Физические качества человека

Введение

Возрастающая популярность и, следовательно, массовость занятий различными комплексами фитнес-упражнений заставляют все внимательнее относиться к выбору используемых аэробных и аэробно-силовых нагрузок и к их дозированию. Комплексы фитнес-упражнений различаются видами используемых локомоций, их интенсивностью, темпом исполнения и повторения, применением специальных отягощений и т. п. Поэтому как выбор и дозирование упражнений по их интенсивности, длительности и объему нагрузки, так и целенаправленное создание комплексов фитнес-упражнений представляют собой весьма актуальную научно-практическую задачу.

Для более полного и достаточно обоснованного решения подобного рода задач необходим многокритериальный подход к оценке как самого процесса тренировки и соответствующих срочных физиологических реакций, так и к оцениванию планируемого и реально получаемого долгосрочного результата, имеющего преимущественно адаптационный характер. При этом термин «многокритериальность» подразумевает наличие или же специальную разработку комплекса критериев для объективной оценки результатов и/или своевременной корректировки используемых тренировочных средств и методов.

Одним из современных направлений в фитнесе является использование комплексов упражнений изотонической направленности [1, 3, 4]. Основной предпосылкой использования изотонических нагрузок является возможность за счет сравнительно малых усилий эффективно включать биохимические факторы с участием закисления волокон мышечных групп. Это после снятия нагрузок обеспечивает адекватное включение дополнительного объемного кровотока, усиливающего восстановительные биохимические процессы возвращения капиллярной системы мышц к исходному квазиравновесному состоянию. В результате чего в сравнительно долговременном аспекте также может происходить усиление локальной капилляризации соответствующих групп мышц.

В то же время нет достаточной ясности в вопросах обеспечения занятий фитнесом, аэробикой и другими видами оздоровительной физической культуры [5]. При этом отмечается, что занятия в большинстве фитнес-клубов США слабо обеспечены медицинским контролем [6]. По-видимому, то же относится и к системе фитнес-клубов в России. Все это в немалой степени связано с весьма недостаточным уровнем биомедицинских исследований в области оздоровительной физкультуры и, в частности, недостаточностью исследований центральной гемодинамики при различных фитнес-упражнениях.

Однако следует отметить имеющиеся определенные результаты [2] исследований кровообращения у высококвалифицированных спортсменок-аэробисток при 3-х или 5-минутных занятиях отдельными видами динамических и статодинамических упражнений традиционной аэробики. Исследования [2] были проведены в лабораторных условиях.

Методика

Две группы молодых женщин (24 — 38 лет) занимались по 2 — 3 раза в неделю в фитнес-клубе по двум различным фитнес-программам. Время каждого занятия составляло в среднем 50 — 60 минут.

Первая группа (n = 25) занималась по степ-программе (STEP1), основная часть которой представляла собой темповые шаговые движения с быстрым музыкальным сопровождением; 2-я группа (n = 37) занималась по программе IZO-Midle, основанной на методике ИЗОТОН. У всех испытуемых в разные дни перед началом занятий измерялось артериальное давление (аускультативно) и показатели [2] кардиогемодинамики (реографический комплекс РЕОДИН-504 НТЦ «Медасс») — кровоток и основные фазы сердечного цикла.

В ходе занятий производились измерения ЧСС с помощью измерительной системы Polar, которые затем обрабатывались на компьютере. Также измерялись артериальное давление и кровоток. Такие измерения осуществлялись с помощью временной остановки испытуемой, на которую заранее были наложены электроды и манжета для измерения давления. Вычисления показателей и статистическая обработка производились на компьютере.

Результаты и обсуждение

В табл. 1 и 2 представлены усредненные показатели кардиогемодинамики, полученные по данным непрерывного измерения ЧСС (Polar) и выборочных измерений в разные моменты выполнения упражнений IZO-Midle величин артериального систолического (Ps) и диастолического (Pd) давлений, ударного объема крови (Qs) и минутного кровотока (Qm). Также в табл. 1, 2 представлены показатели сосудистой нагрузки и сократимости левого желудочка сердца: артериальный импеданс (Za) периферическое (R), эластическое (Ea) сопротивления артериальной системы и эффективная жесткость (Еs) ЛЖ в фазу быстрого изгнания крови.

В обеих таблицах представлены средние данные испытуемых по каждой трети занятия IZO-Midle. Первая треть занятия (разминка 8 мин) составлена из шаговых упражнений, 2-я треть занятия (основная часть 30 мин) включает последовательное исполнение изотонических упражнений, 3-я часть занятия (заминка 8 мин) включает малоинтенсивные шаговые упражнения и последовательную растяжку групп мышц.

После полугодовых занятий комплексом упражнений IZO-Midle по ряду показателей кардиогемодинамики (табл. 1, 2) произошли статистически значимые положительные изменения. Величины ЧСС, Рs, Рd в среднем снизились во всех частях комплексного занятия. При этом наблюдается некоторое увеличение в разминке и заминке величины ударного объема крови и минутного кровотока, при одновременном снижении Qs и Qm в ходе выполнения основной изотонической части занятия.

Статистически достоверно (p < 0, 05) произошло (табл. 1, 2) снижение в ходе разминки и заминки в среднем по группе величин основных сосудистых сопротивлений: периферического (R) и эластического (Ea). Снижение периферического сопротивления указывает, в частности, на определенное увеличение уровня капилляризации мышц после полугодовых тренировок и указывает на эффективность проведенных оздоровительных мероприятий. Одновременное снижение в условиях малых нагрузок величины эластического сопротивления артериальной системы также отвечает снижению сосудистой нагрузки ЛЖ.

Отметим, что реакция снижения (табл. 1, 2) величин Qs и Qm в основной изотонической части занятия при одновременном росте величин сосудистых сопротивлений также говорит об оптимизации адаптационных процессов гемодинамики в результате продолжительных занятий данным оздоровительным комплексом упражнений. В определенной мере такое снижение Qs и Qm связано с тем, что та же мышечная работа при выполнении комплекса упражнений IZO-Midle выполняется с помощью более привычных и проработанных локомоций, чем в начале занятий. Это, видимо, и снижает соответствующий локальный кровоток, а значит и полный центральный кровоток (табл. 1, 2).

Гемодинамическая рабочая постнагрузка левого желудочка сердца, определяемая величиной артериального импеданса (Za), достоверно снизилась после 6-месячных занятий по программе IZO-Midle на протяжении всех трех частей каждого оздоровительного занятия (табл. 1, 2). Соответственно снижению постнагрузки ЛЖ во всех частях занятия также произошло достоверное снижение сократимости левого желудочка сердца (Еs), указывающее на очевидную экономизацию реальных усилий ЛЖ при выбросе крови в аорту.

В таблицах 3 и 4 представлены усредненные показатели кардиогемодинамики, полученные при выполнениях комплекса фитнес-упражнений STEP1.

В табл. 3, 4 использованы данные непрерывного измерения ЧСС и выборочных измерений (в разные моменты выполнения упражнений STEP1) величин артериального давления, ударного объема крови и минутного кровотока. Также в табл. 3, 4 представлены показатели сосудистой нагрузки и сократимости левого желудочка сердца. Отметим, что длительности соответствующих третей занятия STEP1 практически те же, что и при занятиях комплексом IZO-Midle.

По прошествии 6 месяцев занятий по программе STEP1 (табл. 4) оказались достоверно сниженными величины ЧСС, систолического артериального давления эластического сопротивления (p < 0, 05) по сравнению с их значениями на каждой трети в начале занятий (табл. 3). При этом практически не изменились величины Pd и R, а также артериальный импеданс на основной трети занятия (табл. 3, 4). В то же время, наблюдается достоверное увеличение Es — эффективной сократимости миокарда (p < 0, 01) при занятиях этим комплексом по прошествии полугода.

Отметим имеющиеся отличия между срочными реакциями при долговременном выполнении рассматриваемых комплексов фитнес-упражнений. Наблюдаются достоверные превышения по величинам ЧСС, Ps, Qm, Ea при занятиях по комплексу STEP1 над IZO-Midle, что напрямую указывает на повышенную кардио-нагрузочность программы STEP1 над IZO-Midle.

После полугодовых регулярных занятий комплексами упражнений STEP1 и IZO-Midle по ряду показателей кардиогемодинамики в состоянии покоя (табл. 5, 6) произошли статистически значимые положительные изменения. Измерения производились в покое перед началом занятий в спортзале фитнес-центра. Величина ЧСС в покое в среднем снизилась в обеих группах. При этом в обеих группах наблюдается некоторое увеличение в покое величины ударного объема крови, а также снижение систолического и диастолического давлений.

Статистически достоверно (p < 0, 05) произошло (табл. 5, 6) снижение в обеих группах основных сосудистых сопротивлений: периферического (R) и эластического (Ea). Снижение периферического сопротивления указывает, в частности, на определенное увеличение уровня капилляризации мышц после полугодовых тренировок. Одновременное снижение в покое величины эластического сопротивления артериальной системы также ответственно за снижение сосудистой нагрузки ЛЖ.

Гемодинамическая рабочая постнагрузка левого желудочка сердца, определяемая величиной артериального импеданса (Za), достоверно снизилась во 2-й группе, при этом несколько (однако без статистической достоверности) возросла в 1-й группе испытуемых.

Следует отметить, что в начале полугодового периода занятий среднее систолическое давление, измеренное в ходе максимальной нагрузки при обоих видах занятий достоверно выше, чем по истечении полугода. Так, в статодинамической группе IZO-Midle: 154 ± 7, 5 и 146 ± 6, 6 мм рт. ст. (табл. 1, 2), — а в группе STEP1 эти величины составили соответственно: 175 ± 6, 3 и 171 ± 8, 5 мм рт. ст. (табл. 3, 4). Эти данные показывают достоверно более напряженный характер занятий степ-аэробикой по сравнению с набором изотонических упражнений аналогичной длительности.

Таким образом, положительный эффект влияния на адаптационные изменения свойств сердечно-сосудистой системы может быть достигнут в результате менее напряженных статодинамических упражнений (IZO-Midle) по сравнению с общепринятыми аэробными темповыми шаговыми занятиями (STEP1) за счет последовательных локальных статодинамических усилий, обеспечивающих должное закисление соответствующих мышечных групп.

Таблица 1. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса IZO-Midle в начальные дни занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	108, 2 ± 8, 5	116, 3 ± 10, 1	111, 8 ± 5, 2
Ps, мм рт. ст.	148, 7 ± 6, 0	154, 0 ± 7, 5	151, 1 ± 3, 3
Pd, мм рт. ст.	97, 8 ± 6, 3	103, 7 ± 8, 9	101, 2 ± 3, 9
Qs, мл	71, 6 ± 3, 3	114, 3 ± 5, 3	64, 9 ± 1, 3
Qm, л/мин	7, 8 ± 0, 9	13, 3 ± 0, 8	7, 2 ± 0, 2
Za, дин× с× см-5	90, 5 ± 2, 1	89, 4 ± 6, 6	92, 8 ± 1, 5
R, дин× с× см-5	1376 ± 116, 7	835, 0 ± 39, 4	1497, 3 ± 48, 4
Ea, дин× см-5	1817 ± 149, 2	1141, 6 ± 118, 4	2015, 5 ± 179, 0
Es, дин× см-5	11436 ± 1587, 0	13546, 0 ± 4164, 7	12687, 6 ± 1264, 5

Таблица 2. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса IZO-Midle после 6 месяцев занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	106, 1 ± 8, 3	112, 9 ± 9, 8	108, 6 ± 5, 1
Ps, мм рт. ст.	141, 4 ± 5, 2	146, 0 ± 6, 6	143, 5 ± 2, 9
Pd, мм рт. ст.	92, 1 ± 5, 4	97, 2 ± 7, 7	95, 1 ± 3, 4
Qs, мл	88, 3 ± 7, 4	93, 8 ± 11, 1	72, 6 ± 2, 4
Qm, л/мин	9, 4 ± 1, 5	10, 6 ± 1, 8	7, 9 ± 0, 4
Za, дин× с× см-5	84, 0 ± 1, 2	86, 5 ± 5, 5	86, 7 ± 1, 4
R, дин× с× см-5	1084 ± 133, 8	1003, 1 ± 138, 3	1301, 9 ± 60, 2
Ea, дин× см-5	1407 ± 114, 8	1336, 2 ± 216, 3	1705, 6 ± 156, 3
Es, дин× см-5	10368 ± 1593, 1	12605 ± 3556	11487 ± 1106

Таблица 3. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса STEP1 в начале занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	117, 2 ± 4, 2	142, 7 ± 5, 5	107, 8 ± 3, 1
Ps, мм рт. ст.	154, 2 ± 9, 3	175, 1 ± 6, 3	153, 0 ± 1, 3
Pd, мм рт. ст.	88, 8 ± 8, 5	108, 0 ± 12, 6	81, 4 ± 3, 0
Qs, мл	88, 2 ± 7, 2	113, 2 ± 10, 0	106, 4 ± 1, 3
Qm, л/мин	10, 4 ± 1, 9	16, 3 ± 1, 9	11, 5 ± 0, 65
Za, дин× с× см-5	92, 6 ± 6, 8	90, 7 ± 7, 3	89, 2 ± 1, 9
R, дин× с× см-5	1042, 6 ± 169, 8	782, 6 ± 117, 1	889, 8 ± 118, 2
Ea, дин× см-5	1911, 6 ± 177, 1	1769, 7 ± 251, 5	1696, 8 ± 133, 0
Es, дин× см-5	7973 ± 1306	12383 ± 3978	5787, 0 ± 414, 5

