Наиболее эффективными для физической подготовки борцов являются физические упражнения анаэробной мощности, которые выполняются до локального утомления и повторяются через интервал отдыха, недостаточный для полного устранения ионов водорода и лактата из гликолитических мышечных волокон. В этом случае долговременный адаптационный процесс будет связан с ростом силы и гликолитических мышечных волокон.
Подводя итоги, можно сказать, что анаэробно-гликолитические тренировки должны быть направлены на увеличение способности дзюдоиста переносить кислородный долг, который возникает из-за увеличения нагрузки и перехода организма на анаэробное энергообеспечение, что совершенствует гемоглобиновую буферную систему.
Различают две фазы кислородного долга: быструю и медленную. Быстрая фаза отражает процесс окислительного ресинтеза фосфорсодержащих соединений (АТФ и КрФ), распадающихся при работе. Эта фаза носит название алактатной и составляет до 25 % от общей величины кислородного долга. Медленная фаза связана с окислительным устранением молочной кислоты, образовавшейся в ходе выполнения упражнения, и она обозначается как лактатный кислородный долг. Скорость лактатной фракции кислородного долга примерно в 30 раз медленнее скорости ликвидации его алактатной части.
Кислородный долг при работе анаэробно-гликолитической направленности может вызываться двумя факторами. При кратковременной интенсивной работе в образовании кислородного долга решающую роль играет расходование запасов КрФ и АТФ, а при продолжительной работе – расходование гликогена и смещение кислотно-основного равновесия. После работы, выполненной в устойчивом состоянии, кислородный долг наполовину восполняется уже за 30 с, а полностью – за 3–5 мин. После интенсивной работы восстановление кислородного долга происходит в две фазы: сначала быстрое, а затем – медленное затяжное возвращение к дорабочему уровню потребления кислорода.
Быстрый компонент кислородного долга (алактатный) включает то количество кислорода, которое необходимо для ресинтеза АТФ и КрФ. Он характеризует вклад креатинфосфатного механизма в энергетическое обеспечение работы. Медленный компонент кислородного долга (лактатный) включает то количество кислорода, которое необходимо для окисления образовавшейся молочной кислоты при выполнении работы. Его величина может характеризовать участие гликолитического механизма в энергетическом обеспечении мышечной работы. Медленный компонент кислородного долга восполняется наполовину за 15–25 мин, а полностью устраняется за 1,5–2 ч.
Потребление кислорода во время работы влияет на кислородный запрос и долг, что отражается на мощности выполняемого упражнения. Увеличение поступления кислорода в клетки работающих мышц и отвечает за увеличение тканевого дыхания организма спортсменов.
Таким образом, следующей задачей гликолитической тренировки является увеличение тканевого дыхания организма спортсменов. Тканевым дыханием называют обмен дыхательных газов, происходящий в массе клеток при биологическом окислении питательных веществ. В ходе окислительных процессов клетки поглощают из капилляров кислород и одновременно выделяют конечный продукт метаболизма – диоксид углерода. Недостаток кислорода лимитирует окислительные реакции значительно сильнее, чем их ограничивает неадекватное удаление диоксида углерода.
В анаэробных условиях необходимая клетке энергия может быть получена только в процессе гликолиза. Конечный продукт гликолиза – лактат – заключает в себе еще много энергии, поэтому данный путь метаболизма менее экономичен, чем аэробное разложение глюкозы. Для получения одного и того же количества энергии в анаэробных условиях в клетке должно расщепляться примерно в 15 раз больше глюкозы, чем в аэробных.
Количество кислорода, которое клетки могут использовать для окислительных процессов, зависит от величины конвекционного переноса кислорода кровью и уровня диффузии кислорода из капилляров в ткани. Поскольку единственным запасом кислорода в большинстве тканей служит его физически растворенная фракция, снижение поступления кислорода с кровью приводит к тому, что потребности тканей в кислороде перестают удовлетворяться, развивается кислородное голодание и замедляются обменные процессы.
В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки возросшая потребность скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяется за счет кислорода, высвобождаемого миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становится адекватным. Количество кислорода, освобожденного оксимиоглобином, составляет часть кислородного долга, который должен быть восполнен в каждом мышечном волокне.
Обмен дыхательных газов между капиллярной кровью и тканями происходит, как и в легких, путем диффузии. Молекулы кислорода движутся по градиенту напряжения (парциального давления) этого газа из эритроцитов и плазмы в окружающие ткани. Одновременно происходит диффузия диоксида углерода, образующегося в окислительных процессах, из тканей в кровь. Энергией, обеспечивающей диффузию дыхательных газов, служит кинетическая энергия отдельных молекул этих газов. Таким образом, напряжение кислорода и диоксида углерода в крови играет большую роль в тканевом газообмене.
На обмен дыхательных газов в мышечных клетках влияет не только градиент напряжения этих газов между капиллярной кровью и клетками, но также количество капилляров и распределение кровотока в микроциркуляторном русле. От числа перффузируемых капилляров, их длины и расстояния между ними непосредственно зависят как площадь диффузионной поверхности, на которой происходит газообмен между кровью и тканью, так и диффузионное расстояние внутри ткани. Предыдущая работа в аэробной и аэробно-анаэробной направленности создает множественную капиллярную сеть, что в анаэробно-гликолитическом режиме способствует газообмену.
Напряжение кислорода в клетках в норме имеет промежуточное значение между напряжением кислорода в артериальной крови и минимальным значением, которое в органах с высокими потребностями в кислороде составляет около 1 мм рт. ст. Для нормального протекания окислительных процессов необходимо, чтобы напряжение кислорода в области митохондрий превосходило 0,1–1 мм рт. ст. Эта величина называется критическим напряжением кислорода в митохондриях. Если напряжение кислорода в участках цитоплазмы, непосредственно граничащих с митохондриями, падает ниже критического, то полное окисление становится невозможным, перенос водорода и электронов в дыхательной цепи подавляется, и в результате не может поддерживаться нормальная скорость энергетического обмена. Таким образом, важнейшим показателем, характеризующим снабжение тканей кислородом, служит напряжение кислорода в клетках, которое создается при работе анаэробно-гликолитической направленности.
Распределение парциального давления кислорода в работающих мышцах в наибольшей степени зависит от функционирования миоглобина в качестве буфера и транспортировщика кислорода. Диффузия кислорода в мышечной ткани при нагрузке создает очень большие градиенты парциального давления кислорода между кровью капилляров и снабжаемыми этими капиллярами мышечными клетками. Когда парциальное давление кислорода в мышечном волокне мало, столь же невелики и градиенты парциального давления кислорода в этом волокне. Следовательно, главным механизмом переноса кислорода в мышечных клетках должна быть облегченная диффузия.
При анаэробно-гликолитической работе повышенная потребность в кислороде может удовлетворяться как за счет увеличения снабжения кислородом, так и за счет более полной его утилизации. Поступление кислорода к тканям может увеличиваться за счет усиления кровотока, либо повышения содержания кислорода в артериальной крови, или в результате обоих этих эффектов. Однако повышение содержания кислорода в артериальной крови путем кратковременной гипервентиляции практически невозможно, поскольку в физиологических условиях насыщение гемоглобина кислородом уже составляет около 98 %. В связи с этим при увеличении потребности мышц в кислороде доставка последнего возрастает главным образом за счет повышения его утилизации.
При работе анаэробно-гликолитической направленности создается артериальная гипоксия, при которой снабжение мышечных клеток кислородом ограничено, и в результате организм спортсменов вынужден работать при уровне усвоения кислорода на 76–80 %. В этих условиях напряжение кислорода в капиллярной крови резко уменьшается, его падение приводит к венозной гипоксии. Благодаря этому ухудшение снабжения тканей кислородом частично компенсируется. Когда градиент напряжения кислорода между кровью и тканями становится слишком мал для того, чтобы кислород высвобождался в достаточном количестве, внутриклеточное напряжение кислорода в области венозного конца капилляра падает ниже критического уровня парциального давления кислорода в митохондриях. Это приводит к угнетению энергетического обмена, что наиболее эффективно укрепляет гемоглобиновую буферную систему, которая обеспечивает буферную емкость крови.
Следующая задача гликолитической тренировки направлена на совершенствование способности поддержания кислотнощелочного равновесия, которое обеспечивает осуществление физиологических процессов, протекающих в моторных единицах мышц.
В жидких средах организма находится определенная концентрация протонов водорода (Н ) и гидроксильных ионов (ОН ).
Протоны водорода (Н ) образуются в основном при диссоциации (распаде на ионы) кислот. Сильные кислоты диссоциируют на ионы почти полностью, слабые – только частично.
Гидроксилы (ОН ) образуются при диссоциации оснований или сложных органических соединений, имеющих ОН-группы: NaOH – Na +OH .
Молекулы воды также увеличивают концентрацию Н и ОН в среде. Вода является слабым электролитом и частично диссоциирует на ионы: Н2О = Н + ОН.
Протоны водорода легко гидратируются молекулами воды с образованием гидроксония Н3О, однако для простоты изложения его обозначают как протон Н.
Концентрация свободных протонов водорода в водной среде определяет ее кислотность, а концентрация гидроксилов – щелочность среды. Соотношение концентрации свободных протонов водорода и концентрации гидроксилов Н/ОН определяет активную реакцию среды, т. е. ее кислотно-щелочное состояние. Постоянство активной реакции внутренней среды организма называется кислотно-щелочным равновесием. Если концентрация Н больше, чем ОН, то водная среда кислая. Если гидроксилов больше, чем протонов водорода, – среда щелочная. При одинаковой их концентрации среда нейтральная. Для более точной характеристики активной реакции среды используют водородный показатель (рН). рН – это водородный показатель кислотнощелочного состояния водной среды организма.
Определение рН крови и мочи спортсмена является важным диагностическим показателем в практике спорта, так как при физических нагрузках наблюдаются значительные изменения рН внутренней среды организма, что влияет на многие физиологические процессы:
• состояние белков, особенно ферментов, и их биологическую активность: каждый фермент имеет свое значение рН, при котором он наиболее активен; обычно высокая метаболическая активность отмечается в пределах величин рН биологической среды; изменение рН существенно снижает активность ферментов и скорость регулируемых ими процессов;
• сократительную активность белков актина и миозина: понижение рН в скелетных мышцах уменьшает образование актомиозиновых мостиков в миофибриллах и снижает силу мышечного сокращения;
• транспорт ионов и возбудимость плазматических мембран: при закислении среды нервных и мышечных клеток снижается проводимость Ка-К – насосов для ионов, что влияет на возбудимость этих тканей;
• освобождение Са+ из саркоплазматического ретикулума и скорость сокращения скелетной мышцы: при активации процесса сокращения мышц отмечается повышение внутриклеточного рН, что способствует выходу Са+ из мембран саркоплазматического ретикулума, где он депонируется; при продолжительной стимуляции мышц в клетках среда закисляется в результате образования молочной кислоты и подавляет силу сокращения мышц;
• при повышении рН скорость распада АТФ повышается, при этом увеличивается количество свободной энергии, которая может использоваться для осуществления полезной работы в клетках;
• возбудимость болевых рецепторов.
Кислотно-основное равновесие – необходимое условие для нормальной жизнедеятельности всех клеток организма. Изменение рН крови от 7,36 до 6,80 в нетренированном организме может привести к его гибели.
При физических нагрузках анаэробно-гликолитической направленности усиливается метаболизм, в том числе тех процессов, которые приводят к накоплению кислых продуктов. В скелетных мышцах в процессе гликолиза (анаэробного окисления глюкозы) накапливается молочная кислота. Она поступает в кровь и изменяет кислотно-щелочное равновесие организма. Интенсивные физические нагрузки анаэробной направленности приводят к значительному накоплению молочной кислоты в скелетных мышцах и выходу ее в кровь. При этом в скелетных мышцах и крови рН снижается до 7,0 или даже до 6,5. Закисление внутренней среды организма при физических нагрузках называется метаболическим ацидозом.
Метаболический ацидоз под воздействием физических нагрузок адаптируется к новым условиям. У высокотренированных спортсменов при развитии метаболического ацидоза обычно сохраняется высокая работоспособность за счет адаптации физиологических процессов организма к изменениям внутренней среды, а также за счет большой эффективности работы химических буферных систем, которые препятствуют изменению рН среды.
Некоторыми авторами получены данные о снижении pН крови у высококвалифицированных спортсменов до 6,9 и даже ниже. Одной из важных причин, позволяющих спортсменам выдерживать чрезвычайно высокую степень закисления крови, является появление у них видоизмененных белков, имеющих несколько иные физико-химические свойства. Эти белки не разрушаются в условиях снижения pH. Ацидоз является фактором, вызывающим утомление организма. После прекращения физической нагрузки рН мышц и крови быстро нормализуется (в пределах 30 мин). Болевые ощущения, связанные с изменением рН внутренней среды организма при физических нагрузках, также исчезают в этот период времени. Кислотно-щелочное изменение крови приводит к повышению артериально-венозной разницы по кислороду в организме дзюдоистов.
Следующая задача гликолитической тренировки направлена на повышение артериально-венозной разницы по кислороду. В состоянии покоя содержание кислорода в артериальной крови составляет 18–20 объемных %. Этот показатель снижается до 15–16 об. % в венозной крови. Различие в содержании кислорода в артериальной и венозной крови называют артериовенозной разницей по кислороду (АВР-О2). Она отражает потребление тканями 4–5 мл О2/100 мл крови. Количество потребляемого кислорода прямо пропорционально количеству, используемому для образования энергии путем окисления. Следовательно, с увеличением использования кислорода артериовенозная разница по кислороду также возрастает. Например, при интенсивной физической нагрузке анаэробно-гликолитической направленности АВР-О2 в сокращающихся мышцах может возрастать до 15–16 об. %. При таком усилии кровь отдает больше кислорода активным мышцам, поскольку парциальное давление кислорода в них намного ниже, чем в артериальной крови. АВР-О2 увеличивается также за счет активации диссоциации кислорода с гемоглобином под действием метаболита эритроцитов – 2,3-дифосфоглицерата. Увеличенная артерио-венозная разница по кислороду, обусловленная тренировкой, особенно проявляющаяся при анаэробно-гликолитических нагрузках, отражает повышенное извлечение кислорода тканями, а также более эффективное распределение крови. Возрастание потребления кислорода тканями создает благоприятные условия для совершенствования буферных систем организма спортсменов.
Таким образом, работа гликолитической направленности способствует повышению сократимости моторных двигательных единиц мышц в условиях внутримышечного закисления и острой нехватки кислорода, а также приводит к увеличению мощности буферных систем крови.
4.2. Средства и методы, развивающие выносливость гликолитической направленности
Основными общеразвивающими средствами и методами развития гликолитической выносливости спортсменов является строго регламентируемая нагрузка, позволяющая развить интенсивность за уровнем порога анаэробного обмена: это могут быть прыжки по схеме: 30 с работа – 30 с отдых.
В процессе развития гликолитической выносливости необходимо обеспечить тренировочные воздействия на факторы, которые ограничивают ее проявление:
• развитие мощности функциональных систем анаэробного энергообеспечения;
• развитие емкости гликолитического источника энергообеспечения (характеризуется способностью человека дольше выполнять работу на недостаточном уровне потребления кислорода);
• совершенствование подвижности функциональных систем анаэробного энергообеспечения;
• улучшение функциональной и технической экономичности (характеризуется уменьшением затрат энергии на единицу стандартной работы);
• повышение мощности и емкости буферных систем организма и его реализационных возможностей (характеризуется способностью человека переносить изменения во внутренней среде организма).
Наиболее эффективно указанные задачи могут быть решены интервальным и строго регламентированным методом тренировки.
При определении длительности тренировочных заданий по развитию гликолитической выносливости необходимо учитывать время и пути образования энергообеспечения мышечной работы.
В зависимости от уровня тренированности спортсмена ЧСС находится в диапазоне от 185 до 200 уд./мин. Этот режим нагрузки целесообразно применять в работе с физически хорошо подготовленными спортсменами, которые прошли качественную подготовку в режиме собственно аэробного и смешанного энергообеспечения.
Развитие гликолитической выносливости целесообразно начинать с применения строго регламентируемого метода тренировки. Оптимальная продолжительность упражнения: 30 с – работа, 30 с – отдых; таких повторений может быть пять, что будет составлять одну серию, после чего следует пятиминутный отдых. При этом серий должно быть семь, в результате чего общее время нагрузки составит 35 мин. Подходить к оптимальной продолжительности такой нагрузки нужно постепенно. Следует помнить, что усталость больше зависит от интенсивности, чем от продолжительности нагрузки. Поэтому сначала в серии при выполнении упражнений необходимо достичь продолжительности нагрузки на нижней границе ее действенной интенсивности. Достигнув необходимой продолжительности нагрузки, постепенно повышают ее интенсивность до оптимального уровня, стараясь работать за уровнем достижения ПАНО, а интенсивность работы должна быть на уровне 85–95 % максимальных показателей потребления кислорода.