close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

266.Теоретические и методические основы развития физической работоспособности у студентов

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Кафедра физического воспитания
Теоретические и методические
основы развития физической
работоспособности у студентов
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов всех специальностей
Ярославль 2006
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 796/799
ББК 4 511я73
Т 33
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2006 года
Рецензент
кафедра физического воспитания ЯрГУ им. П.Г. Демидова
Составители: кандидат биологических наук А.А. Муравьев;
кандидат биологических наук, доцент И.П. Зайцева
Т 33
Теоретические и методические основы развития физической
работоспособности у студентов : метод. указания / сост. А.А. Муравьев, И.П. Зайцева; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2006. –
36 с.
В работе рассматриваются медико-биологические аспекты развития физической работоспособности. С современных научных позиций проанализированы механизмы аэробной и анаэробной производительности мышечной системы. Показана роль сердечно-сосудистой и дыхательной систем в обеспечении адаптации к мышечным
нагрузкам разной интенсивности. Приводятся сведения об общих
механизмах повышения выносливости и способы ее контроля.
Предназначено для студентов всех специальностей (дисциплина
Физическая культура, блок ГСЭ).
УДК 796/799
ББК 4 511я73
 Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, 2006
 А.А. Муравьев, И.П. Зайцева, 2006
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I. Физическая работоспособность
В понятие спортивная работоспособность вкладывается разный смысл. Нередко используют термины общая и специальная работоспособность, или выносливость. Нет четкого разграничения
понятий работоспособность и тренированность. В этой работе не
ставилась цель обосновать или разработать терминологию, однако
нам кажется, что широкое использование некоторых приведенных
выше терминов недостаточно обосновано. Вряд ли целесообразно
обозначать тренированность или ее компоненты как «специальную
работоспособность». Известно, что выносливость понимают как
способность противостоять утомлению. Она измеряется временем и зависит от интенсивности выполняемой работы. Поэтому
термин «специальная выносливость» лишен физиологического
смысла, если его относить только к различным видам спорта, например к плаванию, баскетболу и т. п., так как непонятно, чем специальная выносливость в каждом случае отличается от выносливости общей. Правильнее, вероятно, говорить о выносливости преимущественно к аэробной или анаэробной работе, указав ее:
1) локализацию (локальная, регионарная, глобальная, то есть
такая, которая соответственно включает в работу до 1/3 мышечной
массы, от 1/3 до 2/3 и более 2/3);
2) характер (статическая, динамическая, циклическая или
ациклическая);
3) интенсивность.
Локальная работа
Регионарная работа
42%
30%
Т отальная работа
75%
Рис. 1. Включение объема мускулатуры в работу:
1) локальную (менее 33% мышц);
2) регионарную (от 33 до 70%);
3) тотальную (более 70%).
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В самых различных видах спорта выносливость определяют
одни и те же биохимические механизмы, которые и следует изучать при исследовании отдельных спортивных упражнений. С этой
точки зрения предпочтительнее говорить о кардиореспираторной
(аэробная работа), скоростной (преимущественно анаэробная работа при выполнении циклических видов упражнений) и мышечной (силовые упражнения), нежели об общей и специальной выносливости.
В целом высокая физическая работоспособность – залог хорошей тренированности, т. е. потенциальной возможности показать
высокие результаты в избранном виде спорта. Факторы, определяющие физическую работоспособность и тренированность, частично совпадают. Это относится, например, к состоянию здоровья,
аэробной и анаэробной производительности, силе мышц, мотивации и т. д. Однако в каждом конкретном виде спортивной деятельности определяющим является один из так называемых аспектов
тренированности: педагогический (техника спортивных упражнений и соревновательная тактика), психологический (психическое
состояние спортсменов, их совместимость в команде, мотивация)
или медицинский (морфофункциональное состояние основных физиологических систем организма, т. е. физическая работоспособность). Так, например, в беге на длинные дистанции решающую
роль играет состояние системы транспорта кислорода, а также
мощность, емкость и эффективность процессов аэробного и анаэробного энергообразования, в то время как техника бега, психическое состояние бегуна имеют лишь второстепенное значение. В
этом виде спорта наиболее важен медицинский аспект тренированности. Если, руководствуясь более узким определением физической работоспособности, понимать ее как функциональное состояние кардиореспираторной системы, то в данном примере понятия
работоспособности и тренированности почти совпадают.
Чтобы получить представление о работоспособности человека
в целом, необходимо комплексное тестирование. Однако в первую
очередь следует измерять факторы, имеющие наибольшее значение: силу и выносливость мышц у штангистов, аэробную производительность у представителей циклических видов спорта, тренирующихся на выносливость, нервно-психическое состояние и ловкость у фехтовальщиков и вратарей и т. д.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Комплекс показателей физической работоспособности спортсмена, являющийся компонентом тренированности и связанный с
результатами, достигнутыми в избранном виде спорта, на наш
взгляд, лучше всего обозначить как физическую подготовленность.
II. Общие представления об адаптации
организма к мышечной деятельности
В общем смысле можно утверждать, что достижения спортсмена определяются: 1) возможностями функциональных систем,
обеспечивающих эффективное выполнение конкретного двигательного задания; 2) эффективной и современной, а также рациональной в отношении распределения в течение соревнования мобилизацией возможностей соответствующих функциональных систем; 3) целесообразным и скоординированным приложением силы
сокращений мышц для достижения в одних случаях предельной
эффективности, в других – выразительности и красоты, в третьих –
экономичности движений.
В основе этих трех групп факторов спортивной работоспособности лежит взаимосвязанная деятельность многих органов, а в
пределах их – огромного количества клеток, в том числе и мышечных. Эффективность выполнения функций определяется на
уровне клетки тремя основными компонентами:
Эффективность
функций
А
Б
В
А – функциональной мощностью соответствующих клеточных
структур;
Б – энергетическим обеспечением функции;
В – пластическим обеспечением функции.
Функциональная мощность клеточных структур выражает особенности, определенные генетической программой и уровнем морфофункционального усовершенствования, являющегося результа5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
том долговременной адаптации к условиям существования, в том
числе и к двигательной активности. Энергетическое обеспечение
функций заключается в совокупности энергетических процессов, в
результате которых образуется и освобождается достаточное количество энергии для осуществления функциональной активности на
необходимом уровне. Пластическое обеспечение функций организма – это процесс обновления функционирующих, энергообразующих, транспортных и опорных структур клеток, осуществляемый посредством биосинтеза белка и обеспечивающий устойчивость физиологических функций в условиях целого организма.
Адаптация организма к мышечной деятельности заключается в
срочных адаптационных процессах, осуществляемых непосредственно во время работы мышц. Их первоочередная задача заключается в мобилизации энергетических ресурсов, транспорте кислорода и субстратов окисления к работающим мышцам, в удалении конечных продуктов реакций энергообмена и в создании условий для
пластического обеспечения работы мышц, в частности путем дополнительного синтеза новых молекул ферментов. Кроме того
важная задача срочных адаптационных процессов – обеспечение
сохранения постоянства внутренней среды организма.
Любой адаптационный процесс в организме направлен на поддержание, или восстановление постоянства внутренней среды
организма. Для характеристики совокупности скоординированных
физиологических функций, направленных на обеспечение постоянства внутренней среды организма, существуют термины гомеостаз
и гомеостатическая регуляция.
Цель адаптации → Сохранение гомеостаза
Каждый организм представляет собой динамическое сочетание
устойчивости и изменчивости, в котором изменчивость служит его
приспособительным реакциям и, следовательно, защите его наследственно закрепленных жизненно важных констант. Существуют жесткие константы, имеющие наименьший диапазон между уровнем
константного состояния и предельным отклонением, несовместимым
с жизнью. Наряду с ними имеются пластические константы, обладающие весьма широким диапазоном изменчивости, но их изменения имеют приспособительное значение для других функций. Изме6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нения функциональной активности органов и их систем, выражающиеся в сдвигах пластических констант организма, обеспечивают
необходимые условия для выполнения актов жизнедеятельности, а
также для поддержания постоянства жестких констант (осмотическое давление, напряжение кислорода, температура тела, концентрация ионов, содержание воды и некоторые другие).
