Руденик О. - Оздоровительный бег
ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ
ВВЕДЕНИЕ
Организм человека - удивительное творение природы, обладающее великим запасом прочности. В процессе эволюции этот запас создавался главным образом в борьбе за существование. Наш далекий предок смог выжить только благодаря интенсивной мышечной деятельности, связанной с добыванием пищи или защитой от посягательств на жизнь.
Организм современного человека сформировался как единое целое, в удивительной гармонии функционирования органов и систем. Деятельность сердечно-сосудистой, нервной и других систем организма способна обеспечить высокоэффективную двигательную активность. Однако условия жизни человека стремительно меняются.
Согласно данным академика А.И.Берга, в середине XIX века из всей энергии, искусственно производимой и потребляемой на Земле, 96% приходилось на мускульную силу человека и домашних животных. Лишь 4% вырабатывали паровые машины, водяные колеса, ветряные мельницы и т.д.
Сейчас мускульная сила производит только около 1% энергии.
Научно-технический прогресс, освободив человека от физического труда, оказал ему медвежью услугу. А ведь еще в XIII веке замечательный французский врач Тиссо писал: Движение как таковое может по своему действию заменить любое лекарство, но все лечебные средства мира не в состоянии заменить действие движения. К несчастью, это утверждение люди часто осознают лишь тогда, когда недостаток движений окажет негативное влияние на их собственное здоровье.
Закономерным следствием такого отношения человека к своему здоровью явился резкий рост сердечно-сосудистых и других заболеваний в мире. Гипокинезия является одним из существенных факторов, способствующих образованию камней в мочевыводящих путях. Лекарство от них одно -движение, и человечеству в XXI веке следует принять это утверждение как аксиому.
Согласившись с ней, необходимо выбрать для занятий тот или иной вид физических упражнений. Однозначных рекомендаций здесь нет. Как отмечает А.Н.Коробов (1986), ...в области физической культуры и спорта, как и в любой другой сфере человеческого бытия, тоже есть своя мода с ее причудливыми зигзагами. В нашей памяти свежи примеры повышенного интереса многих людей к фантастическим возможностям каратэ, таинственным позам йогов, экзотике аэробной гимнастики и т.д.
В этих и других увлечениях . есть и определенная польза, и своя романтическая привлекательность. Каждый человек сам должен решить, какой вид упражнений выбрать для занятий.
При всей широте выбора следует, однако, заметить, что ведущая роль должна отводиться циклическим упражнениям аэробного характера (ходьбе, бегу, плаванию и др.). Именно с их воздействием [15] связаны:
повышение устойчивости организма к неблагоприятным внешним факторам (эмоциональному стрессу, профессиональным вредностям, отрицательным экологическим влияниям, нарушениям питания и интоксикациям вследствие алкоголизма и курения) и др.;
лечебный и профилактический эффект при наличии отклонений в функциональном состоянии организма и начальных стадиях ряда заболеваний;
развитие функциональных возможностей и повышение работоспособности человека.
Особое место среди циклических упражнений аэробного характера занимает бег. Две с половиной тысячи лет назад на скале в Элладе были высечены слова: Хочешь быть сильным - бегай, хочешь быть красивым - бегай, хочешь быть умным - бегай.
Тысячелетняя практика подтвердила справедливость этих слов, но человек, пока он здоров, часто их забывает. Чтобы лучше запомнить высказывание, процитируем Горация, который две тысячи лет назад писал: Если не бегаешь, пока здоров, будешь бегать, когда заболеешь.
Возрождение популярности оздоровительного бега (бег трусцой, трусца, джоггинг и др.) в наше время связывают, прежде всего, с именем известнейшего новозеландского тренера Артура Лидьярда. В 1961 году двадцать его земляков собрались в городском парке Окленда, чтобы прослушать его лекцию и совершить вместе с ним первую пробежку. Через 21 год (1982) в Окленде желающих преодолеть 12-километровую трассу Пробег вокруг заливов было уже 80000.