Таблица 4. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса STEP1 после 6 месяцев занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	112, 1 ± 3, 6	136, 5 ± 4, 8	103, 1 ± 3, 0
Ps, мм рт. ст.	144, 9 ± 8, 8	170, 9 ± 8, 5	143, 8 ± 1, 2
Pd, мм рт. ст.	90, 3 ± 7, 0	106, 4 ± 10, 9	84, 6 ± 3, 1
Qs, мл	87, 4 ± 6, 9	111, 3 ± 9, 6	104, 8 ± 1, 2
Qm, л/мин	9, 9 ± 0, 8	15, 3 ± 1, 7	10, 8 ± 0, 6
Za, дин× с× см-5	86, 0 ± 3, 3	90, 7 ± 6, 7	83, 3 ± 0, 7
R, дин× с× см-5	1053, 6 ± 174, 6	806, 7 ± 105, 1	909, 9 ± 118, 8
Ea, дин× см-5	1533, 1 ± 144, 5	1656 ± 360, 7	1354, 5 ± 138, 4
Es, дин× см-5	9075 ± 1553	13040 ± 5012, 2	6816, 8 ± 641, 1

Таблица 5. Занятия по программе STEP1 (данные покоя)

Показатель	до	После 6 месяцев
ЧСС, уд/мин	71, 2 ± 10, 63	67, 64 ± 10, 90
Ps, мм рт. ст.	123, 2 ± 20, 93	120, 90 ± 19, 31
Pd, мм рт. ст.	84, 6 ± 14, 55	79, 2 ± 12, 12
Qs, мл	60, 9 ± 12, 09	66, 85 ± 12, 65
Qm, л/мин	4, 34 ± 0, 92	4, 52 ± 1, 09
Za, дин× с× см-5	96, 2 ± 9, 4	99, 6 ± 11, 5
R, дин× с× см-5	1957 ± 407, 2	1763 ± 404, 4
Ea, дин× см-5	1376 ± 215, 1	1263 ± 185, 4

Таблица 6 Занятия по программе IZO-Midle (данные покоя)

Показатель	до	После 6 месяцев
ЧСС, уд/мин	70, 4 ± 8, 2	64, 3 ± 8, 0
Ps, мм рт. ст.	121, 1 ± 10, 3	116, 2 ± 19, 6
Pd, мм рт. ст.	79, 1 ± 13, 5	76, 5 ± 13, 2
Qs, мл	62, 2 ± 11, 7	66, 8 ± 12, 2
Qm, л/мин	4, 5 ± 0, 9	4, 41 ± 0, 9
Za, дин× с× см-5	97, 7 ± 9, 7	89, 1 ± 8, 5
R, дин× с× см-5	1833 ± 258	1689 ± 245
Ea, дин× см-5	1352 ± 302	1149 ± 291

 

Сила

Под силой понимают способность человека преодолевать внешнее сопротивление за счет активности мышц.

По В. М. Зациорскому (1966) сила человека зависит от:

— интенсивности напряжения мышц;

— угла тяги мышцы;

— разминки.

Педагоги выделяют виды силовых качеств — максимальная сила, скоростная сила, силовая выносливость, взрывную силу, стартовую силу, динамическую силу, статическую силу, эксцентрическая сила. Разумеется, творческие возможности педагогов этим не исчерпываются и можно придумать еще не одну сотню проявления силы, например, в цикле движения во всех видах спорта, что обычно обзывают специальной силой.

С точки зрения биологии и развития силы, в долгосрочной перспективе, максимальное проявление силы зависит от:

— количества мышечных волокон;

— количества миофибрилл в каждом мышечном волокне.

Срочное проявление силы зависит от управления МВ и активности ферментов мышечных волокон.

Центральная нервная система имеет в коре двигательные зоны с нейронами иннервирующими мотонейроны спинного мозга, а те иннервируют мышечные волокна определенную мышцу.

Увеличение силы тяги мышцы связано с рекрутированием двигательных единиц (ДЕ). Каждый двигательный мотонейрон спинного мозга иннервирует множество мышечных волокон, поэтому совокупность «мотонейрон — группа иннервируемых им мышечных волокон», называется двигательная единица.

Каждая двигательная единица имеет свой порог активации (возбуждения) и максимальную частоту. Поэтому при увеличении силы тяги происходит рекрутирование сначала низкопороговых ДЕ, а затем все более высокопороговых ДЕ. При достижении максимальной частоты импульсации мотонейрона мышечные волокна функционируют в режиме тетануса.

У В. М. Зациорского (1966) рассматривается механизм синхронизации работы ДЕ, эту точку зрения сейчас можно рассматривать как ошибку интерпретации физиологических данных. ДЕ работают практически в режиме «все или ничего», иначе говоря, в режиме гладкого тетануса, поэтому нечего синхронизировать. Внутримышечная координация в основном связана с рекрутированием ДЕ с разным порогом активации.

Активность ферментов мышечного волокна зависит от температуры, степени закисления, концентрации адреналина и норадреналина в крови. Этот эффект достигается с помощью разминки (вводной части тренировочного занятия).

Таким образом, срочный механизм управления силой связан с физиологическим законом рекрутирования ДЕ. Способность человека рекрутировать ДЕ существенно различается у мужчин и женщин, молодых и пожилых людей и представителей различных видов спорта. Поддается тренировке с проявлением максимальных силовых возможностей.

Быстрота

Быстроты как физического явления в природе не существует, это обобщающее понятие всех спортивных явлений, которые могут быть описаны как быстрые. Например, различают быстроту простой и сложной двигательной реакции. Эти явления к физике не имеют никакого прямого отношения. А вот скорость сокращения мышцы, темп движений являются физическими явлениями.

С точки зрения биологии скорость сокращения мышцы зависит от:

— внешнего сопротивления, в соответствии с законом «сила-скорость» Хилла;

— мышечной композиции;

— максимальной силы.

Темп зависит как от скорости одиночного сокращения, так и от скорости расслабления мышц антагонистов. Скорость расслабления зависит от мощности работы кальциевых насосов, а те, в свою очередь, от массы сарколемальных митохондрий.

Выносливость

Под выносливостью понимают способность спортсмена выполнять заданное физическое упражнение без потери мощности, преодолевая утомление.

Педагоги различают общую и специальную выносливость.

Биологи (Н. И. Волков) рассматривают проявление выносливости в зависимости от разных типов энергообеспечения мышечной деятельности и сторон ее проявления:

— алактатная мощность, эффективность и емкость;

— анаэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

— аэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

— мощность липолиза, эффективность и емкость.

Алактатная мощность зависит от мышечной массы, которая предопределяет запасы АТФ и КрФ, т. е. скоростную и силовую выносливость.

Анаэробная гликолитическая мощность зависит от массы и буферных свойств гликолитических мышечных волокон, окислительных МВ и крови.

Аэробная гликолитическая мощность зависит от массы митохондрий в окислительных и промежуточных мышечных волокнах.

Мощность липолиза зависит от массы митохондрий в окислительных мышечных волокнах.

Надо заметить, что эти представления были прогрессивными в 60–80-е годы, поскольку позволяли внедрять биологическое знание в теорию и практику физического воспитания. В XXI веке эти представления выглядят слишком примитивными. Представлять организм человека в виде пробирки, в которой крутятся шестеренки четырех метаболических процессов некорректно. Модель организма человека (спортсмена) должна быть сложнее. Сейчас она должна, как минимум, включать совокупность мышц пояса верхних и нижних конечностей в каждой мышце надо предусмотреть наличие мышечных волокон разного типа. Сердечнососудистую и дыхательную системы. Блок управления работой этих систем.

При рассмотрении процессов энергообеспечения на более сложной моделе существенно меняются представления о построении тренировочного процесса. В дальнейшем эти особенности будут рассмотрены более подробно.

Гибкость

Под гибкостью понимают подвижность в суставах. Различают пассивную и активную гибкость, а также анатомическую. Ограничения подвижности могут быть анатомическими, физиологическими и морфологическими.

Анатомические ограничения связаны с упором в кости или мышцы.

Физиологические ограничения связаны с тонусом растягиваемых мышц и рефлексом на растяжение.

Морфологические ограничения связаны с длиной миофибрилл в мышечных волокнах. Миофибриллы имеют разную длину и самые короткие ограничивают подвижность в суставе. Для увеличения подвижности следует разрывать самые короткие миофибриллы.

Новое методическое направление — стретчинг, основано на понимании основных физиологических законов. При растягивании мышцы возникает рефлекс на растяжение. Чем быстрее растягивается активная мышца тем сильнее она сопротивляется благодаря рекрутированию большего числа ДЕ. Поэтому маховые резкие движения приводят к разрывам активных машечных волокон или их миофибрилл. Для снижения травмирующего эффекта в стретчинге предлагают выполнять растяжение легкими рывками с очень маленькой амплитудой. В этом случае рефлекс на растяжение срабатывает, механические нагрузки малы и травм не возникает.

Ловкость

Под ловкостью понимают способность человека рационально строить свои двигательные действия в изменяющихся условиях внешней и внутренней среды. В тех случаях, когда внешние условия стабильны, то говорят о координационных способностях.

С точки зрения физики ловкость конечно нельзя рассматривать как физическое качество. Эту проблему следует рассматривать с позиции технической подготовки спортсмена, проблемы формирования двигательных навыков.

Заключение

Развитие физических качеств не возможно, это бессмысленно. Развитию подлежат структуры клеток организма спортсменов. Для увеличения проявления силы и скорости сокращения мышц нужно заняться гиперплазией миофибрилл, а для увеличения мощности и продолжительности работы следует увеличить гиперплазию митохондрий.

Следовательно, для роста физических возможностей есть два основных пути — рост массы миофибрилл и митохондрий. Остальные факторы также имеют значение, например, масса гликогена и жира в мышечных волокнах, доставка кислорода к мышечным волокнам.

 

Биологически целесообразная классификация нагрузок

ПечатьDOCPDF

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

Классификация явлений может выполняться по внешним (не существенным) признакам и по смыслу (существенным). В настоящее время имеется множество классификаций физических упражнений по внешним признакам: циклические и ациклические; алактатные, гликолитические, смешанные, аэробные; максимальные, субмаксимальные, большой и умеренной мощности и др.

В ТФП при выполнении классификации упражнений с точки зрения их нагрузки на органы в качестве классификационного признака следует выбрать объем и-РНК, обуславливающий процесс гиперплазии определенных органелл в клетках органов, которые наиболее активно функционируют во время упражнения и периода восстановления. Для решения этой задачи необходимо иметь концептуальную и математическую модель организма человека.

Концептуальная модель необходима для умозрительного (мысленного) имитационного моделирования (УИМ) хода адаптационных процессов, для качественной оценки результатов воздействия физического упражнения на системы, органы, на клеточные структуры, а также количественной экспертной оценки степени такого воздействия. (Учеба в ИФК — это есть подготовка квалифицированных экспертов). Математическая модель должна использоваться как критерий истинности умозаключений. Таким образом, ТФП должна включать методику оценки степени влияния физических упражнений на системы и органы, то есть классификацию степени воздействия основных видов физических упражнений на системы и органы спортсмена, а также доказательство адекватности мышления, благодаря применению математического имитационного моделирования и результатов прямых измерений, взятых из исследований смежных, биологических наук.

Методика оценки влияния физического упражнения на ход адаптационных процессов включает:

1) Мысленную модель организма человека, объединяющую знания по анатомии, биохимии, гистологии, физиологии и биомеханике, конкретную информацию о данном спортсмене.

2) Полное описание упражнения: интенсивность, продолжительность, интервал отдыха между подходами, количество серий упражнений.

3) Мысленную имитацию упражнений, то есть описание хода биохимических и физиологических процессов.

4) Экспертная оценка количества образованной и-РНК в различных клетках с учетом специфики их влияния на синтез определенных органелл.

Приведем пример анализа физического упражнения. Предположим выполняется упражнение с максимальной алактатной мощностью (МАМ), интенсивность — 100 %, до снижения мощности на 10 %; интервал активного (5 % МАМ) отдыха — 30 секунд; этот цикл повторяется три раза.

Максимальная интенсивность требует рекрутирования в основных мышечных группах рекрутирования всех ДЕ. Во всех МВ начинается расход АТФ на мышечное сокращение. В ходе сокращения и расслабления запасы АТФ пополняются пополняются за счет КрФ, поэтому длительность упражнения до отказа зависит от соотношения в цикле движения периодов сокращения и расслабления. Известно, что длительность изометрического напряжения мышцы не превышает 6 с, педалирование на велоэргометре с сопротивлением 130 Н составляет 7, 6 с, с сопротивлением 55 Н — 10 с, без сопротивления — 25 с.

Запасы КрФ определяют продолжительность выполнения упражнения и при снижении запасов до 50 % мощность резко снижается. В МВ образуется свободный креатин и неорганический фосфат (Ф). Это стимулирует анаэробный гликолиз в БМВ и аэробный гликолиз в ММВ, поэтому по ходу упражнения и в интервалах отдыха запасы КрФ пополняются, однако не полностью, поскольку мощность этих процессов в 2–3 раза меньше максимальной мощности энергообеспечения мышечного сокращения.

Повторное упражнение выполняется с меньшей мощностью, отказ происходит при большем исчерпании запасов КрФ. В БМВ образуется лактат и Н добавляются к уже накопленному, выходят в кровь, ионы Н взаимодействуют с буферными системами крови, что вызывает образование неметаболического СО₂, который действует на хеморецепторы сосудов (приводит к их расширению), каротидных тел и дыхательного центра (приводит к усилению дыхания и активизации работы сердца).

