Экстренная медицина

Главная О сайте Блог врача
 
Адаптация к мышечной работе максимальной и субмаксимальной мощности
Анатомия и физиология - Общие сведения

Работа максимальной мощности характерна для сравнительно небольшой группы динамических упражнений циклического характера. Это легкоатлетический бег на 100 и 200 м, бег на ПО м с барьерами у мужчин и 80 м у женщин, плавание на 25 м, велогонки на 200 м. Максимальная мощность развивается в этих видах упражнений за счет предельной скорости передвижения. Время поддержания максимальной мощности работы находится в пределах 20 с, после чего вследствие снижения скорости мощность работы падает, становится субмаксимальной. Скорость бега на 100 и 200 м у лучших бегунов мира превышает 10 м/с.

В зоне работы субмаксимальной мощности скорость бега падает с 9,13 до 7,1 м/с (по данным мировых рекордов в беге на 400 и 1500 м). Длительность поддержания максимальной скорости на дистанции зависит от степени развития спринтерской выносливости. У лучших бегунов мира высокая скорость сохраняется в течение 20 с и более.

Достижение максимальной мощности работы в скоростных видах спорта (например, бег на короткие дистанции) обеспечивается предельно высокой частотой сокращения и расслабления отдельных мышечных групп. Максимальная мощность работы в этом случае прямо связана с частотой беговых шагов.

Работа субмаксимальной мощности характеризуется близким к предельному уровнем интенсивности, который может поддерживаться спортсменом от 20 с до 3 — 5 мин. С такой интенсивностью пробегаются дистанции 400, 800, 1500 и в легкой атлетике, 500 — 3000 м в конькобежном спорте, проплываются дистанции 10 — 400 м.

Выполнение циклических упражнений субмаксимальной мощности сопряжено с проявлением выносливости к относительно длительному выполнению упражнений в темпе, близком к предельному. Способность к сохранению высокой скорости бега при работе субмаксимальной мощности достигается в результате специальной тренировки. Даже у спортсменов международного класса время пробегания последнего стометрового отрезка на дистанции 400 м оказывается хуже любого из первых трех. Опытные бегуны на средние дистанции избирают такой темп бега, который обеспечивает достижение высокого результата и в то же время не приводит к резкому снижению скорости из-за чрезмерно быстрого темпа в первой половине дистанции. В этом случае создаются оптимальные условия для использования резервов скоростной выносливости.

Работа максимальной и субмаксимальной мощности обеспечивается анаэробными энергетическими источниками, так как потребление кислорода лимитируется кратковременностью выполнения работы и возможностями его транспорта к работающим мышцам. Максимальное количество кислорода, которое может быть перенесено кровью и потреблено работающими тканями, не превышает 5 — 6 дм3/мин. Однако в первые 10 — 20 с работы потребление кислорода лежит в пределах 1 — 2 дм?/мин. Поэтому при работе максимальной мощности кислородный запрос удовлетворяется на 4 — 6%. Кислородный долг составляет при этом 94 — 96%.

При работе субмаксимальной мощности потребление кислорода увеличивается от 1/4 до 1/2 кислородного запроса.

Соответственно уменьшается и относительная величина кислородного долга. Кислородный запрос увеличивается по мере увеличения скорости бега на дистанции. Между уровнем анаэробной производительности организма и мощностью выполняемой работы у легкоатлетов наблюдается определенная связь: чем больше мощность работы, тем значительнее величина кислородного долга.

Анаэробная производительность резко возрастает в процессе специальных тренировок. Так, у конькобежцев, прошедших путь от новичка до мастера спорта, кислородный долг увеличивается в 1,5 — 2 раза. Кислородный долг при выполнении циклической работы субмаксимальной мощности (бег на 400 м) составляет от 15,0 до 20,0 дм3. При работе субмаксимальной мощности в беге на коньках он колеблется от 14 — 15 дм3 (500 м) до 15-16 дм3 (1500 м).

Изменения внутренней среды организма, связанные с на-когаением продуктов анаэробною метаболизма, сопровождаются усилением хеморецептивных влияний на двигательные центры коры полушарий большого мозга. Это приводит к нарушению нормальных регуляторных влияний со стороны центральной нервной системы и к снижению скорости движений, а в отдельных случаях — к прекращению работы.