В настоящее время в мире количество поклонников оздоровительного бега исчисляется сотнями миллионов.
Наиболее сильной мотивацией для занятий бегом стало желание людей сохранить или улучшить свое здоровье, изменить формы тела. Оздоравливаясь с помощью бега, человек приближается и к канонам красоты. В связи с этим, повышенное внимание в учебно-методическом пособии уделено оздоровительной функции бега. Использование бега для коррекции фигуры без учета его воздействия на здоровье может привести к печальным для организма последствиям.
Коррекция фигуры - это, главным образом, снижение жировой массы тела в проблемных местах и наращивание мышечной массы там, где того требуют эти самые каноны красоты.
Общепризнано и подтверждено многовековой практикой, что бег и направленное питание - лучшие средства уменьшения жировых компонентов ног и всего тела. Хирургические вмешательства, биологически активные добавки и другие рекламируемые технологии способны лишь на короткое время частично решить проблемы вашей фигуры, при этом вы понесете немалые материальные потери и создадите опасность своему здоровью.
Для того, чтобы занятия были эффективными и не наносили организму вреда, следует познакомиться с медико-биологическими основами оздоровительного бега и базирующейся на них методикой организации и построения занятий.
Выбрав для занятий оздоровительный бег, вы приобретаете надежного гаранта своего здоровья, высокой работоспособности, гармонии души и тела.
ГЛАВА 1. ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫЙ БЕГ И ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
Несмотря на широкое использование термина физическая работоспособность, общепринятого, теоретически и практически обоснованного определения ему пока еще не дано. В общем виде величина физической работоспособности прямо пропорциональна количеству внешней механической работы, которую человек способен выполнить с заданной интенсивностью [8].Физическая работоспособность человека изменяется или поддерживается в соответствии с объективными законами природы.
Их знание и творческое использование в жизни - это хорошее здоровье и те блага, которые оно дает.
Для жизнедеятельности организма, в том числе и для выполнения любой работы, нужна энергия. Наряду с центральной нервной системой (ЦНС) энергообеспечение является важнейшим фактором, влияющим на физическую работоспособность.
Рассмотрим механизм энергообеспечения жизнедеятельности человека и определим влияние бега на этот процесс.
§ 1. Энергообеспечение жизнедеятельности организма
Любая деятельность человека возможна благодаря сокращению мышц. Для того, чтобы мышцы человека могли совершать определенную работу, им, как автомобилю топливо, нужна энергия.
Источником энергии для мышечного сокращения является сложное химическое соединение - аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). АТФ образуется в митохондриях - внутриклеточных орга-неллах.
Митохондрии содержат эффективные биохимические системы, обеспечивающие синтез веществ, богатых энергией. Примерно половина энергии, образующейся в митохондриях, превращается в тепло, оставшаяся часть консервируется в виде химических связей АТФ.
АТФ состоит из аденозина (обозначим его буквой А) и трех остатков фосфорной кислоты (Р). Схематически АТФ будет выглядеть так:
А - Р ~ Р ~ Р.
При расщеплении АТФ теряет один фосфат (Р), в результате получается аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и выделяется энергия, используемая мышцей для выполнения работы.
Запасы АТФ в клетке относительно невелики, они позволяют выполнять работу максимальной мощности всего несколько секунд.
Для продолжения работы необходимо непрерывное восстановление (ресинтез) АТФ, т.е. требуется присоединить фосфат (Р) к АДФ, затратив энергию.
Исключительную роль в восстановлении АТФ играет кислород. В результате реакции кислорода с глюкозой (окисления глюкозы) выделяется энергия, которая используется для ресинтеза АТФ.
Запасы углеводов в мышцах составляют [19] 50-200 г, в печени - около 200 г, во внеклеточной жидкости - 10-15 г. Этих запасов хватает на 2-3 часа непрерывной работы.
