Двигательным действиям

O

О

О

О

О

О

О

ГЛАВА 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АДАПТАЦИИ...

Механизмы, обеспечивающие изменения силовых качеств в детском возрасте, такие же, как и у взрослых, с одним исключением: прирост силы у подростков пу­бертатного возраста происходит в основном без каких-либо изменений размера мышц (D.Sale, 1992). Основными факторами, обеспечивающими прирост силы в препубертатный период, могут являться: 1) улучшение координации двигатель­ных навыков; 2) повышенная активация двигательных единиц; 3) другие невыяс­ненные адаптационные реакции нервной системы. У подростков прирост силы осуществляется, главным образом, в результате адаптационных реакций нерв­ной системы и увеличения размера мышц и величины проявляемого ими усилия

дели (рис. 7.5). На уровень развития силовых качеств влияют мышечная масса тела, концентрация тестостерона, степень развития нервной системы и дифференциация быстро- и медленносокращающихся волокон. Как было уже указано, начальный прирост силы в период полового созревания в зна­чительной мере обусловлен изменениями нервно-мышечных структур.

Адаптация кислородтранспортной системы. Уровень аэробной произво­дительности тесно связан с адаптацией кислородтранспортной системы к нагрузкам. Долговременные адаптационные перестройки кислородтранс­портной системы носят как морфологический, так и функциональный ха­рактер и являются результатом систематического применения продолжи­тельных физических нагрузок, требующих мобилизации различных звеньев функциональной системы, определяющей уровень аэробной производи­тельности.

Наиболее ярко адаптационные возможности кислородтранспортной си­стемы проявляются уже при рассмотрении такого обобщающего показате­ля, как ЧСС. У спортсменов высокой квалификации ЧСС при предельной нагрузке может возрастать в 5—6 раз, в то время как у людей, не занимаю­щихся спортом, — всего в 2,5—3 раза. При особо напряженных кратковре­менных нагрузках отмечаются случаи, когда ЧСС может достигать 250 в 1 мин и более. Здесь, однако, важно отметить, что величины максимально­го систолического объема крови наблюдаются лишь в определенном диапа­зоне ЧСС. Нижней границей этой зоны у нетренированного человека обыч­но является ЧСС 100—110 в 1 мин, верхней — 170—180. У спортсменов высокой квалификации нижняя граница может составлять ПО—130 в 1 мин, верхняя — 190—220. При превышении этих величин отмечается уменьшение систолического объема крови. При ЧСС 200—220 в 1 мин диастола состав­ляет всего 0,10—0,15 с, однако этого времени еще вполне достаточно для полного наполнения обоих желудочков сердца квалифицированных спорт­сменов, поскольку адаптированная мышца сердца способна к более интен­сивному сокращению. Это определяет и большую способность миокарда к расслаблению, что способствует быстрому диастолическому расширению обоих желудочков после окончания систолы и таким образом создает луч­шие условия для притока крови из предсердий в желудочки.

Специальная тренировка не только повышает максимальные величины ЧСС, но и приводит к выраженной брадикардии в состоянии покоя. ЧСС 40 — 50 в 1 мин в состоянии покоя является обычной для квалифицирован-

OLIMP_BOOK.QXD 08.12.2007 14:30 Page 156

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДИКИ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ_________________

ных спортсменов, специализирующихся в видах спорта, требующих прояв­ления выносливости. У отдельных выдающихся бегунов на длинные дистан­ции, велосипедистов-шоссейников, лыжников часто регистрируются пока­затели ЧСС 30—40 в 1 мин. Тренировка приводит к существенному уменьшению ЧСС при выполнении стандартных нагрузок. Например, 6-ме­сячная тренировка аэробной направленности способна привести к умень­шению ЧСС на 20—40 в 1 мин при выполнении стандартных нагрузок раз­личной интенсивности.

Особая роль в адаптации сердца к физическим нагрузкам отводится приросту сократительной способности сердечной мышцы и, как следствие, к увеличению ударного объема. Это связано с тем, что увеличение сердеч­ного выброса значительно экономичнее, если оно осуществляется не за счет увеличения ЧСС, а за счет прироста ударного объема. Важным моментом адаптации миокарда под влиянием физических нагрузок является увеличе­ние растяжимости, прирост скорости и амплитуды сокращения и еще более высокий прирост скорости расслабления. Из этого следует, что миокард тренированного человека может сохранять необходимую диастолу и обеспе­чивать сокращения при частотах, которые недоступны для нетренированно­го сердца (Пшенникова, 1986).