Повышение мощности систем энергообеспечения скелетной мускулатуры связано с ростом количества митохондрий и повышением активности митохондриальных ферментов. В результате этого увеличивается способность мышц утилизировать пи-руват и жирные кислоты. Усшгение утилизации пирувата предупреждает его превращение в лактат и, следовательно, в сокращающейся мышце накапливается меньше молочной кислоты. Мощность анаэробной системы энергообразования возрастает при увеличении гликогена в мышцах. У тренированных спортсменов количество гликогена в мышцах возрастает в 1,5 — 3 раза. При этом повышается активность ферментов гликолиза. Повышение работоспособности скелетных мышц в условиях анаэробиоза у тренированных спортсменов связано и с уменьшением накопления аммиака в мышцах. Степень развития компенсаторных механизмов, обусловливающих поддержание внутриклеточного гомеостаза при анаэробной работе, зависит от того, как часто в тренировке создаются условия, воспроизводящие ситуацию, близкую к соревновательным условиям.

В состоянии вегетативных функций при работе максимальной мощности предельных сдвигов не наблюдается. Это объясняется кратковременностью работы. Бег на короткие дистанции сопровождается быстро наступающим учащением сердечной деятельности. Пульс на дистанциях от 100 до 400 м колеблется от 170 до 190 уд/мин. Соревновательные нагрузки, лежащие в зоне работы субмаксимальной мощности, вызывают учащение пульса до 210 уд/мин и более. Систолическое давление сразу после работы поднимается до 180 — 190 мм рт. ст.

Выполнение работы максимальной и субмаксимальной мощности при скоростном плавании сопровождается увеличением частоты сердечных сокращений до 170 —200 уд/мин. Вследствие горизонтального положения тела пловца на воде облегчается приток крови от нижних конечностей к сердцу. Гемоди-намическая функция сердца в этом случае оказывается облегченной, а сдвиги в ее величинах более умеренными, чем при работе такой же мощности на суше.

При выполнении циклической работы максимальной мощности спортсмен успевает сделать несколько дыхательных движений. Объем легочной вентиляции при этом невелик, а потребление кислорода не превышает 1,5 — 2 л/мин. Столь низкие показатели потребления кислорода, при кислородном запросе до 35 — 40 л/мин, приводят к тому, что практически вся работа выполняется в анаэробных условиях. При работе субмаксимальной мощности дыхательная функция нарастает до максимума. Однако вследствие высокого кислородного запроса большая часть энергетических трат компенсируется анаэробными процессами гликолиза.

Некоторые специфические особенности мобилизации дыхательной функции вызывает плавание с предельными или околопредельными скоростями. При плавании кролем на дистанции 50 м спортсмен может выполнить несколько дыхательных движений, а на первых 15 — 20 м задерживает дыхание. При плавании на 100 м возможен вариант, когда пловец производит вдох через два гребка на третий. При плавании на дистанцию 200 — 400 м и более задержки дыхания исключаются. Акт дыхания входит в стереотип рабочих движений и совершается в зависимости от частоты гребковых движений. Потребление кислорода у пловцов может достигать величин, близких к предельным. Однако они несколько ниже, чем у спортсменов-легкоатлетов, велосипедистов, лыжников.

Минутный объем крови при беге на короткие дистанции не превышает 15 — 18 л. Длительная напряженная работа (бег на средние дистанции) может сопровождаться увеличением минутного объема крови до 24 — 25 л. Восстановление артериального давления и частоты пульса после бега на короткие дистанции заканчивается через 20 — 30 мин. После бега на средние дистанции восстановление этих показателей происходит в течение 1,5 — 2 ч.

Бег на средние дистанции проходит в условиях частичного удовлетворения кислородного запроса. Однако в силу большей длительности работы суммарный кислородный долг при этой работе намного превышает его величины после бега на короткие дистанции. Резкая кислородная недостаточность, выраженные метаболические сдвиги, возникающие при беге на средние дистанции, приводят к ухудшению регуляторных лияний со стороны высших отделов головного мозга.

Изменения химизма внутренней среды служат источником рассогласования в работе внутренних органов и периферического аппарата движений, в результате чего падает скорость бега на дистанции. После работы максимальной и субмаксимальной мощности наблюдается уменьшение объема сердца. Этому способствуют повышение тонуса сердечной мышцы и изменение гемодинамики большого круга кровообращения.

Выключение мышечного насоса после работы приводит к уменьшению притока крови к сердцу. В расширенное кровяное русло нижних конечностей устремляется кровь от верхней части туловища. Это приводит к нарушению нормальной гемодинамики, ухудшению кровоснабжения мозга, сопровождающегося кратковременной потерей сознания. Для предупреждения этих явлений необходимо после завершения соревновательной дистанции постепенно снижать скорость бега и переходить на ходьбу.

Таблица 14. Содержание молочной кислоты в крови после бега на короткие и средние дистанции (по Н.И.Волкову)

Преимущественно анаэробный характер обменных процессов во время бега на короткие и средние дистанции сопровождается значительным накоплением молочной кислоты в крови (табл. 14).

Потребление кислорода в беге на средние дистанции составляет от 4,0 до 5,5л. Однако вследствие высокого кислородного запроса суммарный кислородный долг после бега на средние дистанции достигает 18 — 19 л. Предельные значения кислородного долга составляют 25 — 29 л. Увеличение содержания молочной кислоты, наблюдаемое при работе субмаксимальной мощности, сопровождается сдвигами в кислотно-щелочном равновесии крови. Увеличение содержания ионов Н+ в крови сопровождается понижением активности гликолитических ферментов и нарушением обмена веществ. Поэтому даже незначительное уменьшение рН сопровождается мобилизацией резервной щелочности крови, нормализующей ее реакцию. Повышенный кислородный запрос, возникающий при работе максимальной и субмаксимальной мощности, приводит к мобилизации резервных возможностей крови в обеспечении работающих органов и тканей кислородом. В крови увеличивается число эритроцитов и содержание гемоглобина. Происходит это преимущественно в результате перехода депонированной крови в общее кровяное русло. Увеличение содержания гемоглобина в общем кровотоке приводит к повышению кислородной емкости крови и улучшению снабжения мышц кислородом.

После бега на средние дистанции в крови увеличивается содержание гемоглобина и форменных элементов крови. Это одна из причин повышения вязкости крови при мышечных нагрузках. Работа субмаксимальной мощности сопровождается мио-генным лейкоцитозом: количество лейкоцитов в крови увеличивается до 10 000—11 000 в 1 мм3. После кратковременной работы наблюдается незначительное увеличение количества лимфоцитов.

Количество сахара в крови после работы максимальной мощности уменьшается. Работа субмаксимальной мощности вначале сопровождается понижением уровня сахара в крови с последующим его увеличением после окончания работы. Изменения в составе крови отражаются и на выделительной функции. Накопление молочной кислоты сопровождается выделением ее с мочой.

После работы субмаксимальной мощности содержание молочной кислоты в моче увеличивается до 200 — 230 мг%, отмечается появление белка до 0,4 — 0,5%. Особенно значительное увеличение содержания молочной кислоты в моче (до 1000 мг% и более) наблюдается при работе субмаксимальной мощности в плавании. Это объясняется понижением выделительной функции потовых желез при плавании.

Развитие утомления при работе максимальной мощности связано с падением лабильности нервных центров регуляции движений вследствие мощной афферентной импульсации из стремительно сокращающихся мышц. Роль вегетативных сдвигов в развитии утомления при работе максимальной мощности незначительна.

При работе субмаксимальной мощности роль вегетативных сдвигов в снижении мышечной работоспособности повышается. Метаболические изменения во внутренней среде организма (накопление кислых продуктов межуточного обмена) приводят к усилению хеморецептивных влияний на высшие ре-гуляторные центры. Это сопровождается понижением функциональных свойств нервных центров. В работающих мышцах происходят физико-химические изменения, понижающие способность к усвоению максимальных ритмов нервных влияний. Таким образом, замыкается кольцо системной регуляции с углублением отрицательных взаимных влияний регуляторного, вегетативного и исполнительного аппаратов.

Продолжительность восстановительного периода после работы максимальной и субмаксимальной мощности зависит главным образом от объема суммарной нагрузки и колеблется в широких пределах — от нескольких часов до нескольких суток и более.

Фомин А. Ф. Физиология человека, 1995 г.

 

ОПРОС

Имеете ли вы отношение к медицине?
 

Nota bene!

Материалы сайта представлены для получения знаний об экстренной медицине, хирургии, травматологии и неотложной помощи.

При заболеваниях обращайтесь в медицинские учреждения и консультируйтесь с врачами