирующим фактором МПК
После достижения предельного потребления кислорода легочная вентиляция продолжает расти с увеличением функциональной нагрузки или продолжительности упражнения.
Интегральным показателем сердечной производительности является минутный объем сердца:
o При каждом сокращении сердце выталкивает из левого желудочка в сосудистую систему 7—80 мл крови (ударный объем) и более
o Таким образом, за минуту в покое сердце перекачивает 4—4,5 л крови (минутный объем крови — МОК)
o При напряженной мышечной нагрузке ЧСС повышается до 200 уд/мин и более, ударный объем также увеличивается и достигает величин при пульсе 130—170 уд/мин
o При дальнейшем возрастании частоты сокращений полость сердца не успевает полностью наполниться кровью - ударный объем уменьшается
o В период максимальной сердечной производительности (при ЧСС 175—190 уд/мин) достигается максимум потребления кислорода
o ЧСС является основным фактором повышения сердечной производительности при мышечной работе
o До частоты 180 уд/мин ЧСС с повышением тяжести работы увеличивается
Как видно, энергетические возможности человека определяются целой системой факторов, которые в своей совокупности являются главным (но не единственным) условием для достижения высоких спортивных результатов.
В практике имеется много случаев, когда спортсмены с высокими анаэробными и аэробными возможностями показывали посредственные результаты.
Совершенная координация двигательной деятельности является важной предпосылкой для полноценного использования энергетического потенциала спортсмена.
Исключительно важной для процессов утомления и физической работоспособности является роль нервной системы.
ü Так, например, поддержание импульсного потока на определенном уровне (соответствующем необходимой скорости движения) является одним из главных условий для продолжительной двигательной деятельности
Иными словами, первичным звеном и наиболее общим фактором, характеризующим выносливость, составляют нейронные системы высших уровней управления.
Например, связь гипоталамус — гипофиз — железы внутренней секреции становится неустойчивой у посредственных бегунов на длинные дистанции (большинство из них имеют слабую нервную систему).
И наоборот, у 1200 высококвалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции — лыжников, конькобежцев, велосипедистов и др. (с сильной нервной системой) — установлена высокая функциональная устойчивость системы: гипоталамус — гипофиз — надпочечные железы.