Сердце хорошо тренированного человека отличается высокой эконо­мичностью работы. Снижение минутного объема, брадикардия на фоне умеренной гипотензии приводит к тому, что общая работа сердца оказыва­ется сниженной на 17 %. А если учесть, что масса сердца у квалифициро­ванных спортсменов обьино увеличена на 20—40 %, то интенсивность функционирования структур миокарда в условиях физиологического покоя оказывается уменьшенной на 40 % и более (Пшенникова, 1986).

Наиболее рациональная адаптация сердца у мужчин отмечается при его объеме 900—1000 мл с ЧСС в состоянии покоя 55—60 в 1 мин и МПК 4500—5000 мл □ мин"¹. Выходящая за пределы адаптация связана с наруше­нием пропорций, обеспечивающих наивысшую экономичность работы сердца, но способствует увеличению МПК, так как существует почти ли­нейная зависимость между величиной здорового сердца и его функциональ­ной способностью, проявляющейся в высоких показателях систолического объема и величинах МПК (Израэль, 1974).

В покое и при интенсивной физической работе коронарный кровоток, потребления сердцем кислорода и субстрактов окисления в расчете на 100 г массы миокарда у тренированных людей ниже, чем у нетренированных, т.е. сердце тренированных обладает на только большой мощностью, но и эф­фективностью. И если в состоянии покоя эти различия невелики, то при нагрузке проявляются очень ярко: при равной внешней работе сердце тре­нированных людей потребляет на 100 г массы миокарда более чем в 2 раза меньше энергии по сравнению с сердцем нетренированных людей.

В результате тренировки увеличивается и общая масса крови. Если у мужчин, не занимающихся спортом, общая масса крови обычно колеблется в пределах 5—6 л, а у женщин — 4—4,5 л, то у спортсменов высокой квали­фикации, специализирующихся в видах спорта, связанных с проявлением

OLIMP_BOOK.QXD 08.12.2007 14:30 Page 157

ГЛАВА 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АДАПТАЦИИ...

выносливости, масса крови может повышаться соответственно до 7—8 и 5,5—6 л. Общее увеличение массы крови приводит к увеличению количества гемоглобина, являющегося носителем кислорода. Увеличение гемоглобина связано с увеличением общей массы крови, а его концентрация остается без изменений. Эти адаптационные перестройки являются очень важными, так как при длительной работе, требующей функционирования значительных мышечных объемов, фактором, определяющим работоспособность, являют­ся возможности центральной циркуляции (Shepard, Plylye, 1992).

Резко возрастает количество функционирующих капилляров. Если в состоянии покоя функционирует только 5—7 % капилляров, то при длитель­ной напряженной нагрузке — практически все капилляры, притом, что важ­но, при дополнительном расширении. Увеличение сети функционирующих капилляров и расширение их поверхности может привести к многократно­му увеличению поверхности капилляров русла. Путем специальной трени­ровки в процессе долговременной адаптации происходит образование но-

Эффективность адаптации кислородтранспортной системы связана с повыше­нием кровоснабжения работающих мышц. Адекватное кровоснабжение мышц при физической нагрузке обеспечивается в зависимости от ее мощности и продолжи­тельности сочетанием трех факторов: 1) перераспределения кровотока между работающими и не работающими мышцами и другими органами; 2) увеличения объемного кровотока в мышцах во время сокращения; 3) увеличения кровотока сразу после сокращения

вых капилляров, т.е. увеличивается их количество на мышечное волокно.

Важно знать, что потенциал скелетных мышц в отношении кровотока очень велик. Человек с мышечной массой 30 кг способен к достижению по­казателей мышечного кровотока более 70 лПмин"¹, что значительно повы­шает показатели сердечного выброса (Saltin, 1986; Astrand, 1988, прив. по Платонову, 1997). Это лишний раз подтверждает важную роль максималь­ного сердечного выброса и рациональной, по возможности не ограничева-ющей мышечный кровоток, техники движений.

Существенным фактором, определяющим прирост аэробной произво­дительности, является увеличение артериальной разности содержания кис­лорода при нагрузках, предъявляющих максимальные требования к аэроб­ной системе энергообеспечения. Адаптационные перестройки гемо-динамического и метаболического характера приводят к тому, что у спорт­сменов высшего класса (например, у велосипедистов-шоссейников, лыжни­ков, бегунов на длинные дистанции) отмечаются различия в содержании кислорода в артериальной и венозной крови, достигающие 18—19 % (об.). В то же время у нетренированных лиц при предельных нагрузках отмечаются величины, обьино не превышающие 10—11 % (об.) (Astrand, Rodahl, 1986, прив. по Платонову, 1997).

Адаптация системы утилизации кислорода. Повышение работоспособно­сти за счет периферической адаптации может осуществляться путем гемо-динамических и метаболических изменений. Гемодинамические изменения

OLIMP_BOOK.QXD 08.12.2007 14:30 Page 158

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДИКИ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ

связаны с улучшением капилляризации, развитием коллатералей, улучше­нием распределения крови в организме, в том числе и внутримышечного. Улучшение капилляризации обусловлено вовлечением ранее не функцио­нировавших капилляров, расширением и удлинением работающих капилля­ров, а также образованием новых (Shepard, Plylye, 1992). В результате тре­нировки на выносливость первые адаптационные изменения связаны с изменением капиллярной сети — в начале наблюдается расширение отдель­ных капилляров, а затем выход ростков и рост новых капилляров. Измене­нию капилляризации предшествует повышение активности аэробных фер­ментов (Brown et al, 1983). О высокой приспособительной способности капилляров в связи с тренировкой на выносливость свидетельствуют дан­ные табл. 7.4. Примечательным здесь является тот факт, что мышечные во­локна с большим числом митохондрий окружаются капиллярами, число ко­торых превышает средние значения. Обнаруживается тесная связь и между аэробными возможностями и средним числом капилляров на мышечное во­локно. Уже двухмесячная напряженная тренировка нетренированных испы­туемых с использованием нагрузок субмаксимальной интенсивности оказы­вается достаточной, чтобы привести к увеличению числа капилляров в скелетной мышце на 50 %. В то же время малоинтенсивная работа может привести к увеличению содержания окислительных ферментов без увеличе­ния капиллярной сети (Saltin, Gollnick, 1992).

Метаболическая адаптация к работе аэробного характера включает уве­личение количества и величины митохондрий, повышение активности ок-сидативных ферментов, прирост содержания гемоглобина, увеличение вну­тримышечного содержания гликогена и др.

В тренированной мышце объемная плотность митохондрий может рез­ко увеличиваться.

Это обусловлено тем, что у спортсменов, широко применяющих на­грузки на выносливость, по сравнению с нетренированными лицами, отме­чается увеличение доли митохондрий в исследуемом объеме на 15—22 %, увеличение площади поверхности митохондрий и ткани мышц на 35—45 %, а поверхности митохондриальных крист — на 65—75 % (Schon et al, 1978; Howald, 1982). Увеличение размера митохондрий и концентрации крист вы-

ТАБЛИЦА 7.4

Капилляризация нагружаемых мышц нетренированных и тренированных на выносливость спортсменов (Brodal и соавт., 1977)

Показатель	Нетренированные спортсмены	Спортсмены, тренированные на выносливость
МПК, мл-кг^-мин"^1 Число капилляров в каждом мышечном волокне Число капилляров вокруг каждого волокна	51,3 1,77+10 4,43±0,19	72,0 2,49±0,08 5,87+0,18

OLIMP_BOOK.QXD 08.12.2007 14:30 Page 159

ГЛАВА 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АДАПТАЦИИ...

зывает повышение окислительных способностей мышечных клеток, улуч­шение условий для диффузии субстратов, благодаря чему возрастают спо­собности клеток к утилизации кислорода, продуцированию и ускорению использования энергии. Обычно содержание кислорода в артериальной крови составляет около 200 млПл"¹. В покое разница между артериальным и смешанным венозным содержанием кислорода составляет около 40 млПл"¹, а во время нагрузки может достигать 160—170 млПл"¹.

Увеличение плотности митохондрий имеет исключительное значение, так как в сочетании с увеличением мощности кислородтранспортной систе­мы оно обеспечивает увеличение аэробной мощности организма — рост его способности утилизировать кислород и осуществлять аэробный ресинтез АТФ, необходимой для интенсивного функционирования опорно-двига­тельного аппарата. Рост аэробной мощности организма сочетается с возра­станием способности мышц утилизировать пируват, в увеличенных количе­ствах образующийся при нагрузках вследствие активации гликолиза. Это предупреждает повышение концентрации лактата в крови, которое, как из­вестно, является фактором, затрудняющим физическую работу (в частнос­ти, лактат — ингибитор липазы, и увеличение его концентрации в крови тормозит использование жиров). Увеличенное использование пирувата в митохондриях предотвращает увеличение концентрации лактата в крови, обеспечивает мобилизацию и использование в митохондриях жирных кис­лот, что в итоге позволяет поднять уровень максимальной интенсивности и длительности работы (Матвеев, Меерсон, 1994).

Тренированные спортсмены по сравнению с лицами, не занимающи­мися спортом, проявляют большую экономичность не только при выполне­нии стандартной работы, но и в тех случаях, когда величина нагрузки вы­ражается в процентах от индивидуального МПК. Это свидетельствует не только о повышенной доставке кислорода к мышцам, но и о более эффек­тивной его утилизации в самих мышцах.

При одинаковой относительной интенсивности работы, выраженной в процентах от величины МПК, скорость снижения гликогена в мышцах у тренированных и нетренированных лиц одинакова. Однако здесь следует учитывать, что у тренированных при одной и той же относительной интен­сивности работы уровень потребления кислорода намного выше. Следова­тельно, при одном и том же абсолютном уровне нагрузки (выраженном в мл □ кг"¹ □ мин"¹ потребления кислорода) у тренированных лиц снижение за-

Эффект адаптации, выраженный в показателях экономичности работы, у трени­рованных лиц по сравнению с нетренированными проявляется не только при идентичных абсолютных показателях нагрузки, но и при одинаковых относи­тельных показателях нагрузки, когда тренированный человек выполняет работу на более высоком уровне мощности

пасов гликогена значительно меньше.

Например, при выполнении работы на уровне интенсивности, составля­ющем 80 % МПК, содержание лактата в крови у тренированных людей явля-

OLIMP_BOOK.QXD 08.12.2007 14:30 Page 160

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДИКИ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ_________________

ется более низким по сравнению с нетренированными. Совершенствование экономичности работы в результате тренировки проявляется и в меньшем снижении концентрации КФ при стандартных нагрузках (Karlsson et al, 1970).

Указанные адаптационные изменения, происходящие в организме чело­века во время выполнения физических нагрузок, используются специалис­тами в области физического воспитания для решения задач различной на­правленности. В спортивной тренировке особо важным является резерв физиологических возможностей адаптации для повышения производитель­ности систем организма во время выполнения специфической двигательной деятельности (бег, плавание, велогонки и т.п.) для достижения максималь­ного спортивного результата. В физическом воспитании важным является повышение адаптационных возможностей систем и организма в целом до оптимального уровня, обеспечивающего безопасность его функционирова­ния в окружающей среде, что связывается с широким набором двигательных умений и навыков, способствующих ориентации в пространстве, профилак­тике падений и травм, развитию двигательных способностей, повышающих уровень физического здоровья. Изменения, происходящие в мышцах, кос­тях, связках, сухожилиях, кислородтранспортной системе в процессе долго­временной адаптации вследствие занятий физическими упражнениями с ли­цами различного возраста, оказывают профилактико-оздоровительный эффект, поскольку способствуют снижению риска развития многих распро­страненных заболеваний, связанных с возрастными и профессиональными изменениями в опорно-двигательном аппарате, нервной, сердечно-сосудис­той, дыхательной системах, обменных процессов.

Таким образом, учет и использование знаний о закономерностях адап­тационных механизмов функционирования организма во время мышечной деятельности является основой управления направленными изменениями физических способностей человека в процессе физического воспитания.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ_____________________________

1. Что понимается под "надежностью биологической системы"?

2. Охарактеризовать способность организма к гомеостазу и привести примеры.
З.Дать определение адаптации организма и пояснить сущность "генотипической"

и "стенотипической" адаптации.

4. Пояснить на примерах такие свойства адаптации, как специфичность, перекре-
стность, адекватность и раскрыть их значение для практики физического вос­
питания.

5. Что понимается под срочной адаптацией и каковы ее закономерности?

6. Что понимается под "накопительной адаптацией"?

7. Чем характеризуются стадии долговременной адаптации?

8. Что обеспечивает оздоровительный эффект систематических занятий физиче­
скими упражнениями?

9. Какие изменения происходят в мышечных волокнах под воздействием нагрузок
различной направленности?

10. Чем характеризуются приспособительные реакции кислородтранспортной сис­темы и как они влияют на уровень аэробной производительности организма?

OLIMP_BOOK.QXD 08.12.2007 14:30 Page 161

ОБУЧЕНИЕ

Дата добавления: 2015-06-04