За три цикла (упражнение — интервал отдыха) свободный креатин и повышенная концентрация ионов Н будут сохраняться в клетках БМВ 100–120 с. В это время Кр и Н проникают в ядра. Кр активизирует деятельность ядерных митохондрий, ускоряет транскрипцию, Н вызывает либерализацию мембран, разрывает электростатические связи в белковых молекулах, в том числе и в ДНК, все это облегчает доступ к наследственной информации гормонов. Следовательно, в ходе такой серии и в течении 60 с после нее идет активный синтез РНК. В дальнейшем это обеспечивает синтез миофибрилл, саркоплазматического ретикулума. Продолжительность жизни и-РНК ограничивается минутами, поэтому для поддержания образования и-РНК необходимо выполнять несколько серий упражнений.

В ОМВ уже после первого упражнения интенсифицируются аэробные процессы, поэтому в них имеется свободный Кр, однако концентрация ионов Н минимальна, поскольку аэробные процессы сопряжены с поглощением ионов Н. Поэтому в ММВ не могут активизироваться процессы транскрипции.

За время упражнения в БМВ и в крови накопится достаточно большое количество ионов Н и лактата, однако этот процесс будет продолжаться и после серии, поскольку ресинтез КрФ в БМВ будет идти за счет анаэробного гликолиза.

Для определения степени воздействия, описанной тренировки на образование и-РНК, следует учитывать, что любое физическое упражнение в той или иной степени вовлекает в работу все системы и органы, однако известно, что наиболее интенсивно функционируют скелетные мышцы, сердечно-сосудистая, дыхательная, эндокринная системы. В каждой клетке органов этих систем можно выделить три основные (с точки зрения активности в выполнении физического упражнения) системы органелл:

1) Миофибриллы с саркоплазматическим ретикулумом.

2) Митохондриальные системы, миоглобин и коррелирующая с массой этих органелл капилляризация мышечного волокна.

3) Энергетические ресурсы клетки, и прежде всего гликоген.

С учетом этих замечаний предлагается классификационная таблица. Она содержит «графы»: орган, клетка, органелла, упражнение. В графе «орган» перечислены все основные органы, обеспечивающие физическую активность. В списке отсутствует ЦНС, так как предполагается, что упражнения выполняются с использованием автоматизированного двигательного навыка, а также предлагается рассматривать проблемы адаптации структур ЦНС в теории технической подготовки. В графе «клетка» указаны названия клеток соответствующих органов систем. Заметим, что при активации мышцы сердца в сократительном акте участвуют все его клетки-миокардиоциты, иная ситуация возникает при активации диафрагмы или скелетных мышц. Для этих органов предлагается более детальная классификация по видам мышечных клеток (быстрые, медленные и промежуточные), с учетом известного правила рекрутирования мышечных волокон. Сложности возникают при классификации нагрузок, влияющих на эндокринную и иммунную системы. Эти системы имеют множество органов со своими специфическими реакциями на физические упражнения. Чтобы классификация была удобной для практического использования, решили объединить две системы. При этом руководствовались следующим: физические упражнения способствующие гипертрофии и митозу клеток органов (желез) эндокринной системы, должны активизировать размножение стволовых клеток в костном мозге, а также в других органах иммунной системы.

Такая связь необходима, поскольку повышение функциональных возможностей эндокринной системы создает благоприятный фон для хода анаболических процессов во всех тканях, в том числе и в органах иммунной системы. Для достижения определенности в мышлении в качестве объекта умозрительного моделирования (или математического) были взяты надпочечники — железы, в клетках которых в эндоплазматической сети вырабатывается около 50 гормонов, среди которых кортикостероиды (ответственны за адаптацию к воздействиям окружающей среды), андрогены и эстрогены (обладают анаболическим эффектом). Гипотоламо-гипофизарно-надпочечниковая система ответственна за развитие общего адаптационного синдрома.

Проведем классификацию физических нагрузок на клетки органов при выполнении физического упражнения: (И = 100 %; П = 10 с; ИО = 30 с)× 3 раза.

Заполним классификационную таблицу. Сердце в таком упражнении функционирует с максимальной ЧСС только после второго подхода. Удерживается такое состояние в интервале отдыха, при выполнении третьего упражнения и еще до 60-й с отдыха после серии. Следовательно, с максимальной ЧСС сердце функционирует 110 с. При максимальной ЧСС наблюдается «дефект» диастолы, то есть кровь поступающая в миокард во время диастолы из-за малого времени ее не успевает принести столько кислорода, чтобы обеспечить полностью кислородный запрос миокарда. Гипоксия ведет к развитию анаэробного гликолиза, появлению в миокардиоцитах как свободного Кр так и увеличению концентрации ионов Н, следовательно, должна интенсивнее пойти транскрипция с образованием РНК. Это дает основание к записи в первой строке таблицы — продолжительность (П) образования и-РНК 110 с для последующего синтеза миофибрилл и саркоплазматического ретикулума в миокардиоцитах.

Эффективность упражнения — это степень влияния внутренних процессов на образование и-РНК и разрушение ионами Н органелл клетки. Эффективность может изменяться в диапазоне от 1 (максимально эффективное упражнение для данной органеллы) до — 1 (максимально деструктивное воздействие ионов водорода на органеллы клетки).

В нашем случае можно принять эффективность равную 1 только 110 с упражнения. Результат (Р) выполнения такой тренировки будет равен:

Р = П× Э = 110× 1 = 110 с.

Митохондрии в сердце интенсивно «дышат» в ходе всего упражнения — 180 с. Однако эффективность упражнения, то есть гиперплазия митохондрий в миокардиоцитах прямо связана со степенью гиперплазии миофибрилл.

Поэтому предлагается вписать в таблицу только то время, которое было полезно для гиперплазии миофибрилл. Учитывая такую тесную завязку между структурными перестройками, можно упростить таблицу и в строке напротив сердца оставить только одну строчку (в графе органелла) — МФ + СПР + МХ + МГ + К, то есть тренировка для увеличения степени гиперплазии мофибрилл в миокардиоцитах неизбежно в дальнейшем вызовет (согласно теории симморфоза) гиперплазию других структур: саркоплазматического ретикулума, митохондрий, миоглобина, капилляров и др. Гликоген в миокардиоцитах тратится, но при появлении лактата в крови экзогенный источник энергии имеет преимущественное значение.

Следовательно запишем, что сердце интенсивно функционировало 180 с, эффективность затрат гликогена в сердце равна 0, как и результат воздействия. Учитывая то, что аналогичная ситуация будет в большинстве случаев тренировочных упражнений упростим таблицу В новой таблице исключим строку «Гликоген» в графе «Органелла».

Диафрагма, как и сердце, функционирует с максимальной интенсивностью 110 с, гипоксического состояния в МВ-1 (регулярно рекрутируемых МВ) не возникает. Поэтому запишем в строке МФ + СПР: продолжительность — 180 с, эффективность — 0 (так как не имеется в саркоплазме повышенной концентрации ионов Н), результат — 0; в строке МХ+МГ+К: продолжительность — 180 с, эффективность — 0 (так как видимо имеется полное соответствие между количеством миофибрилл и массой митохондрий), результат — 0; в строке гликоген: продолжительность 180 с, эффективность — 0 (так как используется глюкоза и лактат крови), результат — 0.

Несколько иначе идут процессы в МВ-2 диафрагмы, которые рекрутируются только при около- или максимальной легочной вентиляции. В связи с тем, что эти МВ-2 редко активируются, мощность окислительного фосфорилирования пирувата меньше скорости его продукции в ходе гликолиза. Поэтому в МВ-2 создаются условия (Кр и Н) необходимые для гиперплазии миофибрилл и митохондрий, накопления гликогена, тогда можно записать для МФ, МХ, и гликогена: П = 110 с, Э = 1; Р = 110 с.

Эндокринная система (надпочечники) при максимальной физической активности выбрасывает в кровь предельное количество гормонов, поэтому в таблицу записываем чистое время трех упражнений П = 3× 10 с = 30 с, а эффективность

определяем из простой формулы Э = И× И = 1× 1 = 1 (в другом случае, например при интенсивности упражнения на уровне МПК или 0, 4 эффективность составит Э = 0, 4× 0, 4 = 0, 16).

Квадратическая зависимость хорошо описывает связь между мощностью упражнения и концентрацией гормонов в крови (например, адреналина или норадреналина).

В мышцах, выполняющих механическую работу с максимальной физиологической активностью, с ритмическим сокращением и расслаблением мышц имеется хорошее кровоснабжение (сердцу помогает мышечный насос), поэтому в ОМВ после снижения концентрации КрФ интенсифицируется окислительное фосфорилирование, благодаря которому метаболизируются (в воду) как собственные ионы Н, так и поступающие из крови. В ПМВ возможно некоторое накопление ионов водорода, а в ГМВ в ходе упражнения и, особенно, в интервалах отдыха. Напомним, что и-РНК должна активно образовываться лишь при сочетании высоких концентраций в МВ свободных Кр и Н, поэтому в таблицу можно записать: МФ + СПР ММВ П = 180 с, Э = 0, Р = 0;
МФ + СПР ПМВ П = 180 с, Э = 0, 5, Р = 90 с; МФ БМВ П = 180 с, Э = 1, Р = 180 с.

В ММВ митохондрии могут образовываться только около новых миофибрилл, поэтому записываем МХ + МГ + К ММВ П = 180 с,
Э = 0, Р = 0. В ПМВ можно записать: П = 180 с, Э = 1, Р = 180 с.

В ГМВ резко возрастает концентрация Н, что, как известно, приводит к набуханию митохондрий, исчезновению крист, потере функциональных возможностей, поэтому следует записать так: П = 180 с, Э = − 0, 5 (так как степень закисления еще не предельная), Р = − 90 с. Из этой записи видно, что упражнение должно отрицательно сказаться на аэробных возможностях БМВ.

Гликоген — субстрат метаболизма во всех МВ, поэтому он тратится, и в ходе восстановления можно ожидать сверхвосстановления.

Таким образом, заполненная таблица показывает, какие системы и органы задействованы в работе и какова степень воздействия, обеспечивающая образование и-РНК, наличие которой обеспечит в ходе восстановления развитие долгосрочных адаптационных процессов (сверхвосстановления), гиперплазию органелл в клетках.

Для приобретения навыков умозрительного имитационного моделирования (физиологического мышления) необходимо регулярно упражняться. В качестве критерия могут выступать некоторые экспериментальные данные из спортивной физиологии или биохимии, но такое сравнение требует значительного количества информационного материала, поэтому большими перспективами и возможностями обладает математическое имитационное моделирование, в ходе которого удается проследить за большинством биохимических и физиологических процессов как в отдельных МВ, так и в мышце в целом.

 

Рекомендуемые упражнения

Силовые упражнения можно выполнять не до отказа, например можно поднять груз 20–40 раз, а спортсмен его поднимает только 10–15 раз. В этом случае не возникает локального утомления, нет сильного закисления мышц, поэтому при многократном повторении с достаточным интервалом отдыха для устранения образующейся молочной кислоты. Возникает ситуация стимулирующая развитие митохондриальной сети в ПМВ и некоторой части ГМВ. Следовательно, околомаксимальное анаэробное упражнение дает вместе с паузами отдыха аэробное развитие мышц.

Высокая концентрация Кр и умеренная концентрация ионов водорода могут существенно изменить массу миофибрилл в промежуточных и некоторых гликолитических мышечных волокнах. В окислительных мышечных волокнах существенных изменений не происходит, поскольку в них не накопливаются ионы водорода, поэтому не происходит стимуляции генома, затруднено проникновение анаболических гормонов в клетку и ядро. Масса митохондрий при выполнении упражнений предельной продолжительности расти не может, поскольку в промежуточных и гликолитических МВ накапливается значительное количество ионов водорода, которые стимулируют катаболизм в такой степени, что он превышает мощность процессов анаболизма.

Сокращение продолжительности выполнения упражнения субмаксимальной анаэробной мощности устраняет негативный эффект упражнений этой мощности.

Таким образом, упражнения субмаксимальной анаэробной мощности, выполняемые до отказа, приводят к чрезмерно большому закислению мышц, полэтому снижается масса миофибрилл и митохондрий в промежуточных и гликолитических мышечных волокнах, а при выполнении этих упражнений до легкого утомления (закисления) мышц, в интервалах отдыха активизируется окислительное фосфорилирование в митохондриях промежуточных и части гликолитических мышечных волокнах, что в итоге прведет к росту массы митохондрий в них.

Аэробные упражнения

Мощность нагрузки в этих упражнениях такова, что энергообеспечение рабочих мышц может происходить (главным образом или исключительно) за счет окислительных (аэробных) процессов, связанных с непрерывным потреблением организмом и расходованием работающими мышцами кислорода. Поэтому мощность в этих упражнениях можно оценивать по уровню (скорости) дистанционного потребления О₂. Если дистанционное потребление О₂ соотнести с предельной аэробной мощностью у данного человека (т. е. с его индивидуальным МПК), то можно получить представление об относительной аэробной физиологической мощности выполняемого им упражнения. По этому показателю среди аэробных циклических упражнений выделяются пять групп (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990):

1. Упражнения максимальной аэробной мощности (95–100 % МПК).

2. Упражнения околомаксимальной аэробной мощности (85–90 % МПК).

3. Упражнения субмаксимальной аэробной мощности (70–80 % МПК).

4. Упражнения средней аэробной мощности (55–65 % МПК).

5. Упражнения малой аэробной мощности (50 % от МПК и менее).

Представленная здесь классификация не соответствует современным представлениям спортивной физиологии. Верхняя граница — МПК не соответствует данным максимальной аэробной мощности, поскольку зависит от процедуры тестирования и индивидуальных особенностей спортсмена. В борьбе важно оценить аэробные возможности мышц пояса верхних конечностей, а в дополнение к этим данным следует оценить аэробные возможности мышц нижних конечностей и производительность сердечно-сосудистой системы.