Израсходовав значительную часть запасов углеводов, организм для восстановления АТФ использует жиры. Окисление находящихся в организме запасов жиров позволяет освободить такое количество энергии, которого хватило бы на обеспечение работы в течение нескольких дней. Однако в повседневной деятельности организм использует жиры крайне ограничено, отдавая предпочтение углеводам.
В то же время систематические тренировки повышают роль жиров в энергообеспечении работы мышц.
Существует определенная зависимость между мощностью работы, количеством энергии, которую должна выделить, расщепляясь, АТФ, и количеством кислорода, необходимым для ее восстановления. При интенсивной работе кислорода для восстановления АТФ может не хватать.
В этом случае глюкоза способна расщепляться и без кислорода и при этом тоже выделять энергию. Однако при бескислородном расщеплении глюкозы энергии освобождается в 12 раз меньше, чем при полном окислении того же ее количества.
В мышцах содержится также еще один резервный источник энергии - креатинфосфат (КрФ), который восстанавливает АТФ без участия кислорода.
Таким образом, восстановление АТФ происходит двумя путями:
анаэробным, т.е. без участия кислорода;
аэробным (дыхательным), т.е. с участием кислорода.
В связи с этим, различают анаэробныіе и аэробныіе возможности организма. Основным по праву считается механизм восстановления АТФ с участием кислорода.
§ 2. Аэробные возможности организма
Задержите дыхание и с помощью часов или секундомера проверьте, сколько вы сможете пробыть в таком состоянии, т.е. без поступления кислорода в организм. Одни - 1 минуту, другие - чуть меньше, третьи - чуть больше.
Вы убедитесь в огромной роли кислорода, которую он играет в жизнедеятельности организма. Чем больше кислорода будет доставлено к клеткам, тем более значительную работу человек сможет выполнить.
Таким образом, аэробная производительность (аэробные возможности организма) -это способность совершать работу, используя для восстановления АТФ кислород, поглощаемый непосредственно во время работы.
Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения ее тяжести и продолжительности. Однако для каждого человека существует предел, выше которого поглощение кислорода увеличиваться не может. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 мин при предельно тяжелой для него работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК).
Человек может достичь уровня своего МПК при работе, длящейся не менее 3 мин.
МПК является главнейшим показателем аэробных возможностей. Он отражает эффективность работы важнейших органов и систем организма: сердца, дыхательной системы и др. У не занимающихся спортом величина МПК не превышает 2-3,5 л/мин.
У высококвалифицированных спортсменов она может достигать 6-6,5 л/мин. Поскольку абсолютная величина МПК зависит от размеров тела, ее делят на вес человека.
При пересчете на 1 кг веса у не занимающихся спортом МПК составляет 35-40 мл, у спортсменов высокого класса - 50-90 мл.
Процесс поступления в организм кислорода и выделения образующейся в организме двуокиси углерода (С02) определяется понятием вдыхание. Проследим движение этих газов в организме.
Атмосферный воздух благодаря сокращению дыхательных мышц засасывается в легкие. Молекулы кислорода, достигнув мельчайших легочных пузырьков - альвеол, через мембрану проникают в кровь и соединяются с гемоглобином. Насыщенная кислородом кровь устремляется к сердцу.
Последовательно пройдя левое предсердие, левый желудочек, аорту, артерии и артериолы, она попадает в капилляры. Здесь кислород отщепляется от гемоглобина и проникает в мышечные и другие ткани. В результате сложных биохимических процессов окисления питательных веществ выделяется необходимая для мышечного сокращения энергия и образуются углекислый газ и вода.
Проникнув в кровь, углекислый газ соединяется с гемоглобином и с кровью движется к сердцу. Пройдя последовательно правое предсердие и правый желудочек, кровь попадает в капилляры легких, где происходит обмен газов: углекислый газ отщепляется и выводится при выдохе в атмосферу, а кровь насыщается кислородом.
