Классификация циклических упражнений
Учитывая, что она относительно постоянна в циклических упражнениях, их можно классифицировать по средней мощности нагрузки на протяжении любого (достаточно длинного) отрезка времени выполнения упражнения.
На протяжении выполнения ациклических упражнений выделяют периоды наибольшей активности (мощности) - рабочие периоды, чередуемые с промежуточными периодами относительно невысокой активности (мощности), вплоть до полного отдыха (нулевой мощности). При классификации ациклических упражнений остается неясным, оценивать ли мощность основных рабочих периодов (пиковую мощность) или среднюю мощность за все время упражнения, включая основные рабочие периоды и промежуточные периоды относительного или полного отдыха.
Физиологическая характеристика ациклических упражнений при использовании каждого из таких показателей будет различной.
Механическая, или физическая, мощность выполняемого упражнения измеряется физическими величинами -в ваттах, кгм/мин. Она определяет физическую нагрузку.
В подавляющем большинстве случаев очень трудно достаточно точно измерить физическую мощность спортивных упражнений. В циклических упражнениях мощность (физическая нагрузка) и скорость перемещения (при неизменной технике выполнения движений) связаны линейной зависимостью: чем больше скорость, тем выше физическая нагрузка.
Совокупность физиологических (и психофизиологических) реакций организма на данную физическую нагрузку позволяет определить физиологическую мощность нагрузки или физиологическую нагрузку на организм работающего человека. Физиологическая нагрузка или физиологическая мощность - понятия близкие к термину тяжесть работы.
У каждого человека при выполнении упражнения одного и того же характера в одинаковых условиях внешней среды физиологическая мощность нагрузки находится в прямой зависимости от физической нагрузки. Например, чем выше скорость бега, тем больше физиологическая нагрузка.
Однако одинаковая физическая нагрузка вызывает неодинаковые физиологические реакции у людей разного возраста и пола, у людей с неодинаковой степенью функциональной подготовленности (тренированности), а также у одного и того же человека в разных условиях (например, при повышенных или пониженных температуре или давлении воздуха). Кроме того, различные физиологические реакции наблюдаются у одного и того же человека при одинаковой по мощности физической нагрузке, выполняемой разными мышечными группами (руками или ногами) или при разных положениях тела (лежа или стоя).
Так, у гребцов на каноэ; пловцов или бегунов, выполняющих одинаковую по физической мощности работу (с одинаковой скоростью потребления О2), физиологические нагрузки (реакции) сильно различаются.
Следовательно, показатели физической мощности упражнения не могут быть использованы в качестве критерия для единой физиологической классификации различных спортивных упражнений, выполняемых людьми разного пола и возраста, с неодинаковыми функциональными возможностями и подготовленностью (тренированностью) или одним и тем же спортсменом в разных условиях. Поэтому в качестве классификационного признака чаще используются показатели физиологической мощности или физиологической нагрузки.
Одним из таких показателей служит предельное время выполнения данного упражнения. Действительно, чем выше физиологическая мощность (тяжесть работы), тем короче предельное время выполнения работы (см. рис. 2 и 3). Проанализировав по данным, мировых рекордов зависимость между скоростью преодоления разных дистанции и предельным (рекордным) временем (см. рис.
3), В. С. Фарфель разделил кривую рекордов на четыре зоны относительной мощности: с предельной продолжительностью упражнений до 20 с (зона максимальной мощности), от 20 с до 3-5 мин (зона субмаксимальной мощности), от 3-5 до 30-40 мин (зона большой мощности) и более 40 мин (зона умеренной мощности). Такая классификация спортивных циклических упражнении получила широкое распространение.
Другой подход к характеристике физиологической мощности состоит в определении относительных физиологических сдвигов. Характер и величина, ответных физиологических реакций на одну и ту же физическую нагрузку зависят прежде всего от предельных функциональных возможностей ведущих (для данного упражнения) физиологических систем. При выполнении одинаковой физической нагрузки у людей с более высокими функциональными возможностями ведущих систем величина реакций (физиологические сдвиги) меньше, и следовательно, физиологическая нагрузка на ведущие (и другие) системы и соответственно на организм в целом относительно меньше, чем у людей с более низкими функциональными возможностями.
Одинаковая физическая нагрузка будет относительно труднее (тяжелее) для вторых, и, следовательно, предельное время ее выполнения у них будет короче, чем у первых. Соответственно первые способны выполнять такие большие физические нагрузки, которые недоступны вторым.
Например, два спортсмена выполняют одну и ту же абсолютную физическую Нагрузку с одинаковым рабочим потреблением О2 - 3 л/мин. Однако у одного из спортсменов МПК равно 6 л/мин, а у другого - 4,5 л/мин.