Во время работы мышц необходимо принимать меры для предотвращения смещения рН (рН – это показатель соотношения кислых Н+ и основных ОН-ионов) в кислую сторону в результате накопления недоокисленных метаболитов и перегревания из-за усиления теплопродукции при биоэнергетических реакциях. Это требует напряженной деятельности механизмов гомеостатической регуляции. Например, поддержание одного параметра в допустимых
пределах приводит к угрозе вывести другой параметр за допустимые пределы. Избегать чрезмерного повышения температуры тела
можно только за счет усиления механизмов теплоотдачи. Терморегуляторная вазодилатация (расширение) сосудов кожных покровов
требует дальнейшего увеличения минутного объема сердца, чтобы
не снижать кровоснабжения работающих мышц и тем самым притока кислорода и необходимых субстратов к ним. Эффективное
средство отдачи тепла – потоотделение – приводит к значительной
потере воды. В связи с этим организму угрожает обезвоживание.
Поэтому необходимо угнетать выведение воды почками. В результате усиленного потоотделения теряется и значительное количество необходимых электролитов (ионов). Интенсивность выделения
их из организма также следует регулировать.
Первым результатом деятельности управляющих структур является активизация специфических гомеостатических реакций. При
невысокой силе раздражителей и изменений внешней и внутренней
среды, а также при наличии заранее выработанной адаптации к
данному конкретному воздействию адаптационная деятельность
ограничивается специфическими гомеостатическими реакциями.
Выполнение специфических гомеостатических реакций, а также
любых актов жизнедеятельности требует энергетического и пластического обеспечения функций. Первоначально эту задачу удается выполнить за счет энергетических возможностей и пластического резерва функционирующих клеток.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Необходимость в мобилизации энергетических и пластических
ресурсов организма представляет собой основную причину неспецифических приспособительных изменений. Наряду с этим неспецифические адаптационные изменения обусловливаются также необходимостью активации общих защитных способностей организма (имеются в виду увеличение иммунологической активности, ускорение свертывания крови, противовоспалительные воздействия и
некоторые другие реакции).
Таким образом, неспецифические адаптационные изменения
следует рассматривать как важную часть процесса адаптации, которую целесообразно обозначить термином механизм общей адаптации. Активация механизма общей адаптации, очевидно, является и
основным признаком состояния стресса. Следовательно, стресс можно определить как состояние организма, характеризующееся развертыванием механизма общей адаптации, чем и обеспечивается положительный фон для осуществления специфических гомеостатических реакций и мобилизации защитных способностей организма.
Основными компонентами механизма общей адаптации являются:
1) мобилизация энергетических ресурсов организма для энергетического обмена;
2) мобилизация пластического резерва – активный синтез
ферментных и структурных белков.
Энергетика мышечной работы
Основной двигательный механизм организма – мышцы. Динамика обмена веществ в них имеет очень широкие пределы. В работающей мышце по сравнению с мышцей, находящейся в состоянии
покоя, окислительные процессы возрастают в 50 раз и более. Одновременно большая нагрузка падает на систему транспорта продуктов обмена – тканевую жидкость и кровь. Для сохранения химического и физического равновесия к клеткам необходимо доставлять
нужное количество питательных веществ и кислорода, а также удалять тепло и конечные продукты обмена веществ – воду, углекислый газ и т. д. Поэтому при интенсивной нагрузке способность противостоять утомлению во многом зависит от органов, снабжающих
мышцы кровью – системы кровообращения и дыхания.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассмотрим вкратце механизм превращения энергии в организме. Один из основных процессов превращения энергии в обмене веществ – окисление глюкозы. В расчете на 1 грамм-молекулу
его можно представить в таком виде:
С6Н1206+602 ккал
окисление
(глюкоза)
6С02+ 6Н20+686 ккал.
Потенциал энергии глюкозы выше, чем потенциал углекислого
газа или воды. Энергия, освободившаяся в результате окисления,
используется в разных процессах и в первую очередь при мышечном сокращении.
Химические соединения могут окисляться также в реакции дегидрогенирования, при отщеплении водорода:
АН2+В → В+ВН2,
где окисленная субстанция А – донатор водорода, а восстановленное содержание В – акцептор водорода. В окислительновосстановительных реакциях переносчики водорода обычно действуют вместе с катализаторами – ферментами и коферментами. Одна группа ферментов (флавопротеиды и система цитохромов) в качестве акцептора водорода может использовать атмосферный кислород. Это аэробное окисление.
Главным источником энергии при мышечном сокращении
являются поступающие в организм с пищей углеводы и жиры.
В самой мышечной клетке превращение энергии обеспечивается аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) и креатинфосфатом
(КФ). Накопление и освобождение энергии происходит путем присоединения или отщепления фосфатных групп. После отщепления
фосфорной кислоты от молекулы АТФ с помощью фермента аденозинтрифосфатазы образуется аденозиндифосфорная кислота
(АДФ) и освобождается энергия:
АТФ → АДФ +Н3Р04+8 ккал.
В скелетной мускулатуре концентрации макроэргических соединений АТФ и КФ в среднем составляют 24,6 и 76,8 мкмоль на
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 г сухой массы мышцы соответственно. Под влиянием триггерного (пускового) нервного импульса АТФ расщепляется до АДФ.
Часть освобожденной энергии трансформируется в мышечное сокращение. Таким образом мышцы превращают химическую энергию в механическую работу (рис. 2).
Нервный импульс
из ЦНС
АТФ
АДФ+Э
Сокращение
Рис. 2. Использование энергии АТФ мышечной клеткой для сокращения
В зависимости от специфики активизированных клеток потенциальная энергия макроэргических соединений может превратиться в электричество, осмотическое давление, тепло, а также использоваться в биологическом синтезе.
Запас АТФ в мышцах небольшой. Для поддержания активности тканей на определенном уровне необходим быстрый ресинтез
АТФ (т. е. обратный процесс «сборки» молекулы АТФ из АДФ и
неорганического фосфата). Последний происходит в ходе рефосфорилирования при соединении АДФ и фосфатов. Наиболее доступным веществом, используемым для ресинтеза АТФ, в первую
очередь следует назвать креатин-фосфат, легко передающий свою
фосфатную группу на АДФ:
КФ+АДФ → Креатин +АТФ.
Концентрация КФ в мышцах в 3 – 4 раза больше по сравнению
с АТФ. Умеренное (на 20 – 40%) снижение содержания АТФ сразу
компенсируется за счет КФ. Истощение запасов самого КФ зависит
от величины нагрузки.
Методом микробиопсии было доказано, что при работе с максимальной интенсивностью запасы КФ расходуются в первые минуты. После этого освободившиеся фосфатные группы соединяются с глюкозой.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Процесс гликолиза (буквально – расщепление сахара) более
инертен и достигает максимума не ранее чем на 1 – 2-й минуте работы.
Гликоген и глюкоза расщепляются до пировиноградной кислоты. Этот процесс может проходить в анаэробных условиях. В реакции образуются богатые энергией фосфаты.
В трикарбоновом цикле Кребса пировиноградная кислота постепенно расщепляется до углекислого газа и водорода, водород
соединяется с кислородом и образует воду. Большая часть освобожденной энергии используется для ресинтеза АТФ.
