Фізіологічні основи витривалості

ПЛАН

1. Аеробні можливості організму і витривалість.

2. Кисневотранспортная система і витривалість.

3. М'язовий апарат і витривалість.

1. Аеробні можливості організму і витривалість.

Поняття "витривалість" уживається в буденній мові в дуже широкому сенсі для того, щоб охарактеризувати здібність людини до тривалого виконання того або іншого виду розумової або фізичної (м'язової) діяльності. Характеристика витривалості як рухової фізичної якості (здібності) людини відносна: вона відноситься тільки до певного виду діяльності. Інакше кажучи, витривалість специфічна - вона виявляється у кожної людини при виконанні певного, специфічного виду діяльності.

Залежно від типу і характеру виконуваної фізичної (м'язової) роботи розрізняють:

- статичну і динамічну витривалість, тобто здатність тривало виконувати відповідно статичну або динамічну роботу;

- локальну і глобальну витривалість, тобто здатність тривало здійснювати відповідно локальну роботу (за участю невеликого числа м'язів) або глобальну роботу (за участю великих м'язових груп - більше половини м'язової маси);

- силову витривалість, тобто здатність багато разів повторювати вправи, що вимагають прояву великої м'язової сили;

- анаеробну і аеробну витривалість, тобто здатність тривало виконувати глобальну роботу з переважно анаеробним або аеробним типом енергозабезпечення.

У спортивній фізіології витривалість зазвичай пов'язують з виконанням таких спортивних вправ, які вимагають участі великої м'язової маси (близько половини і більш за всю м'язову масу тіла) і продовжуються безперервно протягом 2-3 хв. і більше завдяки постійному споживанню організмом кисню, забезпечуючого енергопродукцію в працюючих м'язах переважно або повністю аеробним шляхом. Інакше кажучи, в спортивній фізіології витривалість визначають як здатність тривало виконувати глобальну м'язову роботу переважно виключно аеробного характеру.

До спортивних вправ, що вимагають прояву витривалості, відносяться всі аеробні вправи циклічного характеру, зокрема легкоатлетичний біг на дистанціях від 1500 м, спортивна ходьба, шосейні велогонки, лижні гонки на всіх дистанціях, біг на ковзанах на дистанціях від 3000 м, плавання на дистанціях від 400 м та ін.

Аеробні можливості організму і витривалість. При виконанні вправ переважно аеробного характеру швидкість споживання кисню (О2 л/хв) тим вище, чим більше потужність виконуваного навантаження (швидкість переміщення). Тому у видах спорту, що вимагають прояву великої витривалості, спортсмени повинні володіти великими аеробними можливостями: 1) високою максимальною швидкістю споживання кисню, тобто великою аеробною "потужністю", 2) здатністю тривало підтримувати високу швидкість аеробного споживання кисню (великою "ємністю").

Максимальне споживання кисню. Анаеробніможливості людини визначаються перш за все максимальною для нього швидкістю споживання кисню. Чим вище МСК, тим більше абсолютна потужність максимального аеробного навантаження. Крім того, чим вище МСК, тим відносно легше і тому довше виконання анаеробної роботи.

Звідси зрозуміло, чому у видах спорту, що вимагають прояву витривалості, МСК у спортсменів вище, ніж у представників інших видів спорту, і тим більш, чим у нетренованих людей того ж віку. Якщо у нетренованих чоловіків 20-30 років МСК в середньому дорівнює 3-3,5 л/хв (або 45- 50 мл/кг * хв), то у висококваліфікованих бігунів-стайєрів і лижників воно досягає 5-6 л/хв (або більше 80 мл/кг * хв). У нетренованих жінок МПК дорівнює в середньому 2-2,5 л/хв (або 35-40 мл/кг * хв), а у лижників -приблизно від 4 л/хв (або більш ніж 70 мл/кг * хв).

Абсолютні показники МСК (О2л/хв) знаходяться в прямому зв'язку з розмірами (вагою) тіла. Тому найбільш високі абсолютні показники МСК мають гребці, плавці, велосипедисти, ковзанярі. У цих видах спорту найбільше значення для фізіологічної оцінки даної якості мають абсолютні показники МСК.