Таким образом, дыхание может быть разделено на следующие взаимосвязанные процессы:
обмен газов между атмосферой и альвеолами легких (вентиляция легких) и обмен газов между воздухом альвеол и кровью (легочная диффузия газов), называемые внешним дыханием;
G связывание и транспорт газов кровью;
обмен газов между кровью и тканями (тканевая диффузия газов);
тканевое дыхание.
Активное участие в названных процессах принимают сердце и кровеносные сосуды.
Внешнее дыхание (вентиляция легких). Вентиляция легких осуществляется ритмическими чередованиями вдохов и выдохов. Эту работу выполняют поперечнополосатые мышцы грудной клетки и некоторые мышцы шеи и туловища.
Главная мышца вдоха - диафрагма. Сокращаясь, она увеличивает вертикальный размер грудной клетки.
Наружные межреберные мышцы при сокращении поднимают ребра вперед и вверх, при этом увеличивается передне-задний и боковой размеры грудной клетки. При вдохе участвуют также другие мышцы.
Выдох при спокойном дыхании осуществляется пассивно, так как грудная клетка и легкие после вдоха стремятся занять положение, из которого они были выведены сокращением дыхательных мышц. В глубоком выдохе принимают участие мышцы живота и др.
Благодаря сокращению мышц вдоха атмосферный воздух поступает в легкие. Количественной характеристикой легочной вентиляции служит минутный объем дыхания (МОД) - объем воздуха, проходящий через легкие за 1 мин. В покое и при работе МОД строго соответствует потреблению кислорода и выделению СО2 и в зависимости от них изменяется.
Так, МОД в покое составляет 5,8-6 л/мин. Предельная величина МОД ограничивается той максимальной работой, на которую способны дыхательные мышцы.
Во время бега потребности организма в кислороде возрастают вплоть до предельно возможного. Мышцы внешнего дыхания вынуждены сокращаться мощно и долго.
В результате занятий оздоровительным бегом сила и продолжительность работы мышц, осуществляющих вентиляцию легких, увеличивается, МОД достигает 50-70 л/мин, а при спортивном беге - 150-200 л/мин.
Внешнее дыхание (легочная диффузия легких). Попав в легкие, кислород из воздуха переходит в кровь, а из крови в воздух легких перемещается углекислый газ. Переход кислорода в кровь и углекислого газа из крови в воздух легких происходит через легочную мембрану (стенку, отделяющую альвеолы от капилляров) путем диффузии (от лат. diffusio - распространение, растекание, т.е. движение частиц среды, приводящее к переносу веществ и выравниванию концентраций частиц данного сорта в среде).
Легочная диффузия обусловлена разным парциальным давлением (от позднелат. partialis -частичный, т.е. давление компонента идеальной газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы один занимал объем всей смеси).
Атмосферный воздух - это смесь различных газов: кислорода, азота, углекислого газа и др. Парциальное давление каждого из газов зависит от процентного содержания газа в воздухе и давления всей газовой смеси.
При любом атмосферном давлении воздух содержит 21% кислорода. На уровне моря атмосферное давление равно 760 мм рт. ст., парциальное давление кислорода -159,6 мм рт. ст. (760 мм : 100% х 21% = І59,6 мм).
Чем выше высота над уровнем моря, тем разряженнее становится воздух, в результате атмосферное давление, а также парциальное давление кислорода снижаются. Эта закономерность нашла широкое применение в практике спорта для развития выносливости: равная по величине работа аэробного характера требует практически одинакового количества кислорода; снижение в воздухе парциального давления кислорода вызывает при равной физической нагрузке усиление деятельности органов и систем, снабжающих организм кислородом, что повышает эффект тренировок.
В связи с разностью парциальных давлений кислорода в воздухе альвеол (на уровне моря оно составляет около 102 мм рт. ст.) и в легких (40 мм рт. ст.) он переходит из альвеолярного воздуха в кровь, т.е. из области большего давления в область меньшего давления.