Образование АТФ можно рассматривать как главную цель
тканевого дыхания. В аэробных условиях присоединение третьей
молекулы фосфорной кислоты к АДФ происходит в присутствии
кислорода. Поэтому этот процесс обозначается как окислительное
фосфорилирование. Процессы цикла Кребса осуществляются на
внутренних мембранах особых клеточных образований – митохондрий. При легкой или умеренной нагрузке к мышечным клеткам
поступает достаточное количество кислорода.
В цикл Кребса могут включаться также жирные кислоты и даже аминокислоты. Однако в нормальных условиях белки в качестве источника энергии не используются.
Следует отметить, что при полном аэробном окислении глюкозы и гликогена энергии для ресинтеза освобождается намного
больше, чем в анаэробном процессе. Так, по сравнению с последним глюкоза в аэробных условиях на одну грамм-молекулу может
образовать в 19 раз больше АТФ.
Аэробные возможности проявляются в упражнениях большой
и умеренной интенсивности, где в процессе работы можно полностью покрыть кислородный запрос. В таких условиях при нагрузках равномерной интенсивности обычно длительно сохраняется
устойчивое состояние в потреблении кислорода. В кратковременных упражнениях высокой интенсивности, когда невозможно доставить необходимое количество кислорода к работающим мышцам
и во внутренней среде организма наступают выраженные сдвиги,
имеет значение так называемая анаэробная производительность.
Как уже было отмечено, механизмы этих двух видов энергопродукции сложны и зависят от многих обстоятельств.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обобщая результаты многочисленных исследований, можно
отметить, что к числу наиболее важных факторов, определяющих
аэробную производительность человека, относятся:
♦ мощность систем тканевого дыхания, зависящая от структурной организации и активности ферментов митохондриального
комплекса;
♦ количество этих ферментов в тканях человеческого организма;
♦ резервации дыхательных субстратов – главным образом углеводов и отчасти жиров – в различных органах и их доступность
для митохондриальных систем в работающих мышцах;
♦ размеры депонирования кислорода в теле человека и скорость его доставки к центрам митохондриального дыхания, определяющуюся кинетическими характеристиками системы гемоглобин крови – миоглобин мышц;
♦ степень васкуляризации мышц и совершенство регуляторных механизмов, обеспечивающих адекватное кровоснабжение во
время работы, циркуляторную производительность сердца, эффективность работы системы внешнего дыхания и т. п. Интегральным
показателем аэробной производительности является максимальное
количество кислорода, которое человек способен потреблять в течение одной минуты.
Анаэробную производительность определяют:
▪ мощность внутриклеточных анаэробных ферментативных
систем;
▪ общие запасы энергетических веществ, служащих субстратом
анаэробных превращений в мышцах;
▪ степень совершенства компенсаторных механизмов, обеспечивающих поддержание внутреннего гомеостаза в анаэробных условиях мышечной деятельности;
▪ уровень развития тканевых адаптаций, позволяющих выполнять напряженную работу при резко выраженных изменениях
внутренней среды организма.
В анаэробных условиях большое значение имеет психическое
состояние человека и его мотивация, от которой зависит способность сопротивляться утомлению. Анаэробные возможности орга12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
низма наиболее полно отражаются в показателях максимального
кислородного долга и максимума накопления лактата (молочной
кислоты или ее соли) в крови.
Виды и классификация физической работы
Различают статическую и динамическую мышечную работу.
При статической работе мышечное сокращение не связано с движением частей тела. Статическую нагрузку имеет, например, мускулатура, обеспечивающая позу сидящего или стоящего человека.
Статическая работа совершается при удерживании груза. При динамической работе тело или отдельные его части перемещаются.
Физическая активность человека складывается из этих двух разновидностей работы. В процессе деятельности человека они постоянно комбинируются и чередуются.
Максимальное напряжение, которое способна развивать и
удерживать определенная группа мышц, а также максимальное
время напряжения (выносливость) зависят от локальной функциональной мощности и емкости мышц. В условиях динамической работы выносливость и максимум мощности определяются эффективностью механизмов энергопродукции и их согласованностью с
другими функциями организма.
Практическое значение имеет классификация интенсивности
мышечной работы в зависимости от расхода энергии: тяжесть работы определяется тем, насколько расход энергии, выраженный в
килокалориях, превышает уровень основного обмена.
При умеренной работе расход энергии превышает уровень обмена в покое не более чем в 3 раза, при тяжелой работе расход
энергии превышает уровень основного обмена в 3 – 8 раз.
Другие классификации тяжести работы основываются на выраженном в калориях расходе энергии в единицу времени.
При сравнении разных классификаций видно, что обозначенные в них шкалы интенсивности сильно различаются. Так, например, за нижнюю границу очень тяжелой работы принимают как
4,6, так и 12,5 ккал/мин.
Учитывая значительные различия в физической работоспособности людей, при определении тяжести работы следовало бы исходить из функциональных возможностей каждого индивидуума. С
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этой точки зрения преимущество имеют классификации, в которых
величина нагрузки определяется исходя из максимума аэробных
возможностей обследуемого. Максимум аэробных возможностей
наиболее полно отражается в максимуме потребления кислорода.
Основной показатель продуктивности кардиореспираторной системы – максимум потребления кислорода VO2 max – это та высшая
скорость аэробного метаболизма при ритмичной динамической
мышечной работе, которую хорошо подготовленный индивидуум
может поддерживать не более 10 – 15 минут.
В спортивной физиологии принято различать 4 зоны относительной мощности. Нагрузку с максимальной интенсивностью
можно выполнять не более 20 – 30 секунд. В эту зону входят, например, такие упражнения, как бег на дистанции 100 и 200 м. Субмаксимальной обозначают такую интенсивность, при которой
продолжительность работы колеблется от 0,5 до 3 минут. Этой зоне соответствует бег на средние дистанции. В интервалах от 3 до
30 минут локализуются большие нагрузки, а более 30 минут – нагрузки умеренные.
Практическое значение имеет классификация нагрузок, принятая в двигательном тестировании; мы будем ее придерживаться в
дальнейшем изложении. По этой классификации максимальной
считают нагрузку, соответствующую максимуму аэробной мощности (т. е. на уровне VО2 max).
Нагрузки меньшей интенсивности обозначаются как субмаксимальные. Для определения аэробной производительности в субмаксимальных тестах нагрузку обычно дают до 75% от VО2 max.
Если нагрузка превышает границу, при которой потребление кислорода достигает максимальной величины, работу обозначают как
супермаксимальную.
III. Повышение и сохранение
физической работоспособности
Основными факторами физической работоспособности являются состояние здоровья, уровень физического развития, масса тела, уровень аэробной и анаэробной мощности, сила, мышечная выносливость, координация движений и мотивация. Задача спортив14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ной тренировки – максимальное повышение одного или нескольких компонентов работоспособности. Так, например, у бегунов на
длинные дистанции решающее значение имеет аэробная мощность
и емкость (выносливость). Тренировка мышечной силы увеличивает массу тела. С увеличением массы при одинаковой скорости бега
возрастает расход энергии. Поэтому специалисты считают, что силовые упражнения для бегунов-стайеров не нужны и даже нежелательны. Наоборот, тренировочные и соревновательные упражнения
по тяжелой атлетике имеют выраженный анаэробный характер.
Система транспорта кислорода функционирует на относительно
невысоком уровне, и нет особой необходимости повышать ее мощность. В других видах спорта, например в спортивных играх, требуется более широкий спектр необходимых «факторов тренированности». Это относится только к большому спорту, главной целью которого является достижение максимального результата в
данном виде программы.
Другая задача стоит перед студентами. Их интересы связаны с
поддержанием хорошего здоровья и высокой продуктивностью умственной работы. С этой точки зрения наибольшее внимание
должно придаваться факторам, которые больше всего угрожают
человеку, – это патология сердечно-сосудистой системы и нарушения двигательной функции. В программы физической готовности в
первую очередь должны включаться упражнения, улучшающие
деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также
мышц и суставов.