Соответственно относительная физиологическая нагрузка на. кислородтранспортную систему у этих спортсменов далеко не одинакова, так как у первого выполняемая физическая работа нагружает эту систему лишь на 50% от ее предельных возможностей, а у второго - на 75%. Следовательно, относительная физиологическая нагрузка у первого спортсмена меньше, чем у второго.
Таким образом, для физиологической классификации спортивных упражнений, используются показатели относительной физиологической мощности: физиологической н а-грузки, физиологической напряженности, тяжести работы. Такими показателями служат относительные физиологические сдвиги, которые возникают в ведущих функциональных системах в ответ на данную физическую нагрузку, выполняемую в определенных условиях внешней среды.
Эти сдвиги выявляются путем сравнения текущих рабочих показателей деятельности ведущих физиологических, систем с предельными (максимальными) показателями.
Классификация циклических упражнений
Энергетические запросы организма (работающих мышц) удовлетворяются, как известно, двумя основными путями: анаэробным и аэробным. Соотношение этих двух путей энергопродукции неодинаково в разных циклических упражнениях (рис.
4). При выполнении любого упражнения практически действуют все три энергетические системы: анаэробные фосфагенная (алактатная) и лакта-цидная (гликолитическая) и аэробная (кислородная, окислительная). Зоны их действия частично перекрываются (рис.
5). Поэтому трудно выделить чистый вклад каждой из энергетических систем, особенно при работе относительно небольшой предельной продолжительности.
В этой связи часто объединяют в пары соседние по энергетической мощности (зоне действия) системы: фосфагенную с лактацидной, лактацидную с кислородной. Первой при этом указывается система, энергетический вклад которой больше.
| Фосфа генмая (АТФ-т КФ) и лактацидная систему Лактациднаяи кислородная системы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ЭО ~4- m t t ICOOO 47200 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
В соответствии с относительной нагрузкой на анаэробные и аэробные энергетические системы все циклические упражнения можно разделить на анаэробные и аэробные (см. схему на стр. 14). Первые - с преобладанием анаэробного, вторые - аэробного компонента энергопродукции.
Ведущим качеством при выполнении анаэробных упражнений служит мощность (скоростно-силовые возможности), при выполнении аэробных упражнений-выносливость.
Соотношение разных путей (систем) знергопродукции в значительной мере определяет, характер и степень изменений в деятельности различных физиологических систем, обеспечивающих выполнение разных упражнений.
Анаэробные упражнения. Выделяются три группы анаэробных упражнений:
максимальной анаэробной мощности (анаэробной мощности) ; околомаксимальной анаэробной мощности (смешанной анаэробной мощности); субмаксимальной анаэробной мощности (анаэробно-аэробной мощности).
Энергетические и эргометрические характеристики анаэробных упражнений приведены в табл. 5.
| Таблица 5. Энергетическая и эргометрическая характеристика анаэробных циклических упражнений | |||||||||||||||||||||||||||||
|
Усиление деятельности вегетативных систем происходит в процессе работы постепенно (см. главу II. 2). Из-за кратковременности анаэробных упражнений во время их выполнения функции кровообращения и дыхания, не успевают достигнуть возможного максимума. На протяжении максимального анаэробного упражнения спортсмен либо вообще не дышит, либо успевает выполнить лишь несколько дыхательных циклов.
Соответственно средняя легочная вентиляция не превышает 20-30% от. максимальной. ЧСС .повышается еще до старта (до 140-150 уд/мин) и во время упражнения продолжает расти, достигая наибольшего значения сразу после финиша - 80-90% от ''максимальной (160-180 уд/мин). Поскольку энергетическую основу этих упражнений составляют анаэробные процессы, усиление деятельности кардио-респираторной (кислородтран-спортной) системы практически не имеет значения для энергетического обеспечения самого упражнения. Концентрация лактата в крови за время работы изменяется крайне незначительно, хотя в рабочих мышцах она может достигать в конце работы 10 ммоль/кг и даже больше. Концентрация лактата в крови продолжает нарастание на протяжении нескольких минут после прекращения работы и составляет максимально 5-8 ммоль/л (рис. 6).
Перед выполнением анаэробных упражнений несколько повышается концентрация глюкозы в крови. До начала и в результате -их выполнения в крови очень существенно повышается концентрация катехоламинов (адреналина и норадреналина) и гормона роста, но несколько снижается концентрация инсулина; концентрации глюкагона и кортизола заметно не меняются (см. рис. 6).
Ведущие физиологические системы и механизмы, определяющие спортивный результат в этих упражнениях,-центрально-нервная регуляция мышечной деятельности (координация движений с проявлением большой мышечной мощности), функциональные свойства нервно-мышечного аппарата (скоростно-силовые), емкость и мощность фосфагенной энергетической системы рабочих мышц.
Упражнения околомаксимальной анаэробной мощности (смешанной анаэробной мощности)-это упражнения с преимущественно анаэробным энергообеспечением работающих мышц. Анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет 75- 85% - отчасти за счет фосфагенной и в наибольшей мере за счет лактацидной (гликолитической) энергетических систем. Рекордная околомаксимальная анаэробная мощность в беге - в пределах 50-100 ккал/мин. Возможная предельная продолжительность таких упражнений у выдающихся спортсменов, колеблется от 20 до 50 с. К соревновательным упражнениям относится бег на дистанциях 200-400 м, плавание на дистанциях до 100 м, бег на коньках на 500 м.
Для энергетического обеспечения этих упражнений значительное усиление деятельности кислородтранспортной системы уже играет определенную энергетическую роль, причем тем большую, чем продолжительнее упражнение. Предстартовое повышение ЧСС очень значительно (до 150-160 уд/мин). Наибольших значений (80-90% от максимальной) она достигает сразу после финиша на 200 м и на финише 400 м (рис. 7). В процессе выполнения упражнения быстро растет легочная вентиляция, так что к концу упражнения длительностью около 1 мин она может достигать 50-60% от максимальной рабочей вентиляции для данного спортсмена (60-80 л/мин). Скорость потребления О2 также быстро нарастает на дистанции и на финише 400 м может составлять уже 70-80% от индивидуального МПК.
Концентрация глюкозы в крови несколько повышена по сравнению с условиями покоя (до 100-120 мг%). Гормональные сдвиги в крови сходны с теми, которые происходят при выполнении упражнения максимальной анаэробной мощности.
Ведущие физиологические системы и механизм ы, определяющие спортивный результат в упражнениях околомаксимальной анаэробной мощности, те же, что и в упражнениях предыдущей группы, и, кроме того, мощность лактацидной (гликолитической) энергетической системы рабочих мышц.
Упражнения субмаксимальной анаэробной мощности (анаэробно-аэробной мощности) - это упражнения с преобладанием анаэробного компонента энергообеспечения работающих мышц. В общей энергопродукции организма он достигает 60-70% и обеспечивается преимущественно за счет лактацидной (гликолитической) энергетической системы. В энергообеспечении этих упражнений значительная доля принадлежит кислородной (окислительной, аэробной) энергетической системе. Рекордная мощность в беговых упражнениях составляет примерно 40 ккал/мин. Возможная предельная продолжительность соревновательных упражнений у выдающихся спортсменов - от 1 до 2 мин. К соревновательным упражнениям относятся: бег на 800 м, плавание на 200 м, бег на коньках на 1000 и 1500 м, заезды на 1 км в велоспорте (трек).
Мощность и предельная продолжительность этих упражнений таковы, что в процессе их выполнения показатели деятельности кислородтранспортной системы (ЧСС, сердечный выброс, ЛВ, скорость потребления О2) могут быть близки к максимальным значениям для данного спортсмена или даже достигать их. Чем продолжительнее упражнение, тем выше на финише эти показатели и тем значительнее доля аэробной энергопродукции при выполнении упражнения. После этих упражнений регистрируется очень высокая концентрация лактата в рабочих мышцах и крови - до 20- 25 ммоль/л. Соответственно рН крови снижается до 7,0. Обычно заметно повышена концентрация глюкозы в крови-до 150 мг%, высоко содержание в плазме крови катехоламинов и гормона роста.
Ведущие физиологические системы и механизмы - емкость и мощность лактацидной (гликолитической) энергетической системы рабочих мышц, функциональные (мощност-ные) свойства нервно-мышечного аппарата, а также кислород-транспортные возможности организма (особенно сердечно-сосудистой системы) и аэробные (окислительные) возможности рабочих мышц. Таким образом, упражнения этой группы предъявляют весьма высокие требования как к анаэробным, так и к аэробным возможностям спортсменов.
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 сопредельной аэробной мощностью у данного человека (т. е. с его индивидуальным МПК, или кислородным потолком), то можно получить представление об относительной,аэробной физиологической мощности выполняемого им упражнения. По этому показателю среди аэробных циклических упражнений выделяются пять групп (см. схему на стр. 14).
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%'отМПК);
5. упражнения малой аэробной мощности (50% от МПК и менее).
Общая энергетическая характеристика аэробных циклических упражнений приводится в табл. 6.
Ведущими физиологическими системами и механизмами, определяющими успешность выполнения аэробных циклических упражнений, служат функциональные возможности кислородтранспортной системы и аэробные возможности рабочих мышц.
По мере снижения мощности этих упражнений (увеличения предельной продолжительности) уменьшается доля анаэробного (гликолитического) компонента энергопродукции. Соответственно снижаются концентрация лактата в крови (см. рис. 6) и прирост концентрации глюкозы в крови - степень гипергликемии). При упражнениях длительностью в несколько десятков минут гипергликемии вообще не наблюдается (см. рис. б). Более того, в конце таких упражнений может отмечаться снижение концентрации глюкозы в крови (гипогликемия).
| Таблица 6. Энергетическая и эргометрическая характеристики аэробных циклических спортивных упражнений | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
С увеличением продолжительности аэробных упражнений повышается температура тела, что предъявляет повышенные требования к системе терморегуляции.
Упражнения максимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением кислорода 95-100% от индивидуального МПК) - это упражнения, в которых преобладает аэробный компонент энергопродукции - он составляет до. 6070%. Однако энергетический вклад анаэробных (преимущественно гликолитических) процессов еще очень значителен. Основным энергетическим субстратом при выполнении этих упражнений служит мышечный гликоген, который расщепляется как аэробным, так и анаэробным путем (в последнем случае с образованием большого количества молочной кислоты). Предельная
продолжительность таких упражнений - 3-10 мин. К соревновательным упражнениям этой группы относятся: бег на 1500 и 3000 м, бег на 3000 и 5000 м на коньках, плавание на 400 и 800 м, академическая гребля (классические дистанции), заезды на 4 км на велотреке.
Через 1,5-2 мин после начала упражнений достигаются максимальные для данного человека ЧСС, систолический объем крови и сердечный выброс, рабочая ЛВ, скорость потребления О2 (МПК). По мере продолжения упражнения ЛВ, концентрация в крови лактата и катехоламинов продолжает нарастать. Показатели работы сердца и скорость потребления О2 либо удерживаются на максимальном уровне (при состоянии высокой тренированности), либо начинают несколько снижаться.
После окончания упражнения концентрация лактата в крови Достигает 15-25 ммоль/л в обратной зависимости от предельной продолжительности упражнения и в прямой - от квалификации-спортсмена (спортивного результата).
Ведущие физиологические системы и механизмы - общие для всех аэробных упражнений; кроме того, существенную роль играет мощность лактацидной (гликолитической) энергетической системы рабочих мышц.
Упражнения околомаксимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 85-95% от индивидуального МПК) - это упражнения, при выполнении которых до 90% всей знергопродукции обеспечивается окислительными (аэробными) реакциями в рабочих мышцах. В качестве субстратов окисления используются в большей мере углеводы, чем жиры (дыхательный коэффициент около 1,0). Главную роль играют гликоген рабочих мышц и в меньшей степени - глюкоза крови (на второй половине дистанции). Рекордная продолжительность упражнений до 30 мин. К этой группе относятся: бег на дистанциях 5000 и 10 000 м, плавание на дистанции 1500 м, бег на лыжах до 15 км и на коньках на 10 000 м. В процессе выполнения упражнений ЧСС находится на уровне 90-95%, ЛВ - 85-90% от индивидуальных максимальных значений. Концентрация лактата в крови после упражнения у высококвалифицированных спортсменов - около 10 ммоль/л. В процессе выполнения упражнения происходит существенное повышение температуры тела - до 39.
Упражнения субмаксимальной аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 70-80% от индивидуального МПК) - это упражнения при выполнении которых более 90% всей энергии образуется аэробным путем. Окислительному расщеплению подвергаются в несколько большей степени, углеводы, чем жиры (дыхательный коэффициент примерно 0,85-0,90). Основными энергетическими субстратами служат гликоген мышц, жиры рабочих мышц и крови и (по мере продолжения работы) глюкоза крови. Рекордная продолжительность упражнений - до 120 мин. В эту группу входят: бег на 30 км и более (включая марафонский бег), лыжные гонки на 20-50 км, спортивная ходьба до 20 км.
На протяжении упражнения ЧСС находится на уровне 80-90%, а ЛВ - 70-80% от максимальных значений для данного спортсмена. Концентрация лактата в крови обычно не превышает 4 ммоль/л. Она заметно увеличивается только в начале бега или в результате длительных подъемов. На протяжении выполнения этих упражнений температура тела может достигать 39-40.
Ведущие физиологические системы и механизмы - общие для всех аэробных упражнений и, кроме того, емкость кислородной (окислительной) системы, которая зависит в наибольшей мере от запасов гликогена в рабочих мышцах, и печени и от способности мышц к повышенной длительной утилизации (окислению) жиров.
Упражнения средней аэробной мощности (с дистанционным потреблением О2 55-65% от индивидуального МПК) - это упражнения, при выполнении которых почти вся энергия рабочих мышц обеспечивается аэробными процессами. Основным энергетическим субстратом служат жиры рабочих мышц и крови, углеводы играют относительно меньшую роль (дыхательный коэффициент около 0,8).