Відносні показники МСК (О2мл/кг*хв) у висококваліфікованих спортсменів знаходяться в зворотній залежності від ваги тіла. При бігу і ходьбі виконується значна робота по вертикальному переміщенню маси тіла і, отже, за інших рівних умов (однаковій швидкості пересування) чим більше вага спортсмена, тим більше здійснювана ним робота (споживання О2). Тому бігуни на довгі дистанції, як правило, мають відносно невелику вагу тіла (перш за все за рахунок мінімальної кількості жирової тканини і відносно невеликої ваги кісткового скелета). Якщо у нетренованих чоловіків 18-25 років жирова тканина складає 15- 17% ваги тіла, то у видатних стайєрів - лише 6- 7% Найбільших відносних показників МСК виявляються у бігунів на довгі дистанції і лижників, найменші, - у гребців. У таких видах спорту, як легкоатлетичний біг, спортивна ходьба, лижні гонки, максимальні можливості аеробів спортсмена правильніше оцінювати по відносному МСК.

Рівень МСК залежить від максимальних можливостей двох функціональних систем: 1) кисневотранспортної системи, що абсорбує кисень з навколишнього повітря і транспортує його до працюючих м'язів і інших активних органів і тканин тіла; 2) системи утилізації кисню, тобто м'язової системи, що екстрагує і утилізувала кисень, що доставлявся кров'ю. У спортсменів, що мають високі показники МСК, обидві ці системи володіють великими функціональними можливостями.

2. Кисневотранспортна система і витривалість

Кисневотранспортна система включає систему зовнішнього дихання, систему крові і серцевосудинну систему. Функціональні властивості кожної з цих систем, кінець кінцем, визначають кисневотранспортні можливості організму спортсмена.

Система зовнішнього дихання. Зовнішнє дихання служить першою ланкою кисневотранспортної системи. Воно забезпечує організм киснем з навколишнього повітря за рахунок легеневої вентиляції і дифузії О2 через легеневу (альвеолярно-капілярну) мембрану в кров.

Легеневі об'єми і ємності. У спортсменів, що тренують витривалість, легеневі об'єми і ємкості (за винятком дихального об'єму) у спокої в середньому на 10-20% більше, ніж у нетренованих. Ці відмінності, проте, зменшуються при обліку розмірів тіла (зростання, ваги, поверхні тіла), оскільки загальний і залишковий об'єми і особливо життєва ємність легенів (ЖЄЛ) пропорційні розмірам тіла (приблизно довжині тіла в кубі).

З урахуванням розмірів тіла легеневі об'єми і ємності слабо корелюють або взагалі не корелюють з МСК і спортивними результатами. Спортсмени з відносно невеликою ЖЄЛ можуть мати великі величини МСК і навпаки; у висококваліфікованих спортсменів між ЖЄЛ і МСК невисока кореляція.

Проте у спортсменів, як і у нетренованих людей, при максимальній аеробній роботі дихальний об'єм (глибина дихання) досягає 50-55% ЖЄЛ. Тому велика легенева вентиляція неможлива у спортсменів з маленькою ЖЄЛ. Для швидкості споживання О2 4 л/хв і більше ЖЄЛ повинна бути не менше 4,5 л. Найбільш висока ЖЄЛ зареєстрована у гребців - 9 л.

Легенева вентиляція. У зв'язку з високою швидкістю споживання кисню легенева вентиляція протягом всього часу виконання вправ на витривалість виключно велика. Так, при бігу на тредбані з швидкістю і тривалістю, відповідним бігу на 10 000 м (близько 30 хв), легенева вентиляція у бігунів-стайєрів коливається в межах 120-145 л/хв. У нетренованих людей така легенева вентиляція є граничною і може підтримуватися лише дуже короткий час. У тренованих спортсменів також вище показники максимальної довільної вентиляції легенів (МДВ), визначуваних впродовж 12 с.

Але особливо показова різниця у витривалості дихального апарату. Так, легеневу вентиляцію на рівні 80% від МДВ бігуни-стайєри підтримують в середньому 11 хв, а нетреновані можуть 3 хв. Хороший розвиток дихальної мускулатури (сили і витривалості дихальних м'язів), а також понижений опір руху повітря в дихальних шляхах дають можливість підтримувати велику легеневу вентиляцію під час м'язової роботи.

При одній і тій же робочій легеневій вентиляції частота дихання у спортсменів менша, ніж у нетренованих людей. Отже, зростання легеневої вентиляції у спортсменів забезпечується за рахунок збільшення дихального об'єму (глибини дихання) більшою мірою, чим за рахунок частоти дихання. Цьому сприяють: 1) збільшені легеневі об'єми, 2) велика сила і витривалість дихальних м'язів, 3) підвищена розтяжність грудної клітки і легенів, 4) зниження опору потоку повітря в дихальних шляхах.

Киснева вартість дихання, як відомо, сильно росте із збільшенням легеневої вентиляції (особливо при потужності вище критичною, тобто вище за анаеробний поріг). Завдяки збільшеній ефективності вентиляції, особливо при тривалій роботі (наприклад, при марафонському бігу), дихальні м'язи у спортсменів витрачають кисню менше, а до працюючих скелетних м'язів його прямує більше, ніж у нетренованої людини.

Зупиняючись на реакції системи зовнішнього дихання на різні навантаження відзначимо, що тренування витривалості, з одного боку знижує легеневу вентиляцію при стандартній немаксимальній аеробній роботі, а з іншої - підвищує максимальну робочу гіпервентиляцію (при виконанні максимальної, аеробної роботи). У спортсменів вона зазвичай дорівнює близько 180, у нетренованих людей - близько 120 л/хв. "Хімічними" механізмами підвищеної максимальної робочої гіпервентиляції у спортсменів служать посилене утворення СО2 (рівне або майже рівне дуже великій швидкості споживання О2), а також висока концентрація лактату і іонів водню в артеріальній крові при виконанні навантаження максимальної аеробної потужності.

Дифузійна здатність легенів. Висока дифузійна здатність легенів забезпечує прискорений перехід кисню з альвеол в кров легеневих капілярів і швидке насичення її киснем при навантаженнях дуже великої потужності.

У спокої і при м'язовій роботі дифузійна здатність легенів у спортсменів вища, ніж у неспортсменів. Так, у бігунів-марафонців вона у спокої майже така ж, як у нетренованого чоловіка при максимальній роботі. Хоча в показниках максимальної дифузійної здатності легенів у різних людей є великі відмінності, в цілому вони знаходяться в прямому зв'язку з максимальними аеробними можливостями.

Підвищення дифузійної здатності легенів у спортсменів пов'язане частково із збільшенням легеневих об'ємів, що забезпечує велику альвеолярно-капілярну поверхню, але головним чином - із збільшенням об'єму крові в легеневих капілярах за рахунок розширення альвеолярної капілярної мережі і підвищення центрального об'єму крові.

Таким чином, головні ефекти тренування витривалості відносно системи зовнішнього дихання полягають в наступному:

— збільшення легеневих об'ємів і ємностей;

— підвищення потужності і ефективності (економічності) зовнішнього дихання;

— підвищення дифузійної здатності легенів.

Система крові. Багато з показників крові можуть істотно впливати на аеробну витривалість. Перш за все, від об'єму крові і вмісту в ній гемоглобіну залежать кисневотранспортні можливості організму.

Об'єм і склад крові. Тренування витривалості веде до значного збільшення об'єму циркулюючої крові (ОЦК). У спортсменів він значно більше, чим у нетренованих людей. Причому, збільшення ОЦК є специфічним ефектом тренування витривалості, його не спостерігається у представників швидкісно-силових видів спорту. З урахуванням розмірів (ваги) тіла різниця між ОЦК у витривалих спортсменів, з одного боку, і нетренованих людей і спортсменів, що тренують інші фізичні якості, з іншою, в середньому складає більше 20%.

Червона кров (еритроцити і гемоглобін). Вміст гемоглобіну в крові визначає її кисневу ємність і, отже, її кисневотранспортні можливості. Тому на перший погляд несподівано, що концентрація еритроцитів і гемоглобіну в крові у представників видів спорту, що вимагають прояву витривалості, в середньому така ж (або навіть декілька нижче), як у неспортсменів або у спортсменів інших видів спорту.

Разом з тим, оскільки у витривалих спортсменів ОЦК збільшений, у них пропорційно вище і загальна кількість еритроцитів і гемоглобіну в крові. Так, у нетренованих чоловіків і у представників швидкісно-силових видів спорту загальний вміст в крові гемоглобіну рівний в середньому 700 - 900 г, або 10-12 г/кг (у жінок - близько 500 г, або 8-9 г/кг), а у витривалих спортсменів відповідно 1000-1200 г, або 13- 16 г/кг (у жінок 800 г, або 12 г/кг).

В умовах спокою декілька понижена концентрація еритроцитів (зменшений гематокрит) у спортсменів має певні переваги, оскільки зменшує навантаження на серце. Під час м'язової роботи гемоконцентрація забезпечує підвищення вмісту гемоглобіну і тому збільшує кисневу ємність крові пропорційно потужності навантаження.

Молочна кислота в крові. У вправах на витривалість між довжиною дистанції і концентрацією лактату в крові існує обернена нелінійна залежність: чим довше дистанція (більше час її проходження), тим менше концентрація лактату в крові.

В процесі систематичного тренування витривалості вміст лактату в м'язах і крові при виконанні одного і того ж немаксимального аеробного навантаження прогресивно знижується. Концентрація лактату в артеріальній крові у спортсменів нижче, ніж у неспортсменів, при будь-якому однаковому абсолютному аеробному навантаженню. Декілька чинників визначають це зниження.

- у витривалих спортсменів підвищений аеробний потенціал скелетних м'язів.

- у спортсменів швидше відбувається впрацювання кисневотранспортної системи.

- у спортсменів, що тренують витривалість, спостерігається посилена утилізація в м'язах молочної кислоти що утворюється в процесі роботи.

- збільшений об'єм циркулюючої крові у спортсменів знижує концентрацію лактату, що поступає з м'язів в кров, за рахунок більшого розведення, чим у неспортсменів.

Таким чином, тренування витривалості не тільки підвищує аеробні можливості (МСК), але і розвиває здатність виконувати великі тривалі аеробні навантаження без значного збільшення вмісту молочної кислоти в крові. Це один з найважливіших механізмів підвищення витривалості у спортсменів, що спеціалізуються у вправах відносно великої тривалості. В якості загального показника описаних змін останніми роками широко використовується вимірювання порогу анаеробного обміну (ПАНО) - того найменшого навантаження, при якому або вперше досягається концентрація лактату в артеріальній крові 4 ммоль/л, або починаючи з якого при подальшому підвищенні навантаження концентрація лактату в артеріальній крові швидко наростає.

Анаеробний поріг служить показником аеробних можливостей організму: чим більше останні, тим вище цей поріг. Між МСК і спортивним результатом на довгих дистанціях, з одного боку, і анаеробним порогом, з іншою, є пряма залежність. Анаеробний поріг неоднаковий у представників різних спеціалізацій: найбільш високий він у спортсменів, що тренують витривалість. У висококваліфікованих витривалих спортсменів він досягається лише при навантаженнях із споживанням О2 більш 70- 80% від МСК, а у нетренованих людей - вже при навантаженнях із споживанням О2, рівному 45-60% від МСК. Видатні марафонці пробігають дистанцію із швидкістю споживання кисню, відповідною 80-85% від їх індивідуального МСК, на рівні нижче за анаеробний поріг (концентрація лактату в крові менше 4 ммоль/л).

Кислотно-лужна рівновага крові. Концентрація водневих іонів в крові (рН) найбільшою мірою залежить від вмісту в ній молочної кислоти, а також від парціальної напруги СО2 і буферних можливостей крові. В стані спокою рН артеріальної крові у спортсменів практично такий же, як і у неспортсменів. Оскільки під час м'язової роботи він майже виключно визначається концентрацією молочної кислоти, все, що було сказане про ефекти тренування відносно лактату крові, справедливо і для рН. У спортсменів, що тренують витривалість, зниження рН відбувається при значніших навантаженнях, і воно менше, ніж у нетренованих. Разом з тим при максимальних аеробних навантаженнях зниження рН у спортсменів більше, ніж у неспортсменів. У граничних випадках рН артеріальної крові у висококваліфікованих спортсменів може падати до 7,0 і навіть декілька нижче (особливо часто у гребців).

Парціальна напруга СО2 в артеріальній крові при дуже великих навантаженнях декілька знижується, причому у спортсменів трохи менше, ніж у неспортсменів, що пов'язане з досконалішою регуляцією дихання у спортсменів.

Глюкоза крові. Концентрація глюкози крові в умовах спокою однакова у спортсменів і неспортсменів. При короткочасних вправах на витривалість вона має тенденцію до збільшення по відношенню до рівня спокою, а при тривалих вправах - до поступового зниження (до 50-60 мг% проти 80-100 мг% в умовах спокою). В результаті тренування витривалості таке зниження концентрації глюкози в крові стає все менше, наступає пізніше і все більш подовжується період роботи при пониженому вмісті глюкози в крові (гіпоглікемії). У висококваліфікованих спортсменів навіть після марафонського бігу не виявляється зниження концентрації глюкози в крові.

На закінчення можна сказати, що основні зміни в крові, що відбуваються в процесі тренування і приводять до підвищення, витривалості, зводяться до наступного:

- збільшенню об'єму циркулюючої крові (більшою мірою за рахунок підвищення загального об'єму плазми, чим еритроцитів, тобто із зниженням гематокрита);

- зниженню робочої лактації (і відповідно ацидемии) при немаксимальних аеробних навантаженнях (у загальному вигляді це можна визначити як підвищення анаеробного порогу);

- підвищенню робочої лактації (і відповідно ацідемії) при максимальних аеробних навантаженнях.

Серцевосудинна система (кровообіг)

Оскільки у спортсменів, як і у всіх здорових людей, зовнішнє дихання не лімітує швидкість споживання кисню, кисневотранспортні можливості визначаються в основному циркуляторними можливостями, і перш за все здатністю серця прокачувати велику кількість крові по судинах і тим самим забезпечувати високу об'ємну швидкість кровотоку через легені, де кисень захоплюється з альвеолярного повітря, і через працюючі м'язи, які одержують кисень з крові.

У відповідності до рівняння Фіка споживання кисню (СпО2) знаходиться в прямій залежності від серцевого викиду (СВ) і від артеріо-венозної різниці по кисню (АВР-О2): СпО2 = СВ * АВР-О2. В свою чергу серцевий викид визначається як добуток систолічного об’єму (СО) на частоту серцевих скорочень (ЧСС): СВ = СО * ЧСС

Таким чином, у висококваліфікованих спортсменів великі аеробної можливості (МСК) в основному визначаються виключно високою продуктивністю серця, здатного забезпечувати великий серцевий викид, який досягається за рахунок збільшеного об'єму систоли, тобто кількістю крові, що викидається шлуночками серця при кожному скороченні. Частота серцевих скорочень у спортсменів понижена в порівнянні з нетренованими.

В умовах спокою швидкість споживання кисню, серцевий викид і АВР-О2 у тренованих спортсменів, по суті, не відрізняються від цих показників у нетренованих.Зниження ЧСС (брадикардія) є специфічним ефектом тренування витривалості (ЧСС у спокої може бути нижче 30 уд/хв "рекордна" ЧСС спокою - 21 уд/хв). Зниження ЧСС підвищує економічність роботи серця, оскільки його енергетичні запити, кровопостачання і споживання О2 збільшуються тим більше, чим вище ЧСС.

Зниження ЧСС у витривалих спортсменів компенсується за рахунок збільшення об'єму систоли. Чим нижче ЧСС у спокої; тим більше об'єм систоли. Якщо у нетренованої людини у спокої він складає в середньому близько 70 мл, то у висококваліфікованих спортсменів (з ЧСС у спокої 40-45 уд/хв) - 100- 120 мл.

Максимальні показники роботи серця реєструються при виконанні максимального аеробного навантаження (на рівні МСК). Велике МСК може бути тільки у спортсменів з великим максимальним серцевим викидом, який може бути удвічі більше, чим у неспортсменів. Так, у видатних шведських лижників при бігу на тредбані на рівні МСК серцевий викид в середньому склав 38 л/хв, а у одного з них, з найбільшим МСК в 6,24 л/хв (81,1 мл/кг-хв), - 42,3 л/хв.

Максимальна ЧСС дещо знижується навіть в результаті нетривалого тренування витривалості, але не дуже значно - на 3-5 уд/хв. У висококваліфікованих спортсменів максимальна ЧСС зазвичай дорівнює 185-195 уд/хв, що на 10-15 уд/хв. нижче, ніж у неспортсменів. Отже максимальний серцевий викид у спортсменів підвищується виключно за рахунок збільшення об'єму систоли.

Об'єм систоли як в умовах спокою, так і при максимальному навантаженні збільшується поступово в результаті тривалого інтенсивного тренування витривалості і є наслідком двох основних змін в серці: 1) збільшення об'єму (ділятації) порожнин серця, 2) підвищення скоротливої здатності міокарду, 3) збільшеному венозному поверненню крові до серця, що забезпечується, зокрема, за рахунок відносно великого загального об'єму циркулюючої крові і центрального об'єму крові.

Розміри, ефективність роботи і метаболізм спортивного серця. Загальний об'єм серця у витривалих спортсменів перевищує 1000 см3 (максимально до 1700 см3), а у інших спортсменів ненабагато більше, ніж у нетренованих людей, - близько 800 см3. Ще більші відмінності виявляються у відносних об'ємах серця, тобто відносно загального об'єму серця до ваги тіла. У спортсменів, що тренують витривалість, відносний об'єм серця дорівнює в середньому 15 см3/кг (максимально - до 20 см3/кг), а у нетренованих - близько 11 см3/кг. У спортсменів, що тренують витривалість, між загальним і відносним об'ємами серця, з одного боку, і МСК, з іншою, виявляється позитивний кореляційний зв'язок. В середньому чим вище спортивна кваліфікація (спортивний результат), тим більше об'єм серця у спортсменів однієї спеціалізації.

Загальний розмір серця залежить від об'ємів його порожнин і від товщини їх стінок і тому може змінюватися як за рахунок ділятації (збільшення розмірів порожнин), так і за рахунок гіпертрофії міокарду (потовщення стінок порожнин).

Метаболізм серця протікає, як відомо, майже виключно по аеробному шляху. Тому робота серця цілком залежить від постійного і достатнього постачання кисню і енергетичних речовин (глюкози, жирних кислот і лактату). Найбільш важливі особливості метаболізму тренованого серця у витривалих спортсменів полягають в наступному.

1. Завдяки збільшеній капилляризации і підвищеному вмісту мітохондрій і мітохондріальних окислювальних ферментів максимальна швидкість доставки і утилізації О2 у тренованого серця більше, ніж нетренованого.

2. При однаковій субмаксимальній аеробній роботі кровопостачання і споживання О2 тренованим серцем менше, ніж нетренованим. Вища парціальна напруга О2 у венозній крові, що відтікає від тренованого серця, указує на сприятливі умови для забезпечення киснем всіх міокардиальных клітин.

3. Треноване серце володіє підвищеною здібністю до екстракції з крові і утилізації лактату. При однаковій концентрації лактату в артеріальній крові серце витривалого спортсмена екстрагує більше лактату, чим нетреноване серце. Якщо при максимальній аеробній роботі частка лактату серед всіх енергетичних речовин, що окисляються, у нетренованої людини може досягати приблизно 60%, то у дуже витривалого спортсмена - більше 80%. Інакше кажучи, основна частина окислювального метаболізму тренованого серця покривається за рахунок використання лактату.

Таким чином, головні ефекти тренування витривалості відносно серцево-судинної системи полягають в:

- підвищенні продуктивності серця, тобто збільшенні максимального серцевого викиду (за рахунок об'єму систоли);

- збільшенні об'єму систоли;

- зниженні ЧСС (брадикардії) як в умовах спокою, так і при стандартній роботі;

- підвищенні ефективності (економічності) роботи серця;

- досконалішому перерозподілі кровотоку між активними і неактивними органами і тканинами тіла;

- посиленні, капіллярізації тренованих м'язів і інших активних органів і тканин тіла (зокрема, серця).

4. М'язовий апарат і витривалість

Композиція м'яз ів. Витривалість спортсмена значною мірою залежить від фізіологічних особливостей його м'язового апарату, які, у свою чергу, визначаються специфічними структурними і біохімічними властивостями м'язових волокон.

Відмітною особливістю композиції м'язів у видатних представників видів спорту, що вимагають прояву витривалості, є відносно високий відсоток повільних волокон, з яких складається м'яз. При цьому між відсотком повільних волокон і МСК існує прямий зв'язок. Разом з тим при однаковому відсотку повільних волокон МСК у спортсменів вище, ніж у неспортсменІв.

В даний час питання про перетворення одного типу м'язових волокон в іншій під впливом специфічного тренування на витривалість залишається до кінця не вирішеним. Фахівці схиляються до думки, що співвідношення м'язових волокон різного типу у людини обумовлене генетично. На користь цього положення є наступні аргументи:

- дуже високий відсоток повільних волокон спостерігається і у людей, що ніколи не займалися спортом. До речі, в цьому випадку можна припустити, що вони не скористалися можливістю, наданою ним природою, стати хорошими стайєрами.

- навіть багатомісячне тренування витривалості практично не змінює співвідношення швидких і повільних волокон в м'язах, хоча викликає явні ефекти відносно витривалості - підвищує спортивний результат, МСК, товщину повільних волокон і активність м'язових ферментів окислювального метаболізму.

- відсоток повільних і швидких волокон, в інтенсивно і мало тренованих м'язах приблизно однаковий у спортсменів однієї спеціалізації, хоча окислювальний потенціал і інші біохімічні характеристики інтенсивно тренованих м'язів вищі. Так, у тих, що тренуються в орієнтуванні з великим навантаженням для м'язів ніг відсоток повільних волокон в цих м'язах приблизно такий же, що і в м'язах рук.

- результати досліджень моно- (генетично ідентичний) і дізіготних (генетично неідентичних) близнят показують, що в перших занадто близьке співвідношення двох видів волокон в м'язах (навіть якщо один з пари активно займається спортом, а інший ні), тоді як у других можливі великі варіації в складі м'язів.

З іншого боку, є велика кількість експериментального матеріалу, який свідчить, що під впливом тривалого і напруженого тренування, направленого на підвищення витривалості, трансформація властивостей м'язових волокон різних типів відбувається в наступному порядку: ШСб-волокна набувають властивості ШСа-волокон, а ШСа-волокна — властивості ПС-волокон.

Структурні особливості м'язових волокон. Одним з ефектів тренування витривалості є збільшення товщини м'язових волокон - робоча гіпертрофія. Тренування витривалості веде до робочої гіпертрофії переважно саркоплазматичного типу, яка пов'язана більшою мірою із збільшенням саркоплазматичного простору м'язових волокон. Також посилюється синтез білків, які складають мітохондріальні мембрани м'язових волокон. В результаті зростає число і розміри мітохондрій усередині м'язових волокон.

Капіляризація м'язових волокон. Тренування витривалості викликає збільшення числа капілярів, що оточують м'язові волокна, так що зростає перш за все кількість капілярів, що припадають на одне м'язове волокно. Середнє число капілярів на 1 мм2 поперечника м'язових волокон у нетренованих людей складає 325, а у тренованих - 400. Слід підкреслити, що посилена капіляризація спостерігається тільки в м'язах, які дуже активні при тренуванні витривалості, і відсутня в м'язах, що не приймають активної участі у виконанні вправ.

Біохімічна адаптація м'язів до тренування витривалості. Підвищення витривалості в результаті тренування пов'язане не тільки із збільшенням можливостей кисневотранспортної системи по доставці О2 до працюючих м'язів. У скелетних м'язах відбуваються також великі зміни, які приводять до збільшення можливостей всього організму в цілому у використанні О2, тобто до підвищення аеробних можливостей (витривалості) спортсмена. Головні механізми тренувального ефекту підвищення витривалості м'язів пов'язані з їх біохімічною адаптацією і детально розглядаються в курсі біохімії. Тут перераховані лише основні фізіологічні наслідки дії цих біохімічних механізмів.

Найбільш характерними ефектами тренування витривалості є підвищена ємність і потужність аеробного метаболізму робочих м'язів. Головні біохімічні механізми цих ефектів наступні:

- збільшення вмісту і активності специфічних аеробних ферментів (окислювального) метаболізму;

- збільшення вмісту міоглобіну (максимально в 1,5 - 2 рази);

- підвищення вмісту енергетичних субстратів - м'язового глікогену і ліпідів (максимально на 50%);

- підсилення здатності м'язів окислювати вуглеводи, і особливо жири.

Тренована людина в порівнянні з нетренованою під час аеробної роботи отримує відносно більше енергії за рахунок окислення жирів і відповідно менше за рахунок окислення вуглеводів. Посилене використання жирних кислот зменшує споживання глюкози робочими м'язами і завдяки цьому захищає спортсмена від підвищення рівня лактату і розвитку гіпоглікемії, які обмежують працездатність.

Дата добавления: 2014-01-04