Аэробная тренировка
Аэробная мощность в большой степени зависит от состояния
системы транспорта кислорода. В эту систему входят органы
кровообращения и дыхания. Поэтому в сохранении здоровья
аэробная тренировка имеет первостепенное значение. Под воздействием физической тренировки уже в первые недели в системе
транспорта кислорода происходят регуляторные изменения:
1) более эффективное распределение крови в организме, в результате чего уменьшается объем крови, необходимый для транспорта определенного количества кислорода;
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) стабилизация венозного кровотока и оптимальное наполнение желудочков сердца;
3) увеличение сократительной способности миокарда.
Но регуляторный эффект тренировок наступает и исчезает
сравнительно быстро.
Дименсионные изменения проявляются в увеличении объема
легких, сердца и объема кровотока. Они развиваются в процессе
длительной тренировки (месяцами и годами) и зависят от возраста
занимающегося.
Для повышения аэробной производительности используются два приема: непрерывный и интервальный метод тренировки.
Пример непрерывной тренировки – равномерный, продолжительный бег. При интервальной тренировке 3 – 6-минутные периоды
интенсивной нагрузки чередуются с отдыхом такой же продолжительности, во время которого выполняются упражнения с незначительной интенсивностью. В качестве «аэробных средств» используются все виды циклических локомоций – бег, лыжные прогулки,
езда на велосипеде, гребля, плавание, катание на коньках и другие.
Однако наиболее доступным видом упражнений является бег. Поэтому большинство программ физической подготовки предлагает
так называемый тренирующий или оздоровительный бег, который
приобрел популярность во многих странах мира.
Результаты многочисленных экспериментов свидетельствуют,
что для сохранения достигнутого уровня аэробной мощности достаточно бегать 3 раза в неделю с интенсивностью 70% от максимума (расчет этой величины прост: 70% от максимальной частоты
сердечных сокращений при действии мышечной нагрузки).
Так же влияют на аэробную производительность и другие циклические упражнения. Бегу отдается предпочтение лишь потому,
что он не требует особого места для занятий, инвентаря, навыков и
поэтому доступен для всех. При аэробной тренировке важно, чтобы упражнение было ритмичным и охватывало все большие мышечные группы. Поэтому такие спортивные игры, как волейбол,
бадминтон и другие, не вызывают значительных положительных
изменений в сердечно-сосудистой системе и не обеспечивают достаточно высокое развитие аэробной мощности и емкости. По той
же причине у людей, занятых физическим трудом, уровень функционального состояния кардиореспираторной системы отстает от
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
оптимума. Нагрузка при физической работе имеет преимущественно локальный характер, и продуктивность физической работы лимитируется утомлением мышц. Это говорит о том, что аэробная
тренировка в определенной степени необходима и тем людям, чья
профессия связана с физическими нагрузками.
Анаэробная тренировка
Процесс анаэробной энергопродукции начинается при высокой
интенсивности упражнений, когда в работающие мышцы не поступает в достаточном количестве кислород. Чем выше интенсивность
нагрузки, тем больше удельный вес механизмов анаэробной энергопродукции. Примерно в одинаковом размере энергия поставляется от аэробных и анаэробных источников при такой интенсивности
нагрузки, которую можно удержать в течение 2 минут. Анаэробный процесс освобождения энергии больше всего активизируется
максимальными по интенсивности нагрузками продолжительностью 10 – 15 секунд. Гликогенолиз еще усиливается при выполнении прерывистой работы, когда после каждого периода кратковременной нагрузки следует перерыв продолжительностью в несколько минут.
В аэробной тренировке важно вовлекать в работу по возможности большую массу мышц, чтобы повысить кислородный запрос
и добиваться функционирования системы транспорта кислорода на
предельно высоком уровне. При анаэробной же тренировке важно
нагружать именно те группы мышц, работоспособность которых
планируется увеличивать.
В спортивной практике с целью повышения анаэробной производительности используется работа переменной интенсивности:
кратковременные периоды максимальной нагрузки продолжительностью до 1 минуты чередуются 4 – 5-минутными интервалами отдыха. После завершения четырех или пяти таких циклов работы (в
периоде отдыха выполняется легкая аэробная работа, например бег
трусцой) концентрация молочной кислоты в артериальной крови
высокомотивированного спортсмена-бегуна на средние дистанции
может превышать 20 ммоль/л, а рН – снизиться до 7,0. Такой метод
тренировки является очень тяжелым в психологическом отношении и требует огромной силы воли. Вполне понятно, здоровому
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
человеку, не спортсмену, стремящемуся только всесторонне повысить свою физическую работоспособность, подобная анаэробная
тренировка не нужна. Эффект достигается дополнением аэробной
тренировки (например, равномерного бега) кратковременными ускорениями. Хорошим средством для анаэробной тренировки является бег по пересеченной местности, например кросс.
В качестве простого метода, стимулирующего анаэробные
процессы в организме, можно рекомендовать систематические упражнения с задержкой дыхания. Они выполняются как в состоянии
мышечного покоя, так и при обычной физической активности, например во время умеренного бега.
Физическая тренировка
Состояние тренированности не эквивалентно понятию работоспособность. Некоторые люди после интенсивных занятий, находясь вследствие этого на высоком уровне тренированности, оказываются способными выполнять работу, лишь незначительно превышающую средний уровень, тогда как другие выполняют работу
на значительно более высоком уровне, чем средний, при очень малой тренированности. Причина этого, безусловно, заключается в
том, что работоспособность определяется также и талантом. Этот
термин включает в себя все факторы, влияющие на работоспособность, на которые тренировка не оказывает влияния. Такие характеристики являются либо врожденными, либо приобретенными
и закрепленными в раннем детстве. Таким образом, работоспособность зависит как от тренированности, так и от таланта.
Улучшение работоспособности, достигаемое тренировкой, зависит от объема тренировки – ее интенсивности и длительности.
Работоспособность человека при постоянной нагрузке значительно
возрастает сразу же с началом тренировки. В дальнейшем увеличение работоспособности становится менее выраженным до тех пор,
пока не достигается, наконец, устойчивый уровень (плато) работоспособности (предел работоспособности). По достижении этого
уровня дальнейшее повышение работоспособности возможно лишь
в том случае, если нарастает объем тренировки. Устойчивый уровень, который достигается после предельного увеличения объема
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тренировки, представляет собой максимум работоспособности;
продолжающаяся тренировка не даст дополнительного эффекта.
Эта временная кривая применима в принципе ко всем формам
тренировки. Физиологические сдвиги, вызванные адаптацией в ходе тренировки, могут изменяться в обратном направлении при прекращении тренировки. В случае адаптивных изменений сердечнососудистой и мышечной систем быстро приобретаемое состояние
тренированности столь же быстро утрачивается. Приобретенные процессы координации, связанные с деятельностью центральной нервной системы, однако, более устойчивы. Двигательные
стереотипы (например, письмо или игра на фортепиано), после того как они приобретены, утрачиваются очень медленно, даже если их не практикуют годами.
Основной принцип тренировки движений, характерных
для определенного вида деятельности заключается в том, что
следует отрабатывать именно ту конкретную последовательность
движений, в отношении которой желательно увеличить работоспособность. Только такая тренировка движений, специфичных для
данного вида деятельности, обеспечивает оптимальную адаптацию всех компонентов, важных для какой-то специальной работы.
Для того чтобы улучшить навык при выполнении хирургических
операций, следует больше оперировать, а для того чтобы улучшить
работоспособность при гребле, надо больше грести. Другие формы
тренировки полезны лишь в качестве дополнений к тренировке
движений, специфичных для данного рода деятельности.