Аэробные возможности мышц принято оценивать в ступенчатом тесте по мощности или потреблению кислорода на уровне анаэробного порога.

Мощность МПК выше у спортсменов с большей долей в мышцах гликолитических мышечных волокон, которые могут постепенно рекрутироваться для обеспечения заданной мощности. В этом случае, по мере подключения гликолитических мышечных волокон, увеличения закисления мышц и крови, испытуемый начинает подключать к работе дополнительные мышечные группы, с еще не работавшими окислительными мышечными волокнами, поэтому растет потребление кислорода. Ценность такого увеличения потребления кислорода минимальна, поскольку существенной прибавки механической мощности эти мышцы не дают. Если окислительных МВ много, а ГМВ почти нет, то мощность МПК и АнП будут почти равны.

Ведущими физиологическими системами и механизмами, определяющими успешность выполнения аэробных циклических упражнений, служат функциональные возможности кислородтранспортной системы и аэробные возможности рабочих мышц (Аулик И. В., 1990, Коц Я. М., 1990).

По мере снижения мощности этих упражнений (увеличение предельной продолжительности) уменьшается доля анаэробного (гликолитического) компонента энергопродукции. Соответственно снижаются концентрация лактата в крови и прирост концентрации глюкозы в крови (степень гипергликемии). При упражнениях длительностью в несколько десятков минут гипергликемии вообще не наблюдается. Более того, в конце таких упражнений может отмечаться снижение концентрации глюкозы в крови (гипогликемия). (Коц Я. М., 1990).

Чем больше мощность аэробных упражнений, тем выше концентрация катехоламинов в крови и гормона роста. Наоборот, по мере снижения мощности нагрузки содержание в крови таких гормонов, как глюкагон и кортизол, увеличивается, а содержание инсулина уменьшается (Коц Я. М., 1990).

С увеличением продолжительности аэробных упражнений повышается температура тела, что предъявляет повышенные требования к системе терморегуляции (Коц Я. М., 1990).

Спортивная адаптология

ПечатьDOCPDF

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

Развитие науки приводит к появлению моделей объекта исследования, с помощью которых познаются новые свойства или разрабатываются инновационные технологии, создается теория. Для построения ТФП необходимо построить модель идеальной клетки, мышечного волокна, мышцы, нервно-мышечного аппарата, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, эндокринной и иммунной, пищеварительной.

Идеальная клетка

Все клетки животных устроены в первом приближении одинаково. Клетка, например, мышечное волокно имеет мембрану — сарколемму. В саркоплазме имеются все обычные органеллы и многочисленные ядра (мышечное волокно — многоядерная клетка). Специфическими органеллами являются миофибриллы.

Структурными компонентами клетки являются:

— плазма, прозрачная жидкость с включением белков в виде ферментов метаболизма углеводов, аминокислот, жиров (липидов) и др. веществ, а также тРНК. В плазме происходит с помощью рибосом и полирибосом строительство новых органелл.

— мембраны клетки состоят из жира (40 %) и белка (60 %). Белковые включения выполняют функции: белков-переносчиков, белков-ферментов, рецепторов, структурной основы.

— митохондрии — энергетические станции клетки, занимаются ресинтезом молекул АТФ с помощью окислительного фосфорилирования. Они потребляют кислород, углеводы, жиры и выделяют углекислый газ, воду, и ресинтезированные молекулы АТФ. Продукты метаболизма также могут проникать через мембраны митохондрий цитоплазму.

— эндоплазматическая сеть — совокупность мембран, трубочек, вакуолей. Различают гранулярную и гладкую эндоплазматическую сеть. В гранулярной ЭПС происходит синтез мембранных белков и др. компонентов клетки. Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов, хорошо развита в клетках эндокринной системы. Возможна связь и с синтезом гликогена.

— комплекс Гольджи — сеть мембран, выполняющих секреторную функцию.

— лизосомы — шаровидные структуры, содержащие гидролитические ферменты (протеиназы, глюкозидазы, фосфатазы, нуклеазы, липазы). Лизосомы участвуют в процессах внутриклеточного переваривания. Особенно активным становятся лизосомы при закислении клетки, увеличении концентрации ионов водорода.

— рибосомы — элементарные аппараты синтеза белков.

— микротрубочки — фибриллярные образования, выполняют роль каркасных структур.

— глобулы гликогена — запас углеводов в клетке.

— капельки жира — запас жира в клетке.

— ядро — система генетически детерминации синтеза белка. Включает хроматин, ядрышки, кариоплазму и ядерную оболочку. Хроматин содержит ДНК, здесь образуются иРНК, в ядрышках образуется рибосомальная рРНК.

После выяснения структуры клетки можно рассмотреть физиологические процессы в клетке. С точки зрения теории физической подготовки интерес представляют процессы катаболизма и анаболизма.

Анаболизм обеспечивается ДНК и полирибосомами, активизируется анаболизм с помощью стероидных гормонов. Для физического развития особенно важны соматотропин (гормон роста) и тестостерон. Стероидные гормоны проникают только в активные клетки.

Катаболизм в клетке обеспечивается лизосомами. Они становятся особенно активными при закислении клетки — появлении в них ионов водорода. В этом случае увеличиваются поры в мембранах, ускоряются как процессы диффузии, так и активного транспорта.

Таким образом, физическое развитие активных клеток обеспечивается повышением концентрации стероидных гормонов в крови, при минимизации катаболизма (закисления крови). Для тренера появляется первые принципы построения тренировочного процесса:

1. Управление активностью ЦНС и мышц обеспечивается управление эндокринной системой (концентрацией стероидных гормонов — соматотропина и тестостерона в организме спортсменов).

2. Управление концентрацией гормонов в крови приводит к адаптационным перестройкам в мышечных волокнах (росту миофибрилл и митохондрий).

Эндокринная система

Эндокринная система включает несколько желез: гипофиз, шишковидная, надпочечники, гонады, поджелудочная и др. При выполнении физических упражнений в коре головного мозга возникает психическое напряжение (стресс), что вызывает активизацию гипоталамуса и активизацию работы гипофиза. Передняя доля гипофиза выделяет в кровь соматотропин, тиреотропин, АКТГ, фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинезирующий (ЛГ) гормоны.

Соматотропин (гормон роста) — проникая в мышечные волокна стимулирует синтез миофибрилл, активизируется синтез в сухожилиях и костной ткани.

ФСГ, ЛГ — активизируют гонады, что ведет к выделению в кровь тестостерона, который в мышечных волокнах активизирует синтез миофибрилл.

Хорошо известно, что концентрация соматотропина и тестостерона растет при выполнении силовых, скоростно-силовых и скоростных упражнений, а также от массы активных мышц. Поэтому развитие мышечных волокон наиболее интенсивно происходит при выполнении предельных и околопредельных по психическому напряжению упражнений при минимизации степени закисления (катаболизма) МВ.

Отсюда следует следующий педагогический принцип спортивной тренировки:

3. Наиболее эффективными (стрессорными) являются физические упражнения, выполняемые с предельным или околопредельным психическим напряжением (интенсивностью).

Иммунная система

Иммунная система включает костный мозг, тимус, лимфатические узлы и др. Костный мозг отвечает за строительство форменных элементов крови. Важнейшими факторами нормализации функционирования костного мозга являются тестостерон и витамин В12. Поэтому стрессорные нагрузки являются стимуляторами активности и развития костного мозга, а значит иммунной системы.

Мышца

Мышца состоит из мышечных волокон. Мышечные волокна принято классифицировать на быстрые и медленные. Определить мышечную композицию можно с помощью биопсии. Делают биопсию из латеральной головки четырехглавой мышцы бедра. Кусочек мышечной ткани быстро замораживают, потом делают тонкие срезы и обрабатывают химически по определенной технологии. Обычно определяют активность миозиновой АТФазы — фермента разрушающего молекулу АТФ. Затем смотрят поперечные срезы мышечных волокон и видят окраску — черные, серые и белые МВ. Подсчитывают долю на определенной поверхности или из 200 единиц МВ одинаковой окраски. Эта мышечная композиция наследуется. Нельзя практически существенно менять АТФазную активность МВ. В экспериментах с электромиостимуляцией временно можно изменять АТФазную активность, но практического значения эти эксперименты пока не имеют.

Важно отметить, что каждая мышца имеет свою собственную унаследованную мышечную композицию, поэтому взятие биопсии из одной мышцы не может дать полной картины одаренности спортсмена. Педагогическое наблюдение и тестирование может дать более полную информацию о таланте спортсмена, чем лабораторное обследование. Например, набор тестов для легкоатлетов — прыжок с места на двух ногах, многоскоки с ноги на ногу, метание ядра вперед и назад, метание гранаты, позволят в сравнении с нормами оценить одаренность различных мышечных групп у данного спортсмена. Если большинство мальчиков 11–12 лет прыгает в длину с места на 200 см, а один из них прыгнул на 250 см, то нет сомнений, что этот мальчик имеет в мышцах разгибателях суставов ног высокий процент быстрых МВ.

Существует способ классификации МВ по другим ферментам. Особый интерес представляет классификация МВ по активности ферментов митохондрий. В этом случае говорят об окислительных, промежуточных и гликолитических МВ. Эта мышечная композиция не наследуется, поскольку окислительные мышечные волокна легко превращаются в гликолитические при прекращении тренировок. Митохондрии разрушаются, стареют и через 20 дней от 100 % остается только 50 % и т. д. Спортивная форма теряется без тренировок очень быстро.

Мышечное волокно имеет специфические органеллы — миофибриллы. Миофибриллы у всех животных одинаковые по строению и различаются только по длине (количеству саркомеров). Поперечное сечение всех миофибрилл одинаковое. Поэтому сила сокращения мышечного волокна зависит от количества миофибрилл в нем.

Саркомер — последовательный компонент миофибриллы, состоит из нитей актина и миозина. Из миозина выходят веточки с головками. Головка миозина является одновременно ферментом для разрушения молекул АТФ и КрФ. При разрушении молекулы АТФ образуется АДФ, Ф, Н и энергия. Для ресинтеза молекулы АТФ нужна энергия, она берется из молекулы КрФ, которая при разрушении преобразуется в свободный Кр, неорганический фосфат (Ф) и энергию.

Сокращение саркомера и миофибриллы возникает при выходе из цистерн кальция. Он прикрепляется к активным центрам актина и освобождает их для создания мостика между актином и миозином. Головка миозина, при прикреплении к актину, поворачивается на 45 градусов, что обеспечивает скольжение нитей по отношению друг к другу. Отрыв головки миозина от актина требует затраты энергии, которая берется из процесса разрушения молекулы АТФ ферментом — миозиновой АТФазой. Вслед за этим креатинфосфокиназа разрушает КрФ и энергия этой молекулы идет на ресинтез АТФ. Свободный креатин и неорганический фосфат проникает сквозь миофибриллу к митохондриям или ферментам гликолиза и приводят к запуску гликолиза и окислительному фосфорилированию.

Выход кальция из цистерн происходит при активации МВ. После прекращения электрической стимуляции МВ в цистернах закрываются поры, а кальциевые насосы продолжают закачивать атомы кальция в цистерны. Через 50–100 мс большая часть ионов кальция закачивается обратно в цистерны. Этот процесс называют расслаблением мышцы.

Молекулы АТФ крупные, поэтому очень медленно перемещаются по МВ. Посредником между миофибриллами и митохондриями по доставке энергии являются молекулы КрФ. Эти молекулы маленькие и легко перемещаются по МВ. Российские ученые (Сакс с соав., 1977) назвали этот механизм креатинфосфатным челноком.

Поэтому прием креатина с пищей позволяет повысить его концентрацию в МВ. В результате существенно ускоряются метаболические процессы в МВ.

Нервно-мышечный аппарат

Сердце и кровообращение

Деятельность сердца и сосудов обеспечивает кровообращение — непрерывное движение крови в организме. В своем движении кровь проходит по большому и малому кругам кровообращения. Большой круг начинается от левого желудочка сердца, включает аорту, отходящие от нее артерии, артериолы, капилляры, вены и заканчивается полыми венами, впадающими в правое предсердие. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка, далее — легочная артерия, легочные артериолы, капилляры, вены, легочная вена, впадающая в левое предсердие.

Функцией сердца является ритмическое нагнетание в артерии крови. Сокращение мышечных волокон (миокардиоцитов) стенок предсердий и желудочков называют систолой, а расслабление — диастолой.

Количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца в минуту, называется минутным объемом кровотока (МОК). В покое он составляет в норме 4–5 л/мин. Разделив МОК на частоту сердечных сокращений в минуту (ЧСС), можно получить ударный объем кровотока или сердца (УОС). В покое он составляет 60–70 мл крови за удар.

Частота и сила сокращений зависит от нервной, гуморальной (адреналин) регуляции и биомеханических условий работы желудочков.

При вертикальном положении тела имеется механический фактор — сила тяжести крови, затрудняющий работу сердца, приток венозной крови к правому предсердию. В нижних конечностях скапливается до 300–800 мл крови.

При мышечной работе минутный объем кровотока растет за счет увеличения ЧСС и УОС. Заметим, что УОС достигает максимума при ЧСС 120–150 уд/мин, а максимум ЧСС бывает при 180–200 и более уд/мин. МОК достигает 18–25 л/мин у нетренированных лиц при достижении максимальной ЧСС (Физиология мышечной деятельности, 1982). В этот момент сердце доставляет организму максимум кислорода:

V_O2 = МОК× Нв× 0, 00134 = 20× 160× 0, 00134 = 4, 288 л/мин

Здесь Нв — содержание гемоглобина в крови, г/л крови; 0, 00134 — кислородная емкость гемоглобина в артериальной крови.