Парциальное давление углекислого газа в венозной крови (т.е. крови, отдавшей кислород тканям) выше, чем в воздухе легких, поэтому углекислый газ переходит из крови в легкие. В результате этих процессов от легких оттекает артериальная кровь, обогащенная кислородом и освободившаяся от излишка углекислоты.
Общая поверхность легочной мембраны в среднем составляет 80 м2. Через нее за 1 мин проникает то количество газов, которое соответствует нормальному газообмену (250 мл О и 200 мл СО2). Интересно, что максимальная способность мембраны пропускать кислород наблюдается при такой работе, при которой частота сердечных сокращений (ЧСС) составляет 120 уд/мин [19].
При дальнейшем увеличении мощности работы диффузионная способность легких уже почти не возрастает.
Из-за хорошей растворимости С02 в крови и тканях углекислый газ переносится примерно в 20 раз легче, чем кислород, поэтому в естественных условиях ограничения для диффузии углекислого газа в легких обычно не наблюдаются. Изменения же диффузии кислорода могут влиять на газовый состав артериальной крови.
Таким образом, бег при ЧСС 120 уд/мин или близкой к ней повышает функциональные возможности легочной мембраны.
Связывание и транспорт газов кровью. Кислород из воздуха легких проникает в кровь, которая течет по капиллярам, вплотную соприкасающимся со стенками альвеол, и быстро связывается с гемоглобином. Диффузия (переход) кислорода продолжается до момента предельного насыщения им гемоглобина.
Когда парциальное давление кислорода в воздухе легких и плазме крови сравнивается, диффузия прекращается.
Практически весь кислород кровь переносит в связанном состоянии с гемоглобином (оксигемоглобин). В норме кровь человека содержит около 15 г гемоглобина (Не) на 100 мл, 1 г Нв связывает 1,34 мл 02 (т.е. каждые 100 мл крови способны связать 20,1 мл кислорода). То количество кислорода, которое содержится в 100 мл крови, когда весь гемоглобин находится в окисленной форме, называется кислородной емкостью кроеи.
Увеличение или уменьшение концентрации гемоглобина в крови изменяет ее кислородную емкость.
Занятия оздоровительным бегом вызывают изменения в составе крови, повышая в ней содержание гемоглобина. При пребывании в высокогорных районах содержание гемоглобина при равной физической работе повышается.
Обмен газов между кровью и тканями. Кислород и углекислый газ перемещаются между кровью и тканями тела также путем диффузии, т.е. из области высокого в область низкого давления. Парциальное давление кислорода в тканях значительно меньше, чем в артериальной крови.
В связи с этим кислород отщепляется от оксигемоглобина и переходит из крови в ткани. Углекислого газа, наоборот, больше в тканях, так как он является продуктом обмена веществ.
Поэтому углекислый газ переходит в кровь.
Скорость обмена газое во многом определяется толщиной мембран, через которые он проходит. В легких расстояние диффузии невелико, но в тканях оно измеряется десятками микрометров и определяется расстоянием между соседними капиллярами. Поэтому для тканевого обмена газов расстояние диффузии имеет решающее значение. При физической нагрузке, под влиянием образующегося в мышце избытка углекислого газа и кислых продуктов обмена, а также повышения температуры раскрываются дополнительные капилляры, что уменьшает расстояние диффузии и увеличивает поверхность, через которую она осуществляется.
При этом скорость кровотока в тканях снижается, что также облегчает обмен газами.
Перешедший в ткани кислород потребляется клетками в процессе тканевого дыхания, поэтому постоянно существует разность парциального давления 02 между кровью и тканями, обеспечивающая диффузию в этом направлении. Активные ткани, например, работающие скелетные мышцы, извлекают из крови почти весь кислород.
Такие ткани, как кость и кожа, поглощают из крови относительно небольшое количество 02.
В скелетных мышцах и в сердце содержится миоглобин (Мв) -вещество, близкое по строению к гемоглобину. Во время сокращения этих мышц, с одной стороны, усиливаются окислительные процессы, с другой - резко ухудшаются условия доставки кислорода, т.к. сокращающаяся мышца сдавливает капилляры, и доступ крови по ним прекращается.
В этот период и используется кислород, запасенный в Мв за время расслабления мышцы.
Парциальное давление С02 в тканях составляет около 60, а в притекающей к ним артериальной крови 41 мм рт. ст. Благодаря разнице давлений углекислый газ проникает через стенки капилляров в плазму крови. С02 хорошо растворяется в крови, однако, в растворенном виде переносится только 10% всего количества углекислого газа, транспортируемого кровью.
Большая часть С02, вступая в реакцию с водой, превращается в угольную кислоту: со2 + н2о ^ Н2СОз.
Кроме того, углекислый газ может вступать в химическое соединение с гемоглобином, освободившимся от кислорода при прохождении крови по капиллярам тканей. Это соединение называется карбогемоглобином.
Примерно 30% углекислого газа переносится кровью в форме карбогемоглобина.
0здоровительный бег повышает не только кислородную емкость, но и общее количество крови у человека, в результате чего ее транспортные возможности увеличиваются.
Выведение углекислого газа из тканей не вызывает затруднений.
Во время занятий оздоровительным бегом обмен газов в тканях активируется. Раскрытие дополнительных капилляров в мышцах позволяет на большую глубину проникать поступившему из крови кислороду и питательным веществам, что положительно сказывается на функциональных возможностях мышц.
Тканевое дыхание. Кислород, поступивший в ткани, используется в клеточных окислительных процессах.
Питательные вещества в клетках расщепляются под влиянием ферментов без участия кислорода (анаэробно) до относительно простых молекул, при этом освобождается некоторая доля энергии. Однако основная часть энергии, заключенная в исходном веществе, освобождается на следующем, аэробном этапе расщепления, т.е. на этапе тканевого дыхания.
В ходе окислительных реакций, образующих циклическую последовательность (цикл трикарбоновыіх кислот, или цикл Кребса), происходит взаимопревращение органических кислот с отщеплением атомов углерода, выделяющихся в виде СО2 и атомов водорода. Продуктом дальнейших окислительно-восстановительных реакций является вода.
При полном окислении одной грамм-молекулы глюкозы до СО2 и Н2О освобождается 686 килокалорий. Энергия используется или запасается клетками, в основном, в форме химической энергии фосфатных связей, главным носителем которой служит АТФ.
Тканевое дыхание сохраняется нормальным до тех пор, пока парциальное давление кислорода остается выше 5-3 мм рт.ст. Такое парциальное давление кислорода называется критическим.
Ниже критического уровня тканевое дыхание прекращается.
Сердце (от лат. cor, греч. cardia) - четырехкамерный полый орган, центральная часть кровеносной системы. Полость сердца разделена перегородкой на изолированные друг от друга правую и левую половины, каждая из которых состоит из предсердия и желудочка.
Односторонний ток крови из предсердий в желудочки и оттуда в аорту и легочную артерию обеспечивается клапанами, находящимися у входного и выходного отверстий желудочков.
Работа сердца характеризуется непрерывной сменой сокращений и расслаблений его мышечных волокон. Сокращение сердца называется систолой, расслабление - диастолой.
Сердечный цикл состоит из трех фаз:
общей диастолы сердца (предсердия и желудочки расслаблены);
систолы предсердий (желудочки расслаблены и наполняются кровью);
систолы желудочков (кровь под большим давлением выбрасывается правым желудочком в легочную артерию, а левым - в аорту).
Длительность сердечного цикла зависит от частоты сердцебиения. К примеру, при частоте, равной 75 уд/мин, она составляет 0,8 с. При физической работе длительность сердечного цикла и его отдельных фаз уменьшается, причем тем больше, чем тяжелее работа.