Специальные формы тренировки
Специальные формы тренировки улучшают работоспособность
только в том особом отношении, в каком это предусмотрено разработанной для данной цели тренировкой. Мышца, тренированная с
целью увеличения силы, становится более сильной, однако показатели ее выносливости не улучшаются, и наоборот. Каждая форма
тренировки используется для достижения конкретного результата.
Тренировка выносливости. Эта форма характеризуется ритмически повторяемыми движениями, которые не требуют максимальной силы. Такая форма тренировки типична для видов спорта,
требующих выносливости, например: бег на длинные дистанции,
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гребля, плавание и велосипедный спорт. Тренировка длится по
меньшей мере 1 час, а для некоторых видов спорта – более 5 часов
в день.
Выполняя ежедневные движения, каждый человек достигает
некоторого индивидуально варьирующего состояния тренированности. Для того чтобы работоспособность превысила этот уровень,
дополнительная тренировка выносливости должна длиться не менее 10 минут в день. Интенсивность тренировки при выполнении
этих упражнений должна быть такой, чтобы частота пульса
(в 1 минуту) 170 минус возраст человека в годах. Менее напряженная тренировка не оказывает влияния на выносливость.
Тренировка выносливости увеличивает аэробную производительность мышцы и функциональную плотность капилляров в
мышцах, а также способность сердечно-сосудистой системы к переносу кислорода; последний эффект обусловлен в основном увеличением ударного объема, а следовательно, максимального сердечного выброса. Небольшое увеличение объема крови не имеет
практического значения. Частота пульса в покое падает, а наклон
кривой работа–пульс остается почти постоянным.
Тренировка с интервалами. Динамическая мышечная работа, вызывающая напряжение организма почти до его предельных
возможностей, выполняется с интервалами 0,5 – 2 минуты. Как
только в фазе восстановления частота пульса падает ниже 130
ударов в минуту, начинается новая фаза упражнений. Можно
пользоваться и другими показателями. Тренировка с интервалами
особенно эффективно увеличивает анаэробную производительность мышцы; в других отношениях она дает тот же эффект, что и
тренировка выносливости.
Тренировка силы. При этой форме тренировки развиваются
значительные мышечные напряжения посредством относительно
короткой максимальной нагрузки с большим компонентом статической изометрической работы. По длительности такие упражнения значительно меньше, чем при тренировке выносливости. Тренировка силы стимулирует рост мышцы; отдельные мышечные волокна становятся толще (гипертрофия) благодаря увеличению содержания белка актомиозина. Однако увеличения количества мышечных волокон (гиперплазии) не происходит.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изометрическая тренировка. При этой форме тренировки
максимальная нагрузка падает на отдельные группы мышц. Оптимальный эффект может быть достигнут при небольшом числе сокращений в день, если они осуществляются с максимальной силой.
Однако если бы возникло желание тренировать изометрически все
мышечные группы, участвующие в двигательной последовательности, то программа тренировки весьма усложнилась и почти наверняка была бы упущена какая-то группа мышц, участвующая в
сложном движении. В этом отношении изометрическая тренировка
оказывается полезной только как дополнение к другим видам тренировок. Она представляет особую ценность при реабилитации,
так как с ее помощью можно избирательно укрепить слабые мышечные группы.
Степень адаптации
Для того чтобы оценить физиологические сдвиги, достигнутые
программой тренировок, необходимо знать исходное состояние.
Каждый здоровый человек в своей ежедневной деятельности подвергается влиянию разнообразных тренирующих стимулов, и, хотя они невелики, их значение не следует недооценивать.
Влияние этих стимулов становится очевидным в условиях иммобилизации, например при постельном режиме или при наложении гипсовой повязки. Мускулатура, выключенная из активности, подвергается атрофии. Очевидно, что любое снижение активности вызывает ухудшение состояния тренированности и, следовательно, работоспособности, а любое нарастание активности улучшает эти показатели. Таким образом, состояние адаптации или тренированности
варьирует не только от человека к человеку, но и у одного человека
в зависимости от различий в повседневной активности.
При тренировке на выносливость активируются многие адаптивные процессы. Число капилляров, участвующих в кровообращении, увеличивается в расчете на единицу объема мышцы. Сердце претерпевает типичные адаптивные сдвиги, в ходе которых оно
увеличивается (сердце спортсмена). Это увеличение когда-то
ошибочно относили на счет сердечной недостаточности, поэтому в течение нескольких десятилетий сердце спортсмена было
предметом тревоги в спортивной медицине. Теперь показано, что
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
как увеличение объема сердца (дилатация), так и большая толщина
мышечных волокон (гипертрофия) являются результатом физиологического адаптивного процесса, а не патологическими реакциями.
Происходят также респираторные адаптивные изменения, так как
тренировка выносливости действует в качестве своеобразной дыхательной гимнастики; увеличиваются как жизненная емкость, так
и максимальная дыхательная способность. Жизненная емкость легких, однако, не является мерой физической работоспособности.
Обнаружено, что у хорошо тренированных спортсменов, участвующих в тех видах спорта, где требуется выносливость, объем
при тяжелых нагрузках превышает 200 л/мин. Внутриклеточные
ферментные системы также подвергаются адаптационным изменениям.
Диаметр мышечных волокон, а следовательно, силу, которую
они в состоянии развить, можно почти удвоить. Увеличение этого
показателя в конечном итоге ограничивается нарастающим удлинением диффузионного пути между капиллярами и внутренними
участками мышцы.
Способность к тренировке и возраст
По мере старения взрослого человека его способность к тренировке снижается. Но так как она зависит не только от возраста, но
и от индивидуальных характеристик, в каждой возрастной группе
есть люди, которые особенно хорошо (или особенно плохо) отвечают на стимуляцию, обусловленную тренировкой. В любом случае регулярная тренировка может явно противодействовать снижению работоспособности, связанному с возрастом; даже если тренировки начинаются в пожилом возрасте, они все же могут повысить
работоспособность.
Различия в работоспособности
Градации работоспособности. Работоспособность можно
подразделить на 4 ступени. Самую низшую ступень составляют
автоматические действия, прочно укоренившиеся двигательные
стереотипы, которые можно произвольно начинать или останавливать, однако в остальном они протекают автоматически. Над этой
ступенью располагается ступень так называемой физиологической
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
готовности – формы деятельности, осуществляемой при непрерывном произвольном контроле, которая никогда не становится столь
интенсивной, чтобы вызывать ощущение напряжения или утомления. Обычные резервы при работе, превышающей этот уровень,
привлекаются только усилием воли; в результате их использования
развивается утомление. Четвертая ступень – резервы, защищенные
функциями вегетативной нервной системы (не подчиненные воле),
которые не могут быть мобилизованы даже при самой сильной произвольной попытке и доступны организму лишь в экстренных ситуациях. Эта классификация весьма приблизительна, так как одна
ступень непрерывно переходит в другую, а процентное содержание
каждой ступени работоспособности как доли максимальной работоспособности – в лучшем случае грубая оценка. Тем не менее такая
схема в общем виде применима к различным видам работы.
Ритмические колебания работоспособности. Как физическая,
так и умственная работоспособность меняются в ходе суточных,
циркадных, ритмов характерным образом, несмотря на отчетливые
различия между отдельными людьми (например, между поздно и
рано встающими). В большой группе людей средний показатель
внимательности (типичный фактор работоспособности) имеет максимальное значение утром около 9 часов. Кривая снижается к 14 часам, после чего во второй половине дня наступает повышение, которое не достигает, однако, величины утреннего подъема. После 19
часов средний показатель внимательности постепенно снижается,
достигая выраженного минимума около 3 часов ночи. В течение
следующих 6-ти часов кривая круто поднимается до утреннего пика. Сходные кривые получены для самых различных типов работы:
волнообразные колебания особенно выражены при работе на сборочных линиях и работе, связанной с наблюдением, но практически
несущественны при работе, выполняемой с высокой интенсивностью, например во время спортивных соревнований.