Если бы мышцы нетренированного человека могли бы полностью использовать весь приходящий кислород, то этот человек мог бы стать мастером спорта по бегу на длинные дистанции (бегуны мирового класса потребляют кислород на уровне анаэробного порога 4, 0–4, 5 л/мин). Однако, в мышцах мало митохондрий, поэтому максимальное потребление кислорода (МПК) у нетренированного мужчины составляет 3–3, 5 л/мин (45–50 мл/кг/мин), у нетренированной женщины — 2–2, 2 л/мин (40–45 мл/кг/мин). На уровне анаэробного порога потребление кислорода составляет в среднем 60–70 % МПК, что в 2 раза меньше, чем у мастеров спорта (Аулик И. В., 1990; Спортивная физиология, 1986).

Кровеносные сосуды

Сердце при сокращении (систоле) выталкивает кровь в аорту и легочную артерию, растягивая их и создавая давление крови (Р). Движению крови препятствует сосудистое (периферическое) сопротивление. Максимальное давление называется систолическим артериальным давлением (САД), минимальное — диастолическим артериальным давлением (ДАД). В условиях покоя в норме САД = 120 мм рт. ст., ДАД = 80 мм рт. ст. Между растяжимостью (эластичностью) артерий и давлением крови в сосудах имеется обратная зависимость. Чем растяжимее артерии, тем больше крови может быть нагнетено без увеличения артериального давления (АД). При артериосклерозе стенка аорты менее эластична, поэтому надо сильнее нагнетать кровь (тот же объем крови, как у здорового человека), чтобы она дальше прошла по сосудам. Сопротивление кровотоку зависит от вязкости крови и, главным образом, от просвета сосудов. Увеличение напряжения мышц вызывает перекрытие сосудов — увеличение сосудистого сопротивления. Накопление в крови мышц продуктов анаэробных процессов (рН, р_СО2, уменьшение р_О2 и др. ) приводит к рабочей гиперемии — расширению кровеносных сосудов, т. е. уменьшению АД (Физиология мышечной деятельности, 1981).

Нервный контроль и гуморальный наиболее важны в управлении функциями сосудистой системы. Симпатические нервные волокна иннервируют гладкие мышцы в стенках артериальных и венозных сосудов, особенно мелких. Кровоток через капилляры определяется местными факторами.

Сосудосуживающий эффект связан с выделением из окончаний адренэргических симпатических волокон норадреналина, который вызывает эффект сокращения гладкомышечных сосудистых клеток, имеющих альфа-рецепторы на мембране (почки, печень, желудочно-кишечный тракт, легкие, кожа). Сосудорасширительный эффект (вазодилятацию) вызывает действие норадреналина и адреналина на гладкомышечные клетки, имеющие бета-рецепторы (сосуды скелетных мышц, сердца, надпочечников) (Физиология человека, 1998).

Построение микроцикла

Общие правила построения микроциклов, которые в той или иной степени реализованы в большинстве ЦВС, сформулированы в известной серии работ В. Н. Платонова и сводятся к следующему:

Очередное занятие с большой нагрузкой должно планироваться на фазу суперкомпенсации от предыдущего;

Заметим, что за понятием суперкомпенсации ничего не имеется ввиду, в лучшем случае изменение массы гликогена в печени и в мышцах, от сюда 2 тренировки с большой нагрузкой в неделю, а как происходит суперкомпенсация миофибрилл, митохондрий. Капилляров и др. никто не пишет и не учитывает.

На следующий день после применения большой нагрузки следует использовать дополнительное занятие принципиально другой направленности, что ускоряет восстановление;

Заметим, что из-за непонимания сути суперкомпенсации возникают мифы о влиянии каких-то мероприятий на ускорение восстановления, тогда как скорость восстановления гликогена лишь зависит от нормального питания, а миофибрилл от достаточного приема протеинов животного происхождения.

Смежное применение двух занятий со значительной нагрузкой, но разной направленности не существенно увеличивает время восстановления после первого занятия, поэтому можно выполнить больший суммарный объем работы.

Наиболее быстро происходит восстановление после занятий скоростно-силовой и спринтерской направленности, затем — гликолитической, дольше всего — до 5–7 суток после истощающих занятий аэробной направленности. В соответствии с этим следует планировать их количество и последовательность.

Сочетание двух разнонаправленных тренировочных занятий в день позволяет выполнить больший общий объем нагрузки, чем сочетание двух однонаправленных, поэтому первый вариант более целесообразен.

При рассмотрении данных принципов следует учитывать, что они разработаны на основании результатов полученных на пловцах при использовании специфических для них тренировочных средств. В то же время существует достаточно примеров того, что они или не соблюдаются, или имеют другие временные рамки в различных видах спорта. Признано, например, что после занятий силовой направленности восстановление длится до одной недели. Характер работы мышц в других ЦВС может существенно отличаться от плавания и это может привести к смене ведущих факторов утомления и изменить сроки восстановления. Например, очевидно, что в таких видах спорта, как легкая атлетика, гребля, конькобежный спорт упражнения скоростно-силовой и скоростной направленности практически всегда предполагают значительную долю эксцентрического режима работы мышц который является существенным повреждающим фактором в отношении мышечной ткани, чего не бывает в тренировки пловцов, лыжников и, как правило, велосипедистов, поэтому время восстановления после такого вида нагрузок может существенно увеличиться. В беге существует также другая особенность. Выполнение тренировки гликолитического характера предполагает достаточно большой объем бега с высокой интенсивностью по дорожке. Вероятно, в результате сочетания механического фактора (ударные нагрузки), химического фактора (накопление ионов водорода, свободных радикалов) и предельной активизации деятельности симпато-адреналовой и глюкокортикоидной систем такие нагрузки считаются наиболее тяжелыми и их применение не рекомендуется чаще 1 раза в неделю даже в соревновательном периоде квалифицированных бегунов на средние дистанции, а в течении этой недели спортсмен практически не способен выполнять никакую другую нагрузку кроме аэробного бега по мягкому грунту. И наоборот, современная практика тренировки в ЦВС хорошо известна огромными объемами нагрузок, в частности аэробной направленности, которые применяются практически каждый день, включая соревновательный этап, поэтому приведенная длительность восстановления (5–7 суток) или не соответствует действительности или такие тренировки никто не использует. И последнее, самое серьезное замечание: рациональность построения тренировки по рассматриваемым выше принципам оценивалась по критерию большей или меньшей степени утомления, большего или меньшего объема тренировочной работ, однако очевидно, что единственным критерием в таких случаях может быть получаемый тренировочный эффект.

Анализ практики планирования микроциклов в различных ЦВС, показал, что при двухразовых тренировках упражнения силовой направленности применяются чаще в первой половине дня, но обоснования для такого варианта построения тренировочного дня нет. В микроцикле в различных видах спорта одни и те же компоненты силовых способностей тренируются от 1 до 7 раз. Наиболее часто — в коньках, плавании и велоспорте. Наиболее редко (1–2 раза в неделю) — в беге.

Построение мезоцикла

Мезоцикл представляет собой средний уровень цикловой структуры построения тренировочного процесса. Его длительность изменяется в пределах 3–6 недель. Различают втягивающие, базовые, контрольно-подготовительные, предсоревновательные и соревновательные микроциклы.

В литературе практически отсутствуют сведения, позволяющие выявить специфику организации мезоцикла применительно к компонентам локальной выносливости. Имеются только общие рекомендации применительно ко всему тренировочному процессу в целом.

В мезоцикл могут быть включены микроциклы комплексного или однонаправленного характера, воздействующие, соответственно на разные или на какую-то одну сторону подготовленности спортсменов.

По величине нагрузки различают мезоциклы, в которых происходит суммирование (наложение) утомления от микроцикла к микроциклу, сопровождающееся снижением работоспособности, которая возрастает только после применения разгрузочного микроцикла. Такие мезоциклы применяются в подготовке квалифицированных спортсменов и объясняются феноменом запаздывающей трансформации или долговременным отставленным тренировочным эффектом (ДОТЭ). В другом варианте может быть запланировано постоянное возрастание подготовленности от микроцикла к микроциклу. Однако наибольшее распространение получил 4-х недельный мезоцикл, в котором в первый микроцикл запланирована большая нагрузка, во второй — несколько меньшая, в третий — самая большая за мезоцикл, а четвертый микроцикл является восстановительным.

Построение макроциклов

Основные принципы планирования макроцикла заложены достаточно давно в трудах наших ведущих специалистов и принятыми в теории и методике физического воспитания и спорта.

Например, в переходном периоде и начале подготовительного много внимания должно уделяться т. н. средствам ОФП. Затем происходит постепенное увеличение доли более специализированных средств, способствующих становлению спортивной формы к этапу основных стартов.

Теоретическое обоснование планирования макроцикла в ЦВС, также хорошо устоялось и может быть выражено следующим образом: «…дыхательные возможности являются основой для развития анаэробных, гликолитические — основой для развития креатинфосфатного механизма…. Последовательность воспитания различных сторон выносливости (в тренировочном цикле) должна быть такой: сначала дыхательные возможности («общая выносливость(»), затем гликолитические и, наконец, («алактатные») возможности…. Что касается отдельного занятия, то здесь обычно целесообразной бывает обратная последовательность.». Эта формула обосновывается тем, что при плохо развитых аэробных способностях спортсмен не сможет выполнить большой объем гликолитической работы из-за медленной оплаты О₂-долга. Точно также при плохо развитых гликолитических возможностях, скорость восстановления КрФ будет низкой и спортсмен не сможет полноценно тренироваться.

До 80-х годов данная схема считалась общепризнанной. Однако позже, в связи с увеличением общих объемов нагрузки в ЦВС, этап «аэробной подготовки» начал проявлять негативные стороны, которые можно свести к двум моментам:

— ухудшение здоровья спортсменов, выражающееся в симптомах ухудшения показателей работы ССС, почек, печени и иммунной системы;

— снижение спринтерских, скоростно-силовых и силовых способностей к соревновательному этапу, что стало явным тормозом в достижении рекордных результатов, особенно на спринтерских и средних дистанциях.

Именно это, на наш взгляд, явилось стимулом к повышению интереса к проблемам локальной выносливости в последние годы. И, в частности, к вопросам планирования больших тренировочных циклов с учетом «интересов» мышечной системы.

Было предложено два основных варианта увеличения доли упражнений силовой направленности в годичном цикле:

1) распределенный вариант, когда соответствующие средства достаточно равномерно используются на протяжении всего года; 2) концентрированный вариант, когда планируются специальные этапы силовой подготовки на которых обеспечивается массированное тренирующее воздействие на организм.

Считается, что распределенный вариант больше подходит спортсменам низкой и средней квалификации, так как «…распыление средств … во времени не обеспечит существенного тренирующего воздействия на тот высокий уровень физической подготовленности, на котором они находятся».

Концентрированное планирование имеет две основных схемы. В первой, более распространенной, этап силовой и скоростно-силовой подготовки планируется на конец подготовительного и начало предсоревновательного этапов (при 2–3 цикловом планировании) для ликвидации отрицательного воздействия объемной тренировки на силовые показатели мышц. Во второй — на начало подготовительного, чтобы создать «запас» силовых способностей, которые затем можно будет просто поддерживать применением поддерживающей тренировки. Применительно ко второму варианту существует мнение, что должны четко разграничиваться этапы применения нагрузки для развития мышечной силы и этап с применением скоростных упражнений. Это объясняется проявлением долговременного отставленного эффекта силовой работы, концентрированное применение которой всегда сопровождается снижением показателей выносливости и скорости, которые повышаются на этапе «реализации» через 1–2 месяца.

При одноцикловом планировании (в стайерских видах при длинном соревновательном периоде) предлагалась схема с двумя «блокам» силовой нагрузки. Первый блок — в начале подготовительного периода, когда рекомендовано применение силовых упражнений общеразвивающего характера и второй блок — в конце подготовительного периода в котором следует применять упражнения на «силовую выносливость», скоростно-силовой и спринтерской направленности. Однако в другой части своей работы для бегунов на длинные дистанции, учитывая специфику этих видов легкой атлетики, Ю. В. Верхошанский рекомендует распределенный вариант организации СФП в подготовительном периоде.

В то же время считается, что принципиальное решение проблемы планирования макроцикла лежит в сопряженно-последовательной организации нагрузок с различной преимущественной направленностью. Такая организация тренировки по мнению Ю. В. Верхошанского реализует принцип суперпозиции (когда эффект следующего этапа целесообразно накладывается на эффект предыдущего) и оптимальным образом учитывает требование преимущественного воздействия на нервно-мышечный аппарат (то есть — ЛВ, прим. наше). Смысл такой организации тренировки заключается в последовательном «введении в тренировку нагрузок с постепенно повышающейся силой и специфичностью их тренирующего воздействия на организм». В то же время этот способ предполагает знание того, какая нагрузка и как должна накладываться на тот или иной эффект от предыдущей работы. По логике цитируемого автора, все последующие нагрузки должны накладываться на отставленный эффект силовой тренировки, однако никак не интерпретируется явное противоречие с как будто бы признанным мнением, что «базовыми» в ЦВС являются аэробные способности, поэтому особый интерес представляет изучение того, как на практике происходит планирование макроцикла, в частности, в контексте воспитания компонентов локальной выносливости.

Наиболее представительной по этому вопросу является уже цитированная работа Ф. П. Суслова и В. Б. Гилязовой. На основе анкетного опроса ведущих тренеров СССР, этими учеными установлено, что в ЦВС используется как концентрированное, так и распределенное применение средств, направленных на совершенствование локальной выносливости. В тех случаях, когда используется концентрированный способ, максимальная сила развивается: в велосипеде, лыжах, коньках — в начале подготовительного периода; в гребле — на 2-м базовом этапе; в плавании — на 2-м базовом, в предсоревновательный и соревновательный периоды; в беге — на 2-м базовом этапе и в предсоревновательный период. Взрывная сила: в велосипеде, гребле, плавании и беге — в предсоревновательный и соревновательный периоды; в коньках и лыжах — в подготовительный период. Силовая выносливость — в велосипеде, лыжах, гребле и плавании — круглогодично с 2–3 месячным перерывом в переходный период. В коньках — в подготовительном и переходном периодах. В легкоатлетическом беге — на втором базовом этапе, в предсоревновательный и соревновательный периоды.

Примечателен вывод исследования, в котором было отмечено, что по мнению ведущих тренеров наименьшая ясность у них имеется именно по вопросу организации силовой подготовки, которую они, тем не менее, считают одним из ключевых вопросов подготовки в ЦВС.

Реализация компонентов локальной выносливости в основном соревновательном упражнении

В абсолютном большинстве случаев специализированная тренировка, направленная на совершенствование отдельных компонентов локальной выносливости предполагает использование упражнений, отличающихся по своей динамической и кинематической структуре от соревновательного упражнения. Это формирует двигательный навык, который может отрицательно сказаться на согласованности работы мышц, ухудшив, тем самым, экономичность работы в целостной локомоции. В связи с этим спортивный результат может снизиться даже при возросшем двигательном потенциале, то есть — ухудшится реализационная эффективность техники. Кроме этого, известно, что «техника как костюм, годится лишь тому, на кого он сшит». Это образное выражение Д. Д. Донского подчеркивает обусловленность техники упражнений индивидуальными особенностями спортсменов, в частности, силой мышц и ее изменением в соответствии с изменениями последней. Однако такая «сонастройка», являющаяся обязательным условием экономичности техники, происходит, во-первых, не автоматически, а во-вторых, требует определенного времени. Поэтому при тренировке локальной выносливости, т. е. при целенаправленном изменении состояния нервно-мышечного аппарата, проблема реализации двигательного потенциала является актуальной.

Целенаправленное изучение литературы по этому вопросу позволило выявить только два методических подхода для обеспечения высокой реализационной эффективности техники:

• Принцип сопряженного воздействия, согласующийся с принципом динамического соответствия. Этот подход предполагает такой подбор специальных упражнений, которые были бы по возможности ближе по внутренней и внешней структуре к соревновательному.

• Использование сопряженно-последовательной организации нагрузок (см. выше) в годичном цикле, которая предполагает увеличение доли специфических средств (чаще использование самой локомоции с соревновательной интенсивностью) по мере приближения к соревновательному этапу. В той или иной форме использование этого подхода предлагалось всеми ведущими специалистами в области спортивной тренировки.

В заключение хотелось бы подчеркнуть следующее.

Понятие «воспитание локальной выносливости» в циклических видах спорта объединяет весь круг вопросов, связанных с построением тренировочного процесса, направленного на совершенствование компонентов нервно-мышечной системы спортсменов, определяющих результат в циклических видах спорта.

К таким вопросам относят тренировку максимальной силы мышц, скоростно-силовых способностей, силовой выносливости в связи с различными зонами интенсивности в которых лежат соревновательные дистанции; проблемы планирования тренировочного процесса в различных циклах подготовки; проблему реализации двигательного потенциала спортсменов, возрастающего в результате тренировки локальной выносливости.

При анализ научно-методической литературы по обозначенным вопросам обращает на себя внимание, прежде всего, противоречие между исключительно большим вниманием, которое в последние 10–15 лет уделяется тренировке мышц в ЦВС и крайне незначительным числом обобщающих работ по этой проблеме. Среди которых можно выделить, практически только две монографии Ю. В. Верхошанского и ряд наших работ. В этих исследованиях проблема воспитания ЛВ отчетливо поставлена, раскрыта ее актуальность, проведен анализ медико-биологических аспектов, связанных с тренировкой мышц и, что самое, на наш взгляд существенное, на основе современного понимания биологических закономерностей функционирования нервно-мышечного аппарата намечены возможные способы построения тренировочного процесса с целью улучшения этого компонента выносливости спортсменов.

Следует также отметить, что по отдельным проблемам тренировки мышечной системы человека в последние годы выполнено очень большое количество биологических (особенно за рубежом) и педагогических (в основном в России) экспериментальных исследований. Однако их обобщение и реализация в виде относительно законченной концепции, на основе которой можно было бы в дальнейшем создавать частные технологии тренировки в различных ЦВС, как нам представляется, до настоящего времени выполнено не было. В связи с этим в следующих главах предпринята попытка обобщить имеющиеся данные и представить их в виде некоторой системы взглядов касающихся:

— значимости мышечных компонентов для выносливости в циклических видах спорта;

— месте тренировки ЛВ в системе подготовки спортсменов;

— лимитирующих факторах работоспособности в ЦВС, связанных с мышечной системой;

— оптимальных средствах и методах тренировочных воздействий на мышечные компоненты, определяющие выносливость;

— вариантах планирования тренировочного занятия, микро-, мезо-, макроциклов и многолетней подготовки в ЦВС с точки зрения воспитания ЛВ.

 

Динамика изменений сократимости сердца и его сосудистой нагрузки при выполнении комплексов фитнес-упражнений

ПечатьDOCPDF

В. В. Орел, В. А. Рыбаков, В. С. Маркарян, В. Р. Орел, В. Н. Селуянов, Т. В. Ларова, С. В. Василевский
РГУФК, Фитнес-клуб Forma1, г. Москва

Введение

В настоящее время занятия в фитнес-клубах пользуются все большей популярностью и распространенностью. При этом физические нагрузки, преодолеваемые при выполнении комплексов фитнес-упражнений различной направленности, могут достигать весьма значимых уровней [1, 5–7]. В то же время остаются практически неисследованными реальные гемодинамические реакции при выполнении различных комплексов фитнес-упражнений.

Отметим, что данные по гемодинамическим реакциям на отдельные упражнения аэробики, полученные с помощью измерений в лабораторных условиях, представлены в работе [4]. Исследования же системы кровообращения в условиях непосредственных занятий комплексами фитнес-упражнений практически отсутствуют.

Ниже представлены результаты исследований показателей центральной гемодинамики и сосудистой нагрузки левого желудочка (ЛЖ) сердца в двух группах молодых женщин, занимавшихся в течение определенного времени в фитнес-клубе по двум программам различной направленности.

Методы

Две группы молодых женщин (24–38 лет) занимались по 2–3 раза в неделю в фитнес-клубе по двум различным фитнес-программам. Время каждого занятия составляло в среднем 50–60 минут.

Первая группа (n = 25) занималась по степ-программе (STEP1), основная часть которой представляла собой темповые шаговые движения с быстрым музыкальным сопровождением; 2-я группа (n = 37) занималась по программе IZO-Midle, основанной на методике ИЗОТОН. У всех испытуемых в разные дни перед началом занятий измерялось артериальное давление (аускультативно) и показатели [3] кардиогемодинамики (тетраполярный комплекс РЕОДИН [2]) — кровоток и основные фазы сердечного цикла.

У испытуемых в ходе занятий непрерывно производились измерения ЧСС с помощью измерительной системы Polar, которые затем обрабатывались на компьютере. Также измерялись артериальное давление и кровоток. Такие измерения осуществлялись с помощью временной остановки испытуемой, на которую заранее были наложены электроды [2] и манжета для измерения давления. Вычисления показателей сосудистой нагрузки сердца [3] и статистическая обработка производились на компьютере.

Результаты и их обсуждение

В таблицах 1 и 2 представлены усредненные показатели кардиогемодинамики, полученные по данным непрерывного измерения ЧСС (Polar) и выборочных измерений в разные моменты выполнения упражнений (IZO-Midle и Step1) величин артериального систолического (Ps) и диастолического давлений, ударного объема крови (Qs) и минутного кровотока (Qm). Также в табл. 1, 2 представлены показатели сосудистой нагрузки и сократимости левого желудочка сердца: артериальный импеданс (Za), его составляющие (Zр, Zk), периферическое ^® и эластическое (Ea) сопротивления артериальной системы.

В обеих таблицах представлены средние данные испытуемых по каждой трети занятия IZO-Midle и Step1. Первая треть занятия (разминка 8 мин) составлена из шаговых упражнений; 2-я треть занятия (основная часть 30 мин.) включает последовательное исполнение изотонических упражнений (IZO-Midle) или более интенсивные, чем при разминке, аэробные шаговые упражнения (Step1); 3-я часть занятия (заминка 8 мин) включает малоинтенсивные шаговые упражнения и последовательную растяжку групп мышц.

Средние значения (табл. 1, 2) Ps, Qm, Za и Ea с учетом их стандартных отклонений статистически достоверно (p < 0, 01) по соответствующим интервалам тренировочных фитнес-занятий. Причем Ps, Qm, Za и Ea при выполнении программы Step1 достоверно выше, чем при выполнении упражнений IZO-Midle. Средние значения (табл. 1, 2) ЧСС достоверно (p < 0, 01) больше по первым двум интервалам тренировочных фитнес-занятий программы Step1, чем.при выполнении упражнений фитнес-программы IZO-Midle.

Средние значения (табл. 1, 2) ударного объема крови Qs достоверно (p < 0, 01) больше по второму и 3-му интервалам тренировочных фитнес-занятий программы Step1, чем при выполнении упражнений фитнес-программы IZO-Midle. На тех же 2-м и 3-м интервалах фитнес-занятий средние величины периферического сопротивления достоверно больше при выполнении фитнес-программы IZO-Midle (табл. 1), чем при тренировке в соответствии с программой Step1 (табл. 2), что, видимо, связано с данными по минутному кровотоку Qm, которые достоверно ниже при выполнении комплекса IZO-Midle.

Проведенное сравнение интервальных средних величин (табл. 1, 2) для показателей кардиогемодинамики и сосудистой нагрузки сердца вполне убедительно показывают, что занятия по шаговой аэробной программе Step1 являются более нагрузочными для ЛЖ сердца, чем занятия на базе комплекса изотонических упражнений программы IZO-Midle.

Более полное представление о динамике сосудистой нагрузки ЛЖ в ходе выполнения рассматриваемых комплексов фитнес-упражнений можно получить по величинам сосудистых сопротивлений и артериального импеданса, усредненных по более коротким промежуткам времени. Для этого имеющиеся данные были усреднены не по трем интервалам как в табл. 1, 2, а по 18 интервалам, из которых по 4 приходится на разминку и заминку, и на 10 интервалов равной длительности — в основной части занятия по каждой из фитнес-программ.

На рис. 1 и рис. 2 представлены соответственно изменения эластического и периферического сопротивлений при выполнении оздоровительных фитнес-программ Step1 и IZO-Midle по соответствующим 18 интервальным средним величинам.

Как видно из рис.1 в ходе разминки и основной части занятий эластическое сопротивление артериальной системы (Еа) при выполнении программы Step1 весьма значимо превосходит величины Еа в соответствующие моменты выполнения комплекса фитнес-упражнений программы IZO-Midle. Это хорошо согласуется с данными, представленными в табл. 1, 2. На интервале заминки величины артериальной эластичности на рис. 1, как и в табл. 1, 2, практически неотличимы для обеих фитнес-программ.

На рис. 2 видно, что в ходе заминки и основной части занятий периферическое сопротивление артериальной системы ^®при выполнении программы IZO-Midle весьма значимо превосходит величины R в соответствующие моменты выполнения комплекса фитнес-упражнений по программе Step1. Это довольно хорошо согласуется с данными, представленными в табл. 1, 2. На интервале же разминки величины вязкостного сопротивления капиллярного русла на рис. 2, как и в табл. 1, 2, практически неотличимы для обеих фитнес-программ.

На рис. 3 представлены величины артериального импеданса при выполнении оздоровительных фитнес-программ Step1 и IZO-Midle по соответствующим 18 интервальным средним величинам. Практически во все моменты времени выполнения фитнес-программ артериальный импеданс (как постнагрузка ЛЖ сердца) больше для тренирующихся по программе Step1, чем по IZO-Midle. Лишь в начальные моменты основной части занятий наблюдается некоторое превышение импеданса у занимающихся по программе IZO-Midle. Заметим, что именно в эти моменты периферическое сопротивление у занимающихся по программе IZO-Midle минимизируется (рис. 2), что приводит, видимо к росту кинетической составляющей (Zk) артериального импеданса.

Отметим, что артериальный импеданс равен [3] сумме своих статической (Zр) и кинетической составляющих: Zа = Zр + Zk. Кроме того, величина отношения Zk/Zр составляющих импеданса [3] характеризует уровень оптимальности величины постнагрузки ЛЖ сердца. Именно, чем ближе отношение Zk/Zр к единице, тем меньше [3] полная величина Zа.

На рис. 4 представлены величины отношения составляющих артериального импеданса (Zk/Zр) при выполнении оздоровительных фитнес-программ Step1 и IZO-Midle по соответствующим 18 интервальным средним величинам. В 15 точках из 18 рассматриваемое отношение Zk/Zр больше при выполнении фитнес-программы IZO-Midle, чем при занятии по программе Step1. Причем отношение составляющих импеданса превышает 1 в 5 интервалах на 1-й половине выполнения фитнес-программы IZO-Midle. Среднее значение Zk/Zр для программы IZO-Midle составило (по данным рис. 4) 0, 994 ± 0, 526.

Отношение составляющих артериального импеданса Zk/Zр при выполнении программы Step1 превысило 1 также на 5 интервалах основной части программы. Среднее значение Zk/Zр для фитнес-программы Step1 составило (по данным рис. 4) 0, 753 ± 0, 489.

Представленные данные по гемодинамике и сосудистой нагрузке сердца при выполнении двух видов фитнес-программ позволяют заключить, программа IZO-Midle может рассматриваться как несколько более оптимальная, чем шаговая аэробная программа Step1.

Таблица 1. Показатели гемодинамики и сосудистой нагрузки ЛЖ сердца в ходе выполнения фитнес-комплекса IZO-Midle

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	106, 1 ± 8, 3	112, 9 ± 9, 8	108, 6 ± 5, 1
Ps, мм рт. ст.	141, 4 ± 5, 2	146, 0 ± 6, 6	143, 5 ± 2, 9
Qs, мл	88, 3 ± 7, 4	93, 8 ± 11, 1	72, 6 ± 2, 4
Qm, л/мин	9, 4 ± 1, 5	10, 6 ± 1, 8	7, 9 ± 0, 4
Za, дин× с× см-5	84, 0 ± 1, 2	86, 5 ± 5, 5	86, 7 ± 1, 4
Zp, дин× с× см-5	47, 6 ± 6, 6	41, 7 ± 8, 1	55, 3 ± 3, 7
Zk, дин× с× см-5	36, 4 ± 6, 8	44, 9 ± 12, 6	31, 4 ± 2, 7
R, дин× с× см-5	1084 ± 133, 8	1003, 1 ± 138, 3	1301, 9 ± 60, 2
Ea, дин× см-5	1407 ± 114, 8	1336, 2 ± 216, 3	1705, 6 ± 156, 3

 

Таблица 2. Показатели гемодинамики и сосудистой нагрузки ЛЖ сердца в ходе выполнения фитнес-комплекса Step1

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	118, 8 ± 13, 9	140, 8 ± 17, 1	106, 9 ± 2, 3
Ps, мм рт. ст.	154, 5 ± 9, 7	165, 3 ± 6, 5	152, 7 ± 1, 0
Qs, мл	88, 6 ± 7, 4	112, 3 ± 10, 8	106, 0 ± 1, 0
Qm, л/мин	10, 6 ± 1, 9	16, 0 ± 3, 2	11, 3 ± 0, 4
Za, дин× с× см-5	91, 2 ± 5, 6	92, 0 ± 7, 5	89, 6 ± 1, 5
Zp, дин× с× см-5	65, 1 ± 11, 1	42, 5 ± 17, 0	66, 9 ± 3, 0
Zk, дин× с× см-5	26, 1 ± 5, 8	49, 5 ± 17, 3	22, 8 ± 1, 5
R, дин× с× см-5	1030 ± 173, 4	765, 4 ± 129, 8	894, 6 ± 13, 8
Ea, дин× см-5	1893 ± 175, 4	1531, 5 ± 259, 1	1703, 2 ± 29, 4

 

Введение

Возрастающая популярность и, следовательно, массовость занятий различными комплексами фитнес-упражнений заставляют все внимательнее относиться к выбору используемых аэробных и аэробно-силовых нагрузок и к их дозированию. Комплексы фитнес-упражнений различаются видами используемых локомоций, их интенсивностью, темпом исполнения и повторения, применением специальных отягощений и т. п. Поэтому как выбор и дозирование упражнений по их интенсивности, длительности и объему нагрузки, так и целенаправленное создание комплексов фитнес-упражнений представляют собой весьма актуальную научно-практическую задачу.

Для более полного и достаточно обоснованного решения подобного рода задач необходим многокритериальный подход к оценке как самого процесса тренировки и соответствующих срочных физиологических реакций, так и к оцениванию планируемого и реально получаемого долгосрочного результата, имеющего преимущественно адаптационный характер. При этом термин «многокритериальность» подразумевает наличие или же специальную разработку комплекса критериев для объективной оценки результатов и/или своевременной корректировки используемых тренировочных средств и методов.

Одним из современных направлений в фитнесе является использование комплексов упражнений изотонической направленности [1, 3, 4]. Основной предпосылкой использования изотонических нагрузок является возможность за счет сравнительно малых усилий эффективно включать биохимические факторы с участием закисления волокон мышечных групп. Это после снятия нагрузок обеспечивает адекватное включение дополнительного объемного кровотока, усиливающего восстановительные биохимические процессы возвращения капиллярной системы мышц к исходному квазиравновесному состоянию. В результате чего в сравнительно долговременном аспекте также может происходить усиление локальной капилляризации соответствующих групп мышц.

В то же время нет достаточной ясности в вопросах обеспечения занятий фитнесом, аэробикой и другими видами оздоровительной физической культуры [5]. При этом отмечается, что занятия в большинстве фитнес-клубов США слабо обеспечены медицинским контролем [6]. По-видимому, то же относится и к системе фитнес-клубов в России. Все это в немалой степени связано с весьма недостаточным уровнем биомедицинских исследований в области оздоровительной физкультуры и, в частности, недостаточностью исследований центральной гемодинамики при различных фитнес-упражнениях.

Однако следует отметить имеющиеся определенные результаты [2] исследований кровообращения у высококвалифицированных спортсменок-аэробисток при 3-х или 5-минутных занятиях отдельными видами динамических и статодинамических упражнений традиционной аэробики. Исследования [2] были проведены в лабораторных условиях.

Методика

Две группы молодых женщин (24 — 38 лет) занимались по 2 — 3 раза в неделю в фитнес-клубе по двум различным фитнес-программам. Время каждого занятия составляло в среднем 50 — 60 минут.

Первая группа (n = 25) занималась по степ-программе (STEP1), основная часть которой представляла собой темповые шаговые движения с быстрым музыкальным сопровождением; 2-я группа (n = 37) занималась по программе IZO-Midle, основанной на методике ИЗОТОН. У всех испытуемых в разные дни перед началом занятий измерялось артериальное давление (аускультативно) и показатели [2] кардиогемодинамики (реографический комплекс РЕОДИН-504 НТЦ «Медасс») — кровоток и основные фазы сердечного цикла.

В ходе занятий производились измерения ЧСС с помощью измерительной системы Polar, которые затем обрабатывались на компьютере. Также измерялись артериальное давление и кровоток. Такие измерения осуществлялись с помощью временной остановки испытуемой, на которую заранее были наложены электроды и манжета для измерения давления. Вычисления показателей и статистическая обработка производились на компьютере.

Результаты и обсуждение

В табл. 1 и 2 представлены усредненные показатели кардиогемодинамики, полученные по данным непрерывного измерения ЧСС (Polar) и выборочных измерений в разные моменты выполнения упражнений IZO-Midle величин артериального систолического (Ps) и диастолического (Pd) давлений, ударного объема крови (Qs) и минутного кровотока (Qm). Также в табл. 1, 2 представлены показатели сосудистой нагрузки и сократимости левого желудочка сердца: артериальный импеданс (Za) периферическое (R), эластическое (Ea) сопротивления артериальной системы и эффективная жесткость (Еs) ЛЖ в фазу быстрого изгнания крови.

В обеих таблицах представлены средние данные испытуемых по каждой трети занятия IZO-Midle. Первая треть занятия (разминка 8 мин) составлена из шаговых упражнений, 2-я треть занятия (основная часть 30 мин) включает последовательное исполнение изотонических упражнений, 3-я часть занятия (заминка 8 мин) включает малоинтенсивные шаговые упражнения и последовательную растяжку групп мышц.

После полугодовых занятий комплексом упражнений IZO-Midle по ряду показателей кардиогемодинамики (табл. 1, 2) произошли статистически значимые положительные изменения. Величины ЧСС, Рs, Рd в среднем снизились во всех частях комплексного занятия. При этом наблюдается некоторое увеличение в разминке и заминке величины ударного объема крови и минутного кровотока, при одновременном снижении Qs и Qm в ходе выполнения основной изотонической части занятия.

Статистически достоверно (p < 0, 05) произошло (табл. 1, 2) снижение в ходе разминки и заминки в среднем по группе величин основных сосудистых сопротивлений: периферического (R) и эластического (Ea). Снижение периферического сопротивления указывает, в частности, на определенное увеличение уровня капилляризации мышц после полугодовых тренировок и указывает на эффективность проведенных оздоровительных мероприятий. Одновременное снижение в условиях малых нагрузок величины эластического сопротивления артериальной системы также отвечает снижению сосудистой нагрузки ЛЖ.

Отметим, что реакция снижения (табл. 1, 2) величин Qs и Qm в основной изотонической части занятия при одновременном росте величин сосудистых сопротивлений также говорит об оптимизации адаптационных процессов гемодинамики в результате продолжительных занятий данным оздоровительным комплексом упражнений. В определенной мере такое снижение Qs и Qm связано с тем, что та же мышечная работа при выполнении комплекса упражнений IZO-Midle выполняется с помощью более привычных и проработанных локомоций, чем в начале занятий. Это, видимо, и снижает соответствующий локальный кровоток, а значит и полный центральный кровоток (табл. 1, 2).

Гемодинамическая рабочая постнагрузка левого желудочка сердца, определяемая величиной артериального импеданса (Za), достоверно снизилась после 6-месячных занятий по программе IZO-Midle на протяжении всех трех частей каждого оздоровительного занятия (табл. 1, 2). Соответственно снижению постнагрузки ЛЖ во всех частях занятия также произошло достоверное снижение сократимости левого желудочка сердца (Еs), указывающее на очевидную экономизацию реальных усилий ЛЖ при выбросе крови в аорту.

В таблицах 3 и 4 представлены усредненные показатели кардиогемодинамики, полученные при выполнениях комплекса фитнес-упражнений STEP1.

В табл. 3, 4 использованы данные непрерывного измерения ЧСС и выборочных измерений (в разные моменты выполнения упражнений STEP1) величин артериального давления, ударного объема крови и минутного кровотока. Также в табл. 3, 4 представлены показатели сосудистой нагрузки и сократимости левого желудочка сердца. Отметим, что длительности соответствующих третей занятия STEP1 практически те же, что и при занятиях комплексом IZO-Midle.

По прошествии 6 месяцев занятий по программе STEP1 (табл. 4) оказались достоверно сниженными величины ЧСС, систолического артериального давления эластического сопротивления (p < 0, 05) по сравнению с их значениями на каждой трети в начале занятий (табл. 3). При этом практически не изменились величины Pd и R, а также артериальный импеданс на основной трети занятия (табл. 3, 4). В то же время, наблюдается достоверное увеличение Es — эффективной сократимости миокарда (p < 0, 01) при занятиях этим комплексом по прошествии полугода.

Отметим имеющиеся отличия между срочными реакциями при долговременном выполнении рассматриваемых комплексов фитнес-упражнений. Наблюдаются достоверные превышения по величинам ЧСС, Ps, Qm, Ea при занятиях по комплексу STEP1 над IZO-Midle, что напрямую указывает на повышенную кардио-нагрузочность программы STEP1 над IZO-Midle.

После полугодовых регулярных занятий комплексами упражнений STEP1 и IZO-Midle по ряду показателей кардиогемодинамики в состоянии покоя (табл. 5, 6) произошли статистически значимые положительные изменения. Измерения производились в покое перед началом занятий в спортзале фитнес-центра. Величина ЧСС в покое в среднем снизилась в обеих группах. При этом в обеих группах наблюдается некоторое увеличение в покое величины ударного объема крови, а также снижение систолического и диастолического давлений.

Статистически достоверно (p < 0, 05) произошло (табл. 5, 6) снижение в обеих группах основных сосудистых сопротивлений: периферического (R) и эластического (Ea). Снижение периферического сопротивления указывает, в частности, на определенное увеличение уровня капилляризации мышц после полугодовых тренировок. Одновременное снижение в покое величины эластического сопротивления артериальной системы также ответственно за снижение сосудистой нагрузки ЛЖ.

Гемодинамическая рабочая постнагрузка левого желудочка сердца, определяемая величиной артериального импеданса (Za), достоверно снизилась во 2-й группе, при этом несколько (однако без статистической достоверности) возросла в 1-й группе испытуемых.

Следует отметить, что в начале полугодового периода занятий среднее систолическое давление, измеренное в ходе максимальной нагрузки при обоих видах занятий достоверно выше, чем по истечении полугода. Так, в статодинамической группе IZO-Midle: 154 ± 7, 5 и 146 ± 6, 6 мм рт. ст. (табл. 1, 2), — а в группе STEP1 эти величины составили соответственно: 175 ± 6, 3 и 171 ± 8, 5 мм рт. ст. (табл. 3, 4). Эти данные показывают достоверно более напряженный характер занятий степ-аэробикой по сравнению с набором изотонических упражнений аналогичной длительности.

Таким образом, положительный эффект влияния на адаптационные изменения свойств сердечно-сосудистой системы может быть достигнут в результате менее напряженных статодинамических упражнений (IZO-Midle) по сравнению с общепринятыми аэробными темповыми шаговыми занятиями (STEP1) за счет последовательных локальных статодинамических усилий, обеспечивающих должное закисление соответствующих мышечных групп.

Таблица 1. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса IZO-Midle в начальные дни занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	108, 2 ± 8, 5	116, 3 ± 10, 1	111, 8 ± 5, 2
Ps, мм рт. ст.	148, 7 ± 6, 0	154, 0 ± 7, 5	151, 1 ± 3, 3
Pd, мм рт. ст.	97, 8 ± 6, 3	103, 7 ± 8, 9	101, 2 ± 3, 9
Qs, мл	71, 6 ± 3, 3	114, 3 ± 5, 3	64, 9 ± 1, 3
Qm, л/мин	7, 8 ± 0, 9	13, 3 ± 0, 8	7, 2 ± 0, 2
Za, дин× с× см-5	90, 5 ± 2, 1	89, 4 ± 6, 6	92, 8 ± 1, 5
R, дин× с× см-5	1376 ± 116, 7	835, 0 ± 39, 4	1497, 3 ± 48, 4
Ea, дин× см-5	1817 ± 149, 2	1141, 6 ± 118, 4	2015, 5 ± 179, 0
Es, дин× см-5	11436 ± 1587, 0	13546, 0 ± 4164, 7	12687, 6 ± 1264, 5

Таблица 2. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса IZO-Midle после 6 месяцев занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	106, 1 ± 8, 3	112, 9 ± 9, 8	108, 6 ± 5, 1
Ps, мм рт. ст.	141, 4 ± 5, 2	146, 0 ± 6, 6	143, 5 ± 2, 9
Pd, мм рт. ст.	92, 1 ± 5, 4	97, 2 ± 7, 7	95, 1 ± 3, 4
Qs, мл	88, 3 ± 7, 4	93, 8 ± 11, 1	72, 6 ± 2, 4
Qm, л/мин	9, 4 ± 1, 5	10, 6 ± 1, 8	7, 9 ± 0, 4
Za, дин× с× см-5	84, 0 ± 1, 2	86, 5 ± 5, 5	86, 7 ± 1, 4
R, дин× с× см-5	1084 ± 133, 8	1003, 1 ± 138, 3	1301, 9 ± 60, 2
Ea, дин× см-5	1407 ± 114, 8	1336, 2 ± 216, 3	1705, 6 ± 156, 3
Es, дин× см-5	10368 ± 1593, 1	12605 ± 3556	11487 ± 1106

Таблица 3. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса STEP1 в начале занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	117, 2 ± 4, 2	142, 7 ± 5, 5	107, 8 ± 3, 1
Ps, мм рт. ст.	154, 2 ± 9, 3	175, 1 ± 6, 3	153, 0 ± 1, 3
Pd, мм рт. ст.	88, 8 ± 8, 5	108, 0 ± 12, 6	81, 4 ± 3, 0
Qs, мл	88, 2 ± 7, 2	113, 2 ± 10, 0	106, 4 ± 1, 3
Qm, л/мин	10, 4 ± 1, 9	16, 3 ± 1, 9	11, 5 ± 0, 65
Za, дин× с× см-5	92, 6 ± 6, 8	90, 7 ± 7, 3	89, 2 ± 1, 9
R, дин× с× см-5	1042, 6 ± 169, 8	782, 6 ± 117, 1	889, 8 ± 118, 2
Ea, дин× см-5	1911, 6 ± 177, 1	1769, 7 ± 251, 5	1696, 8 ± 133, 0
Es, дин× см-5	7973 ± 1306	12383 ± 3978	5787, 0 ± 414, 5

Таблица 4. Показатели гемодинамики, сосудистой нагрузки и сократимости ЛЖ в ходе выполнения фитнес-комплекса STEP1 после 6 месяцев занятий

Показатель	1-я треть	2-я треть	3-я треть
ЧСС, уд/мин	112, 1 ± 3, 6	136, 5 ± 4, 8	103, 1 ± 3, 0
Ps, мм рт. ст.	144, 9 ± 8, 8	170, 9 ± 8, 5	143, 8 ± 1, 2
Pd, мм рт. ст.	90, 3 ± 7, 0	106, 4 ± 10, 9	84, 6 ± 3, 1
Qs, мл	87, 4 ± 6, 9	111, 3 ± 9, 6	104, 8 ± 1, 2
Qm, л/мин	9, 9 ± 0, 8	15, 3 ± 1, 7	10, 8 ± 0, 6
Za, дин× с× см-5	86, 0 ± 3, 3	90, 7 ± 6, 7	83, 3 ± 0, 7
R, дин× с× см-5	1053, 6 ± 174, 6	806, 7 ± 105, 1	909, 9 ± 118, 8
Ea, дин× см-5	1533, 1 ± 144, 5	1656 ± 360, 7	1354, 5 ± 138, 4
Es, дин× см-5	9075 ± 1553	13040 ± 5012, 2	6816, 8 ± 641, 1

Таблица 5. Занятия по программе STEP1 (данные покоя)

Показатель	до	После 6 месяцев
ЧСС, уд/мин	71, 2 ± 10, 63	67, 64 ± 10, 90
Ps, мм рт. ст.	123, 2 ± 20, 93	120, 90 ± 19, 31
Pd, мм рт. ст.	84, 6 ± 14, 55	79, 2 ± 12, 12
Qs, мл	60, 9 ± 12, 09	66, 85 ± 12, 65
Qm, л/мин	4, 34 ± 0, 92	4, 52 ± 1, 09
Za, дин× с× см-5	96, 2 ± 9, 4	99, 6 ± 11, 5
R, дин× с× см-5	1957 ± 407, 2	1763 ± 404, 4
Ea, дин× см-5	1376 ± 215, 1	1263 ± 185, 4

Таблица 6 Занятия по программе IZO-Midle (данные покоя)

Показатель	до	После 6 месяцев
ЧСС, уд/мин	70, 4 ± 8, 2	64, 3 ± 8, 0
Ps, мм рт. ст.	121, 1 ± 10, 3	116, 2 ± 19, 6
Pd, мм рт. ст.	79, 1 ± 13, 5	76, 5 ± 13, 2
Qs, мл	62, 2 ± 11, 7	66, 8 ± 12, 2
Qm, л/мин	4, 5 ± 0, 9	4, 41 ± 0, 9
Za, дин× с× см-5	97, 7 ± 9, 7	89, 1 ± 8, 5
R, дин× с× см-5	1833 ± 258	1689 ± 245
Ea, дин× см-5	1352 ± 302	1149 ± 291

 

Физические качества человека

ПечатьDOCPDF

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

При движении спортсмена можно зафиксировать его перемещение (положение в пространстве, скорость, ускорение) силу взаимодействия с предметами, и производные переменные — мощность, работа. В педагогике эти физические явления получили иную интерпретацию. Появилось понятие физическое качество и его разновидности — сила, быстрота, выносливость, гибкость и ловкость (В. М. Зациорский, 1966). Для развития этих качеств описываются методы тренировки.

Измерить явления, связанные с физической активностью спортсмена возможно, но развивать физические качества нельзя. В организме человека нет физических качеств. В организме есть, например, мышцы, которые могут сокращаться и являть исследователям силу и скорость перемещения костей и тела в целом в пространстве. Для увеличения максимальной силы тяги мышцы требуется изменить строение мышечных волокон (увеличить количество миофибрилл). К сожалению, в педагогической науке все физические явления остаются без глубокого биологического анализа. Спортивная педагогика обособилась, специалисты этой области знаний считают, что у них имеется своя область знаний. Наблюдения в этой области должны составлять основу для образования понятий и положений науки. Это справедливо, в рамках эмпирического изучения объекта исследований. Только надо понимать, что эмпирик признает себя «за полного дурака», ему не доступна суть явлений, он может лишь как пастух в степи петь о том, что видит перед собой. Поэтому в разделе физическая подготовка спортсменов вместо определения смысла физических проявлений занимаются производством новых терминов. Например, способность к прыжкам называют прыгучестью, способность к бегу — бегучесть, способность к ползанию — ползучесть.

Давайте рассмотрим обычные педагогические представления о физических качествах с точки зрения биологических наук.

Сила

Под силой понимают способность человека преодолевать внешнее сопротивление за счет активности мышц.

По В. М. Зациорскому (1966) сила человека зависит от:

— интенсивности напряжения мышц;

— угла тяги мышцы;

— разминки.

Педагоги выделяют виды силовых качеств — максимальная сила, скоростная сила, силовая выносливость, взрывную силу, стартовую силу, динамическую силу, статическую силу, эксцентрическая сила. Разумеется, творческие возможности педагогов этим не исчерпываются и можно придумать еще не одну сотню проявления силы, например, в цикле движения во всех видах спорта, что обычно обзывают специальной силой.

С точки зрения биологии и развития силы, в долгосрочной перспективе, максимальное проявление силы зависит от:

— количества мышечных волокон;

— количества миофибрилл в каждом мышечном волокне.

Срочное проявление силы зависит от управления МВ и активности ферментов мышечных волокон.

Центральная нервная система имеет в коре двигательные зоны с нейронами иннервирующими мотонейроны спинного мозга, а те иннервируют мышечные волокна определенную мышцу.

Увеличение силы тяги мышцы связано с рекрутированием двигательных единиц (ДЕ). Каждый двигательный мотонейрон спинного мозга иннервирует множество мышечных волокон, поэтому совокупность «мотонейрон — группа иннервируемых им мышечных волокон», называется двигательная единица.

Каждая двигательная единица имеет свой порог активации (возбуждения) и максимальную частоту. Поэтому при увеличении силы тяги происходит рекрутирование сначала низкопороговых ДЕ, а затем все более высокопороговых ДЕ. При достижении максимальной частоты импульсации мотонейрона мышечные волокна функционируют в режиме тетануса.

У В. М. Зациорского (1966) рассматривается механизм синхронизации работы ДЕ, эту точку зрения сейчас можно рассматривать как ошибку интерпретации физиологических данных. ДЕ работают практически в режиме «все или ничего», иначе говоря, в режиме гладкого тетануса, поэтому нечего синхронизировать. Внутримышечная координация в основном связана с рекрутированием ДЕ с разным порогом активации.

Активность ферментов мышечного волокна зависит от температуры, степени закисления, концентрации адреналина и норадреналина в крови. Этот эффект достигается с помощью разминки (вводной части тренировочного занятия).

Таким образом, срочный механизм управления силой связан с физиологическим законом рекрутирования ДЕ. Способность человека рекрутировать ДЕ существенно различается у мужчин и женщин, молодых и пожилых людей и представителей различных видов спорта. Поддается тренировке с проявлением максимальных силовых возможностей.

Быстрота

Быстроты как физического явления в природе не существует, это обобщающее понятие всех спортивных явлений, которые могут быть описаны как быстрые. Например, различают быстроту простой и сложной двигательной реакции. Эти явления к физике не имеют никакого прямого отношения. А вот скорость сокращения мышцы, темп движений являются физическими явлениями.

С точки зрения биологии скорость сокращения мышцы зависит от:

— внешнего сопротивления, в соответствии с законом «сила-скорость» Хилла;

— мышечной композиции;

— максимальной силы.

Темп зависит как от скорости одиночного сокращения, так и от скорости расслабления мышц антагонистов. Скорость расслабления зависит от мощности работы кальциевых насосов, а те, в свою очередь, от массы сарколемальных митохондрий.

Выносливость

Под выносливостью понимают способность спортсмена выполнять заданное физическое упражнение без потери мощности, преодолевая утомление.

Педагоги различают общую и специальную выносливость.

Биологи (Н. И. Волков) рассматривают проявление выносливости в зависимости от разных типов энергообеспечения мышечной деятельности и сторон ее проявления:

— алактатная мощность, эффективность и емкость;

— анаэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

— аэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

— мощность липолиза, эффективность и емкость.

Алактатная мощность зависит от мышечной массы, которая предопределяет запасы АТФ и КрФ, т. е. скоростную и силовую выносливость.

Анаэробная гликолитическая мощность зависит от массы и буферных свойств гликолитических мышечных волокон, окислительных МВ и крови.

Аэробная гликолитическая мощность зависит от массы митохондрий в окислительных и промежуточных мышечных волокнах.

Мощность липолиза зависит от массы митохондрий в окислительных мышечных волокнах.

Надо заметить, что эти представления были прогрессивными в 60–80-е годы, поскольку позволяли внедрять биологическое знание в теорию и практику физического воспитания. В XXI веке эти представления выглядят слишком примитивными. Представлять организм человека в виде пробирки, в которой крутятся шестеренки четырех метаболических процессов некорректно. Модель организма человека (спортсмена) должна быть сложнее. Сейчас она должна, как минимум, включать совокупность мышц пояса верхних и нижних конечностей в каждой мышце надо предусмотреть наличие мышечных волокон разного типа. Сердечнососудистую и дыхательную системы. Блок управления работой этих систем.

При рассмотрении процессов энергообеспечения на более сложной моделе существенно меняются представления о построении тренировочного процесса. В дальнейшем эти особенности будут рассмотрены более подробно.

Гибкость

Под гибкостью понимают подвижность в суставах. Различают пассивную и активную гибкость, а также анатомическую. Ограничения подвижности могут быть анатомическими, физиологическими и морфологическими.

Анатомические ограничения связаны с упором в кости или мышцы.

Физиологические ограничения связаны с тонусом растягиваемых мышц и рефлексом на растяжение.

Морфологические ограничения связаны с длиной миофибрилл в мышечных волокнах. Миофибриллы имеют разную длину и самые короткие ограничивают подвижность в суставе. Для увеличения подвижности следует разрывать самые короткие миофибриллы.

Новое методическое направление — стретчинг, основано на понимании основных физиологических законов. При растягивании мышцы возникает рефлекс на растяжение. Чем быстрее растягивается активная мышца тем сильнее она сопротивляется благодаря рекрутированию большего числа ДЕ. Поэтому маховые резкие движения приводят к разрывам активных машечных волокон или их миофибрилл. Для снижения травмирующего эффекта в стретчинге предлагают выполнять растяжение легкими рывками с очень маленькой амплитудой. В этом случае рефлекс на растяжение срабатывает, механические нагрузки малы и травм не возникает.

Ловкость

Под ловкостью понимают способность человека рационально строить свои двигательные действия в изменяющихся условиях внешней и внутренней среды. В тех случаях, когда внешние условия стабильны, то говорят о координационных способностях.

С точки зрения физики ловкость конечно нельзя рассматривать как физическое качество. Эту проблему следует рассматривать с позиции технической подготовки спортсмена, проблемы формирования двигательных навыков.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: