Мощность аэробного энергообразования оценивается по величине максимального потребления кислорода (МПК), что свидетельствует о способности организма потреблять кислород при мышечной работе. Показатель МПК измеряется в литрах в минуту, но для большей объективизации может быть пересчитан в миллилитрах в минуту на килограмм (мл/мин/кг) массы тела.
Самые высокие показатели МПК отмечены у лыжниковмарафонцев (50 70 км) величина МПК достигает 83 85 мл/мин/кг. Высокие показатели МПК у бегунов на длинные и средние дистанции (74 мл/мин/кг), у бегунов на средние дистанции (72 мл/мин/кг), конькобежцев, велосипедистов-шоссейников (74 75 мл/мин/кг), пловцов и гребцов (69 70 мл/мин/кг), а также у представителей игровых видов спорта (60 65 мл/мин/кг). Но у представителей силовых видов спорта гимнастов, метателей, тяжелоатлетов этот показатель практически не отличается от показателя нетренированных людей.
Как уже указывалось, распад гликогена и СЖК при аэробном окислении приводит к общему субстрату обеих метаболических цепочек ацетил-коэнзиму А, который расщепляется в цикле Кребса. Усиление митохондриальной электронной транспортной цепи предполагает воздействие на такие субстраты, как цитохромы, сукцинат и коэнзим Q.
Цитохром С в пищевых добавках не только не полезен, но даже вреден, поскольку не может абсорбироваться из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Нет доказательств эффективности в спорте. В клинике (включая педиатрию и офтальмологию) применяют при всех гипоксических состояниях.
Сукцинат (янтарная кислота) нет научных исследований в отношении выработки эрготропных эффектов. Чистая янтарная кислота не проникает в митохондрии, и поэтому ее прием бесполезен.
Коэнзим Q в организме образуется в адекватных количествах. Тем не менее в США это популярная пищевая добавка (60 100 мг/сут 4 6 нед.). Современные исследования не выявили положительных эффектов подобной добавки.
1.2.6. Потребление кислорода при мышечной работе
При переходе от состояния покоя к интенсивной мышечной деятельности потребность в кислороде возрастает во много раз, однако сразу она не может быть удовлетворена. Необходимо, чтобы последовательно прошли все биоэнергетические реакции, прежде чем усилится деятельность систем дыхания и кровообращения, а кровь, обогащенная кислородом, дойдет до работающих мышц.
При равномерной работе и достижении определенной мощности рост потребления кислорода прекращается и оно стабилизируется на одном уровне. Такое состояние потребления кислорода работающими мышцами называют истинным устойчивым состоянием потребления кислорода: оно достигает определенного уровня и в каждый данный момент времени точно соответствует потребностям организма. Иными словами, сколько кислорода нужно организму для выполнения работы такой мощности, столько он его и получает.
Та зона физических нагрузок, которая располагается между порогом аэробного обмена и истинным устойчивым состоянием потребления кислорода, называется зоной аэробных физических нагрузок. Работа в этой зоне может продолжаться часами (триатлон, марафон, длительная ходьба, пилка дров и др.). Аэробные нагрузки тренируют сердце и общую выносливость и составляют методическую основу оздоровительной физкультуры.
При увеличении мощности работы происходят существенные изменения: в частности, требуется большее количество кислорода, в связи с чем истинное устойчивое состояние потребления кислорода нарушается и дальнейшее увеличение потребления кислорода переходит планку порога анаэробного обмена. Обычно такое состояние у молодых нетренированных людей наступает при достижении показателя МПК порядка 3,0 3,5 л/мин.
Подобное повышение поступления в организм кислорода может продолжаться вплоть до достижения МПК. При этом потребление кислорода также стабилизируется. Это состояние появляется при установлении частоты сердечных сокращений (ЧСС) порядка 170 180 уд/мин. Абсолютные показатели мощности нагрузки значения не имеют. Такая стабилизация потребления кислорода при мышечной работе получила название ложного устойчивого состояния потребления кислорода, так как в данном случае потребление кислорода не растет не потому, что больше не нужно, а потому, что механизмы транспорта кислорода к работающим мышцам, и прежде всего сердечно-сосудистая система (ССС), исчерпали свои функциональные возможности.
Максимальный уровень потребления кислорода не может поддерживаться долго. Тренированный спортсмен будет работать в этой зоне порядка 10 12 мин, нетренированный около 5 мин. Поскольку поступающего в организм кислорода не хватает для выполнения работы заданной мощности, возникает кислородный дефицит, который восполняется за счет возврата на анаэробные механизмы энергообеспечения, прежде всего на анаэробный гликолиз, что приводит к накоплению в организме продуктов анаэробного распада. Поэтому зона мощности работы, которая располагается между планками порога анаэробного обмена и МПК, получила название зоны аэробно-анаэробных нагрузок.Работа в этой зоне может быть отражена формулой: кислородный запрос работы больше кислородного прихода работы. Поскольку работа продолжается при недостатке кислорода, возникает так называемый кислородный долг.
Максимальный уровень потребления кислорода не может поддерживаться долго. Тренированный спортсмен будет работать в этой зоне порядка 10 12 мин, нетренированный около 5 мин. Поскольку поступающего в организм кислорода не хватает для выполнения работы заданной мощности, возникает кислородный дефицит, который восполняется за счет возврата на анаэробные механизмы энергообеспечения, прежде всего на анаэробный гликолиз, что приводит к накоплению в организме продуктов анаэробного распада. Поэтому зона мощности работы, которая располагается между планками порога анаэробного обмена и МПК, получила название зоны аэробно-анаэробных нагрузок.Работа в этой зоне может быть отражена формулой: кислородный запрос работы больше кислородного прихода работы. Поскольку работа продолжается при недостатке кислорода, возникает так называемый кислородный долг.
Если в работе возможно установление истинного устойчивого состояния, то часть анаэробных метаболитов может быть окислена по ходу работы за счет усиления аэробных реакций, другая часть ликвидируется после окончания работы. Если истинное устойчивое состояние не устанавливается, то количество недоокисленных продуктов увеличивается по ходу работы, а устраняются они в восстановительный период.
Для устранения анаэробных метаболитов требуется дополнительное количество кислорода, поэтому некоторое время после окончания работы потребление его продолжает оставаться повышенным по сравнению с уровнем покоя. При достаточно высоких мощностях работы погашение кислородного долга требует десятков минут, а порою даже и часов.
Зона аэробно-анаэробных нагрузок в большей своей части является зоной профессиональной спортивной деятельности. В оздоровительной физкультуре подобные мощности нагрузок используются крайне ограниченно и лишь у хорошо подготовленных людей.
Зона мощностных характеристик работы, которая располагается выше планки МПК, получила название зоны анаэробных нагрузок. Работа в этой зоне протекает на максимуме функциональных возможностей при показателе ЧСС порядка 220 240 уд/мин.
Профессиональный спортсмен может работать в этой зоне порядка 4 5 мин, нетренированный около минуты. Подобные физические нагрузки чисто профессионально-спортивные и в оздоровительной физкультуре не применяются.
1.3. Двигательный аппарат как биомеханическая система
Движение лежит в основе жизнедеятельности человека. Наиболее элементарной формой движения материи является механическое движение, т. е. перемещение тела в пространстве. Закономерности механического движения изучаются механикой.
Биомеханика наука о законах механического движения в живых системах. Она изучает движения с точки зрения законов механики, свойственных всем без исключения механическим движениям материальных тел. Однако сложность движения и функций живого организма требует тщательного учета анатомо-физиологических особенностей. Нередко то, что выгодно с точки зрения законов механики, нецелесообразно, если учесть особенности строения и функции живого организма.
Движения частей тела человека представляют собой перемещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Все движения закономерно объединены в целостные организованные действия, которыми человек управляет при помощи мышц. При биомеханическом исследовании невозможно учесть строение и функции тела во всех их особенностях. Для изучения движений строят модель тела человека, на которой можно изучать закономерности движений, биомеханическую систему. Она обладает основными свойствами, существенными для выполнения двигательной функции, но не включает в себя частные детали.
Кинематические цепи. Множество частей тела, соединенных подвижно, образуют биокинематические или артикуляционные цепи. К ним приложены силы (нагрузки), которые вызывают деформации и изменение движений. Механические свойства (особенности строения и функции) этих цепей влияют на выполнение движений.
При изучении статики и динамики человеческого тела анатомические сведения о скелетно-мышечной системе можно выразить в терминах механики. Например, понятия «кость» и «мышца» заменимы понятиями «рычаг» и «сила».
Движения в суставах осуществляются путем сокращения мышц. Иными словами, суставы являются только шарнирами, приводимыми в движение мышцами. Независимо от природы мышцы и способа прикрепления ее сухожилий к костным элементам участок прикрепления одного ее конца остается неподвижным, тогда как противоположный участок прикрепления приходит в движение при изменении мышцей своей длины. В результате происходит перемещение участка скелета, который служит местом прикрепления подвижного конца мышцы. При всем разнообразии производимых таким образом перемещений все они укладываются в схему перемещений, осуществляемых рычагом, точка приложения действия которого образована суставом.
Движения в суставах осуществляются путем сокращения мышц. Иными словами, суставы являются только шарнирами, приводимыми в движение мышцами. Независимо от природы мышцы и способа прикрепления ее сухожилий к костным элементам участок прикрепления одного ее конца остается неподвижным, тогда как противоположный участок прикрепления приходит в движение при изменении мышцей своей длины. В результате происходит перемещение участка скелета, который служит местом прикрепления подвижного конца мышцы. При всем разнообразии производимых таким образом перемещений все они укладываются в схему перемещений, осуществляемых рычагом, точка приложения действия которого образована суставом.