Поддержание работоспособности. В этом отношении следует
учитывать влияние нескольких факторов. Среди них правильный
выбор рабочей нагрузки и правильное распределение перерывов по
времени, оптимальное питание, а также качественно и количественно достаточный сон. Неправильная диета и нарушенный сон
часто влияют как на работоспособность, так и на общее самочувствие. Поэтому врачи, задачей которых является контроль за здо23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ровьем спортсменов, могут внести очень ценный вклад в поддержание их работоспособности на высоком уровне. То, как человек
проводит свое свободное время и отпуск, также влияет на работоспособность. Так как рабочая неделя у больших групп населения
укорочена, остается время для других занятий. Вот почему обозначенный фактор становится все более важным. Однако он же ставит
и сложные вопросы, связанные с различными дисциплинами, которые не могут здесь подробнее обсуждаться.
Повышение работоспособности. Истинное увеличение работоспособности может быть достигнуто только тренировкой, другие мероприятия могут давать лишь кажущееся повышение за счет
мобилизации резервов, защищенных вегетативной нервной системой. Эту защиту можно преодолеть, например, при особой мотивации, в экстренных ситуациях или под действием фармакологических препаратов.
Введение допинга. Этот термин означает попытку повысить
работоспособность с помощью фармакологических препаратов.
Считают, что некоторые вещества способны мобилизовать резервы,
защищенные вегетативной нервной системой. К ним относятся
препараты, имитирующие эффект адреналина (искусственная реакция тревоги) или разрывающие цепь обратной связи, контролирующей активность выполнения работы так, что затормаживается передача информации о симптомах истощения или нарушается ее обработка (психоактивные препараты). Употребление допинга, таким
образом, связано со значительным риском для здоровья. Стимуляторы вызывают тяжелые функциональные расстройства, являются
причиной постоянных нарушений здоровья и даже коллапса, приводящего к смерти. Более того, существуют противоречивые мнения
по поводу того, может ли применение таких стимуляторов в спорте
высокого класса вообще дать желаемый или близкий ему результат.
Так называемые анаболики представляют собой вариант допинга; эти вещества воспроизводят анаболический эффект мужских половых гормонов, увеличивая и ускоряя включение белка в
мускулатуру. Риск для здоровья заключается в их побочном влиянии на гормональный баланс и возможности повреждения сухожилий, связок и суставов из-за перегрузки.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тесты работоспособности и пригодности
Проведение тестов (проб) представляет собой способ измерения некоторых характеристик личности или поведения. Они играют существенную роль в физиологии труда и спорта, а также при
клинических обследованиях и диагностике. Некоторые тесты более
информативны, чем другие, причем имеются различные критерии,
с помощью которых можно оценить пригодность теста. Первичные
критерии тестов включают объективность, надежность и достоверность; к вторичным относятся степень стандартизации, сравнимость и экономичность.
Критерии тестов
Объективность. Для объективного теста характерно то, что
его результаты независимы от исследователя. Многие методики
проб не рассчитаны на полную объективность, поэтому они не могут целиком выполняться и трактоваться ЭВМ.
Надежность. Этот критерий связан с точностью, с которой характеризуется человек или особенность его поведения. Надежность
имеет несколько аспектов и зависит от таких факторов, как природа теста и исследователя.
При том условии, что исследователь обладает большим опытом проведения теста, а обучение обследуемого исключено, повторные измерения могут выявить точность, с которой воспроизводится результат (надежность повторного тестирования). Однако,
если можно ожидать, что обследуемый будет обучаться во время
тестирования, а потому повторное исследование, возможно, даст
отличный от начального результат (например, при определении коэффициента умственного развития), точность должна определяться
иными способами, например параллельными тестами.
Достоверность. Достоверность теста – это степень, с которой
он оценивает характеризующий индивидуума или его поведение
признак. Достоверность также имеет несколько аспектов.
Например, необходимо удостовериться в том, что тест работоспособности действительно измеряет работоспособность, а клиническая проба оценивает интересующий конкретный признак заболевания. Это можно проделать путем критического сравнения полученных результатов с теми, что найдены другим методом (внеш25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ний критерий), т. е. с результатом, независимым от данного теста,
причем достоверность этого метода хорошо установлена. При разработке новых методик тестов их достоверность обычно является наиболее существенной проблемой. Недостаточно продемонстрировать правдоподобие теста, так как тесты, казавшиеся правдоподобными, многократно давали основание для неправильных
трактовок, а потому оказались неудовлетворительными.
Тест с установленной надежностью и достоверностью, по
меньшей мере, приемлемо избирателен. Избирательность означает
не только точность, с которой оценивается признак, но также и
степень, в которой можно выявить различия данного признака.
Тест, позволяющий отличить больного от здорового с высокой степенью надежности, будет столь же избирательным, как и тот, что
позволяет провести классификацию больных диабетом в зависимости от тяжести заболевания. Таким образом, избирательность всегда следует оценивать в зависимости от поставленной задачи.
В качестве примера рассмотрим определение жизненной емкости легких, спирометрические измерения которой объективны и
дают при повторении воспроизводимые результаты, но только при
том условии, что обследуемый сотрудничает с проводящим тестирование. Так как многие спортсмены, тренированные на выносливость, обладают необычно большой жизненной емкостью легких,
следующее описание достоверности теста может показаться правдоподобным: «Измерение жизненной емкости легких выявляет работоспособность человека в условиях, требующих выносливости».
Однако оперные певцы и музыканты, играющие на духовых инструментах, также имеют жизненную емкость, превышающую норму, хотя и не обладают необычно высокой выносливостью с точки
зрения спортивной физиологии. Жизненную емкость легких можно
увеличить, прибегнув лишь к соответствующим дыхательным упражнениям – таким, которые вряд ли могут улучшить показатели
работоспособности в пробах на выносливость. Если жизненную
емкость легких оценивать внешним критерием, например, количеством времени, необходимого для того, чтобы пробежать 5 000 м
(типичный вид спорта, требующий выносливости), то ни оперный
певец, ни тромбонист не смогут хорошо справиться с этой нагрузкой. Более приемлемое выражение достоверности теста определения жизненной емкости звучит следующим образом: «Показатель
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
"жизненная емкость легких" определяет максимальный объем одного дыхательного движения, который обусловлен дыхательной
механикой данного человека». Этот тест, таким образом, оценивает
механику дыхания, а не работоспособность в условиях, требующих
выносливости.
Проблема нормы
Диагноз часто можно поставить только тогда, когда имеется
представительная величина сравнения. На практике установить
нормы для сравнения оказывается значительно сложнее, чем кажется. Недостаточно произвольно отобрать «здоровых» лиц и принять среднюю величину, полученную при их обследовании, за
норму. Это обусловлено следующими причинами:
1. Понятие «здоровый» человек недостаточно точно определено.
2. Естественная изменчивость весьма существенна даже у здоровых людей в зависимости, например, от биологических ритмов,
возраста и пола.
3. Значительные отклонения от «нормы» могут быть результатом физической активности или хорошей тренированности в отсутствие каких-либо патологических изменений. Более того, отклонения от нормы не обязательно связаны с патологией, так как
состояния нормальный здоровый и ненормальный – больной часто
разделены широкой областью состояний ненормальный здоровый
без четких разграничений с обоих концов.
Тесты работоспособности
Физиологические тесты работоспособности – это диагностические процедуры для определения физической работоспособности;
подобно многим диагностическим процедурам они содержат некоторый элемент риска. В то время как эргометрические тесты с максимальной нагрузкой, выполняемые до момента предельного физического утомления, представляют собой незначительный риск для здорового человека, больные оказываются в этом отношении более ранимыми, и их тестирование должно производиться только по медицинским показаниям и под наблюдением врача. Существует много
видов физиологических проб, и все они не могут быть здесь описаны. Мы ограничимся тремя тестами, которые наиболее часто исполь27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зуются для оценки работоспособности в условиях, требующих выносливости, и для которых установлены соответствующие критерии.
1. Максимальное потребление кислорода. (VО2 max, или
МПК). Максимальное потребление кислорода является мерой
аэробной работоспособности организма. Его определяют в условиях непрерывной или ступенчато увеличиваемой эргометрической нагрузки. Потребление кислорода сначала равномерно нарастает, а затем выравнивается при переходе в состояние истощения.
Потребление кислорода в области стабильного уровня служит мерой работоспособности при нагрузках, требующих выносливости
(измеряется в л/мин или, предпочтительнее, в мл/мин/кг массы тела). Средняя величина для взрослого мужчины с массой тела 70 кг
составляет около 3,0 л/мин или 43 мл/мин/кг. Интенсивная тренировка выносливости может довести максимальное потребление кислорода до уровня, вдвое превышающего эту величину.
2. Физическая работоспособность (PWC-тест). Этот тест
также проводится при непрерывной или ступенчато возрастающей
работе на эргометре; критической оценкой служит работа в тот
момент, когда частота пульса достигает 170 ударов в минуту. Так
как максимальная частота пульса снижается с возрастом, данные,
получаемые у пожилых людей, либо экстраполируются до 170 ударов в минуту (PWC170), либо выражаются для более низкой стандартной частоты пульса, как, например, 130 ударов в минуту
(PWC130). Размерность результата пробы – ватты. Достоверность
этого теста такая же, как и при определении максимального потребления кислорода. Хотя PWC-тест менее надежен, чем измерение максимального потребления кислорода, он особенно пригоден
для массовых обследований, так как экономичен с точки зрения затрат времени и средств. Для лиц, не занимающихся спортом, в возрасте от 20 до 30 лет получены следующие средние величины: для
женщин – 125 Вт или 2,2 Вт/кг; для мужчин – 200 Вт или 3,0 Вт/кг.
Интенсивная тренировка выносливости может удвоить эти величины. Для пересчета результатов тестирования PWC170 в кг·м/мин
достаточно полученный результат в ваттах умножить на 6 (если
есть необходимость, то можно проделать и обратную процедуру –
представить величину аэробной работоспособности в ваттах).
3. Значение массы тела. Результаты тестов работоспособности часто выражают с учетом массы тела. Оценивая физическую
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
работоспособность результатами таких тестов, следует, однако,
учитывать нагрузки, ложащиеся на данного испытуемого. В зависимости от интересующего нас вопроса полезнее учитывать либо
абсолютную работоспособность (не соотнося ее с размерами тела), либо относительную работоспособность (учитывая массу тела или содержание жира в организме). Таким образом, если единственной нагрузкой является масса собственного тела человека,
показатели работоспособности различных людей наилучшим образом можно сравнить, соотнеся результаты с массой тела. Вместе с
тем, если производится перемещение дополнительной массы, важное значение имеет также и абсолютная работоспособность. Например, если необходимо перенести тяжелый груз (30 кг) на гору,
человек небольшого роста с соответственно низкой массой тела
покажет худшие результаты, чем высокий человек с большой массой тела, даже если их работоспособность в расчете на единицу
массы тела одинакова. Относительной W170 работоспособности,
равной 3 Вт/кг, соответствует абсолютная величина 150 Вт у человека с массой тела 50 кг и 300 Вт у человека с массой тела, большей в два раза. Тогда при условии равной относительной работоспособности порядка 3 Вт/кг человек с большой массой тела располагает 300 Вт для перемещения общей массы 130 кг (т. е.
2,3 Вт/кг), тогда как человек с низкой массой тела располагает
только 150 Вт на 80 кг (т. е. 1,9 Вт/кг). При необходимости оценки
работоспособности скелетной мускулатуры целесообразно выражать результаты проб работоспособности относительно массы тела
без жира (тощая масса тела), так как эта величина определяется
преимущественно мышечной массой.
IV. Адаптация организма
к физическим нагрузкам
Физическое напряжение вызывает немедленные реакции различных систем организма, включая мышечную, сердечнососудистую и дыхательную. Выраженность этих адаптивных сдвигов, как правило, служит непосредственной мерой напряжения.
Интраиндивидуальные и межиндивидуальные различия. Одна и
та же работа может потребовать неодинаково выраженной физио29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
логической адаптации у человека в зависимости, например, от времени суток или температуры окружающей среды; такие различия
называются интраиндивидуальными. Внутри группы людей могут
отмечаться и существенные межиндивидуальные различия.
Адаптация динамически
работающей мускулатуры
Кровоток в мышцах. При тяжелой работе кровоток в активно
работающей мышце увеличивается наряду с обменом веществ более чем в 20 раз. Усиление кровотока выявляется не сразу с началом работы, а развивается постепенно, в течение периода длительностью не менее 20 – 30 секунд; при легкой динамической работе
кровоток в дальнейшем приходит в соответствие с потребностями
мышцы. При тяжелой динамической работе, однако, эту потребность удовлетворить невозможно, причем обмен веществ в мышце
должен приспосабливаться к неадекватному кровотоку.
Обмен веществ в мышце. При легкой работе энергия получается анаэробным путем только в течение короткого периода, во
время которого происходит увеличение кровотока; после этого обмен веществ осуществляется полностью аэробно при использовании глюкозы, а также жирных кислот и глицерина. В отличие от
этого во время тяжелой работы часть энергии всегда получается
анаэробно. Получение энергии анаэробным путем (образование
молочной кислоты) преобладает, когда кровоток недостаточен, насыщение крови кислородом снижено или имеются «узкие места» в
аэробных метаболических путях (например, на уровне пируватдегидрогеназы). Когда молочная кислота вырабатывается в значительных количествах, возникает мышечное утомление. После начала работы требуется какое-то время, пока произойдет увеличение
аэробного образования энергии в мышце; этот период энергетического дефицита компенсируется за счет быстро реализуемых анаэробных энергетических резервов (АТР и креатинфосфата). Количество энергоемких фосфатов невелико по сравнению с резервами
гликогена, однако они незаменимы как в течение указанного периода, так и для обеспечения кратковременных перегрузок при выполнении работы.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Показатели деятельности
сердечно-сосудистой системы
во время динамической работы
Во время динамической работы происходят существенные
адаптационные сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы.
Сердечный выброс и кровоток в работающей мышце возрастают,
так что кровоснабжение более полно удовлетворяет увеличенную
потребность, а образующееся тепло отводится от работающей
мышцы в те участки организма, где происходит его отдача.
Частота сокращений сердца. Во время легкой работы с постоянной нагрузкой частота сокращений сердца возрастает в течение первых 5 – 10 минут и достигает постоянного уровня, это стационарное состояние сохраняется до завершения работы, даже в
течение нескольких часов. Чем больше напряжение, тем выше уровень этого «плато». Во время тяжелой работы, выполняемой с постоянным усилием, такое стабильное состояние не достигается;
частота сокращений сердца увеличивается по мере утомления до
максимума, величина которого неодинакова у отдельных лиц. Различный характер изменений частоты сокращений сердца при легкой и тяжелой работе продемонстрирован в опытах, длительность
которых доходила до 8 часов. Таким образом, на основании изменений частоты сокращений сердца можно различить две формы
работы:
1) легкая, неутомляющая работа – с развитием стационарного
состояния;
2) тяжелая, вызывающая утомление – с повышением частоты
сердечных сокращений.
Даже после завершения работы частота сокращений сердца
изменяется в зависимости от имевшего место напряжения. После
легкой работы она возвращается к начальному уровню в течение
3 – 5 минут; после тяжелой работы период восстановления (время,
необходимое для возвращения к исходному уровню) значительно
более длительный; при чрезвычайно тяжелых нагрузках он достигает нескольких часов. Оценить требования, предъявляемые к сердечно-сосудистой системе данной работой, можно, учитывая общее число сокращений, превышающее базальный уровень (началь31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ную частоту сокращений сердца) в течение периода восстановления (пульсовая сумма восстановления).
Ударный объем. Ударный объем сердца в начале работы возрастает лишь на 20 – 30%, а после этого сохраняется на постоянном уровне. Лишь при максимальном напряжении он немного падает, так как при этом частота сокращений сердца столь велика,
что при каждом сокращении сердце не успевает целиком заполняться кровью. Как у здоровых спортсменов с хорошо тренированным сердцем, так и у тех, кто не занимается спортом, сердечный
выброс и частота сокращений сердца при работе изменяются приблизительно пропорционально друг другу, что обусловлено этим
относительным постоянством ударного объема.
Кровяное давление. При динамической работе артериальное
давление изменяется как функция выполняемой работы. Систолическое давление увеличивается почти пропорционально выполняемой нагрузке, достигая приблизительно 220 мм рт.ст. при 200 Вт.
Диастолическое давление изменяется лишь незначительно, чаще
снижается. Поэтому среднее артериальное давление всегда повышается. В системе кровообращения, функционирующей под низким давлением (например, в правом предсердии), давление крови
во время работы увеличивается мало; отчетливое его повышение в
этом участке является симптомом сердечной недостаточности.
Потребление кислорода и дыхание при динамической работе. Потребление кислорода организмом возрастает на величину,
которая зависит от нагрузки при выполнении работы и от коэффициента полезного действия. При легкой работе достигается стационарное состояние, при котором потребление кислорода и его утилизация уравновешены – но только по прошествии 3 – 5 минут, в
течение которых кровоток и обмен веществ в мышце приспосабливаются к новым требованиям. До тех пор пока не будет достигнуто
стационарное состояние, мышца зависит от небольшого кислородного резерва, который обеспечивается кислородом, связанным с
миоглобином и способностью извлекать больше кислорода из крови. При тяжелой мышечной работе, даже если она выполняется с
постоянным усилием, стационарное состояние не формируется; как
и в случае с частотой сокращений сердца, потребление кислорода
постоянно повышается, достигая максимума.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кислородный долг. С началом работы потребность в кислороде увеличивается мгновенно, однако для приспособления кровотока и аэробного обмена требуется какое-то время; таким образом
и формируется кислородный долг. При легкой работе величина кислородного долга остается постоянной после достижения стационарного состояния, однако при тяжелой работе она нарастает до
самого ее окончания. По окончании работы, в особенности в первые несколько минут, скорость потребления кислорода остается
выше уровня покоя – происходит «выплата» кислородного долга.
Однако этот термин проблематичен, так как увеличение потребления кислорода после завершения работы не прямо отражает процессы его замещения в мышце – на него влияют другие факторы,
такие, как увеличение температуры тела и работа дыхания, изменение мышечного тонуса и заполнение кислородных запасов в организме. Таким образом, тот долг, который будет возвращен, по
величине больше, чем возникающий во время самой работы. После
легкой работы величина кислородного долга достигает 4 л, а после
тяжелой может доходить до 20 л.
Связь между потреблением кислорода и частотой сокращений сердца. При динамической работе с постоянным коэффициентом полезного действия частота сокращений сердца пропорциональна как потреблению кислорода, так и выполняемой нагрузке.
При изменениях коэффициента полезного действия сохраняется
тесная связь между частотой сокращений сердца и потреблением
кислорода, а связь между частотой сокращений сердца и выполняемой нагрузкой утрачивается. Пропорциональная зависимость
между частотой сокращений сердца и потреблением кислорода
может быть представлена в виде прямой, наклон которой широко
варьирует и особенно зависит от возраста и пола. Для данного увеличения потребления кислорода частота сокращений сердца у
детей нарастает более интенсивно, чем у взрослых, а у женщин
– интенсивнее, чем у мужчин.
По мере увеличения интенсивности динамической работы
сердце сокращается все чаще, и скорость потребления кислорода
нарастает; чем больше нагрузка на организм, тем значительнее это
увеличение по сравнению с уровнем в покое. Таким образом, частота сокращений сердца и потребление кислорода представляют
собой два показателя, определяющие меру физического напряже33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ния. Состояния со значительным напряжением развиваются в тех
случаях, когда выполняется тяжелая работа, даже если при этом
коэффициент полезного действия высок (25%), а также при легкой
работе с низким коэффициентом полезного действия.
Таким образом, комплекс функциональных и структурных перестроек в организме спортсмена в результате тренировки определяет его функциональную готовность, которая является важной составной частью тренированности.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Амосов, Н.М. Физическая активность и сердце / Н.М. Амосов, Я.А. Бендет. – Киев: Здоровье, 1989. – 214 с.
2. Волков, Н.И. Тесты и критерии для оценки выносливости
спортсмена: учеб. пособие для слушателей Высшей школы тренеров ГЦОЛИФКа / Н.И. Волков. – М., 1989. – 44 с.
3. Волков, Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, Э.Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун. – Киев: Олимпийская литература, 2000. – 503 с.
4. Карпман, В.Л. Исследование физической работоспособности
у спортсменов / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. –
М.: Физкультура и спорта, 1974. – 93 с.
5. Карпман, В.Л. Тестирование в спортивной медицине
/ В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. – М.: Физкультура и спорт, 1988. – 206 с.
6. Купер, К. Аэробика для хорошего самочувствия / К. Купер. –
М.: Физкультура и спорт, 1989. – 223 с.
7. Уилмор, Дж. Х. Физиология спорта и двигательной активности / Дж. Х. Уилмор, Д.Л. Костил. – Киев: Олимпийская литература, 1997. – 500 с.
8. Шмидт, Р. Физиология человека / Р. Шмидт, Г. Тевс. – М.:
Мир, 1986. – Т. 3. – 287 с.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
I. Физическая работоспособность................................................................................ 3
II. Общие представления об адаптации организма к мышечной деятельности 5
Энергетика мышечной работы .................................................................................. 8
Виды и классификация физической работы............................................................ 13
III. Повышение и сохранение физической работоспособности .......................... 14
Аэробная тренировка................................................................................................. 15
Анаэробная тренировка............................................................................................. 17
Физическая тренировка............................................................................................. 18
Специальные формы тренировки ............................................................................. 19
Степень адаптации ................................................................................................... 21
Способность к тренировке и возраст ..................................................................... 22
Различия в работоспособности ............................................................................... 22
Тесты работоспособности и пригодности ............................................................ 25
IV. Адаптация организма к физическим нагрузкам ............................................ 29
Адаптация динамически работающей мускулатуры ............................................ 30
Показатели деятельности сердечно-сосудистой системы
во время динамической работы ................................................................................ 31
Литература ..................................................................................................................... 35
Учебное издание
Теоретические и методические
основы развития физической
работоспособности у студентов
Методические указания
Составители: Муравьев Антон Алексеевич
Зайцева Ирина Петровна
Редактор, корректор О.Н. Скибинская
Компьютерная верстка Е.Л. Шелеховой
Подписано в печать 26.12.2006 г. Формат 60х84/16. Бумага тип.
Усл. печ. л. 2,09. Уч.-изд. л. 1,66. Тираж 200 экз. Заказ
Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе ЯрГУ.
Отпечатано на ризографе.
Ярославский государственный университет.
150000 Ярославль, ул. Советская, 14.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Теоретические и методические
основы развития физической
работоспособности у студентов
38
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
459 Кб
Теги
физическая, теоретические, методические, основы, работоспособности, развития, 266, студентов
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа