Когда
какая–либо ткань, например работающая
мышца, получает О2 меньше
того количества, которое необходимо
для синтеза АТР путем окислительного
фосфорилирования, часть пировиноградной
кислоты перестает поступать в качестве
субстрата в ЦТК и восстанавливается в
молочную кислоту. На каждые две молекулы
восстановленной пировиноградной кислоты
получаются две молекулы окисленного NADH (рис.
3–42), что обходится клетке в шесть молекул
АТР, которые она могла бы синтезировать
путем фосфорилирования в дыхательной
цепи. Если кислородное голодание
продолжается, концентрация молочной
кислоты растет, и часть ее может проникать
в межклеточное пространство и систему
кровообращения. После того как мышца
расслабляется, накопившаяся в ней
молочная кислота окисляется NAD+ при
участии фермента лактатдегидрогеназы
обратно в пировиноградную кислоту (рис.
3–46).
Окисление
в дыхательной цепи молекул NADH,
образовавшихся в этой реакции, позволяет
восстановить запасы АТР, истощенные
при анаэробном образовании молочной
кислоты. Кроме того, часть пировиноградной
кислоты, регенерированной из молочной
кислоты, поступает в качестве субстрата
в ЦТК, а часть идет на синтез аланина и
глюкозы. Таким образом, дефицит кислорода
в какой–то ткани приводит к ее переключению
на анаэробный гликолиз, при котором
синтез АТР происходит с низкой
эффективностью. Однако неиспользованная
химическая энергия аккумулируется в
этой ткани в виде молочной кислоты и
позже может использоваться через
аэробное расщепление при поступлении
достаточного количества кислорода.
После прекращения интенсивных физических
усилий системы дыхания и кровообращения
продолжают некоторое время поставлять
в ткани большое количество кислорода,
чтобы «погасить» кислородную задолженность,
которая материализовалась в виде
накопленной молочной кислоты.
Резюме
Отличительная
черта биологических систем заключается
в том, что в них поддерживается состояние
низкой энтропии, т. е. в том, что они
высокоорганизованы. Постоянное
расходование энергии на поддержание
этой организации должно покрываться
за счет энергии молекул питательных
веществ в процессе метаболизма. В живой
клетке метаболизм осуществляется через
упорядоченную последовательность
регулируемых химических реакций,
катализируемых ферментами. Все
самопроизвольно протекающие химические
реакции стремятся нивелировать разность
энергий, уменьшая свободную энергию и
увеличивая энтропию. На первый взгляд
кажется, что в живых системах нарушается
закон неубывания энтропии, но это не
так; просто они существуют за счет
химической энергии, получаемой из
окружающей их среды.
Биологические
реакции, требующие энергетических
затрат, идут за счет расщепления АТР –
трижды фосфорилированного нуклеозида,
который служит общим промежуточным
продуктом, способным отдавать химическую
энергию, запасенную в его концевой
пирофосфатной связи. Такая передача
энергии осуществляется в системе
сопряженных реакций, в которой
эндоэргическая (энергозатратная) реакция
протекает за счет экзоэргической (идущей
с высвобождением энергии). АТР
ресинтезируется из ADP за
счет окисления молекул питательных
веществ, основная масса которых обязана
своим происхождением энергии излучения
Солнца, аккумулированной в процессе
фотосинтеза в зеленых растениях. Таким
образом, животные зависят от энергии,
так или иначе поступающей от Солнца.
Катализ,
осуществляемый ферментами – глобулярными
белковыми молекулами,–уменьшает
энергию, которую требуется затратить
на активацию реагентов, чтобы реакция
могла произойти; поэтому в присутствии
катализаторов реакции ускоряются. Таким
образом, биохимические реакции могут
протекать при умеренных температурах,
характерных для живых организмов.
Каталитическая эффективность фермента
достигается благодаря стерической и
электростатической специфичности
связывания между активным центром
фермента и молекулой субстрата. Такое
связывание приводит к благоприятному
взаимному расположению в пространстве
реагирующих молекул. Регуляция
концентраций ферментов сообразно
потребности в них, их функциям и условиям
окружающей среды осуществляется на
генетическом уровне через механизмы
ферментативной индукции и репрессии.
Активность ряда ферментов может
регулироваться также аллостерически,
т. е. через конформационные изменения
активного центра в результате связывания
регуляторных молекул или ионов с каким–то
участком на поверхности фермента,
расположенным вне его активного центра.
Расщепление
молекул углеводов путем их окисления
– основной источник химической энергии
в животной клетке. В анаэробных условиях
этот процесс осуществляется в цитозоле
путем гликолиза (до молочной кислоты),
в аэробных условиях – через цикл
трикарбоновых кислот (до СО2 и
Н2О).
Высвобождение энергии, заключенной в
химических связях молекул, в процессе
метаболизма происходит при переносе
электронов от донора электронов
(восстановителя) к окислителю. При
гликолизе и окислительном фосфорилировании
высвобождение химической энергии
осуществляется поэтапно, относительно
небольшими порциями, сравнимыми с тем
количеством химической энергии, которое
требуется для фосфорилирования ADP до
АТР. В частности, при окислительном
фосфорилировании электроны спускаются
вниз по энергетической лестнице по цепи
акцепторов и доноров электронов. Таким
образом, можно сказать, что существует
некий градиент электронного давления,
начиная с восстановленных
коферментов NADH и FADH,
далее по цепи, образованной цитохромами,
и кончая конечным акцептором электронов
– молекулярным кислородом. Именно
сильное сродство атома кислорода к
электронам и его распространенность
на поверхности Земли делает его идеальным
конечным акцептором электронов в живых
системах.
В
процессе гликолиза глюкоза расщепляется
на две трикарбоновые молекулы молочной
кислоты при анаэробном окислении, при
котором образуются две молекулы АТР,
или до пировиноградной кислоты, являющейся
субстратом для аэробного расщепления.
В цикле трикарбоновых кислот пировиноградная
кислота окисляется полностью до СО2 и
Н2О,
что сопровождается образованием 34
молекул АТР и двух молекул GTP.
КПД биологических систем составляет
поэтому не менее 42%, т.е. значительно
больше, чем у любой созданной человеком
машины, использующей энергию окисления
органических топлив.
Количество
кислорода, необходимое для полного
обеспечения выполняемой работы, называют
кислородным запросом. Но органы
кислородного снабжения «тяжелы на
подъем», они не могут быстро удовлетворить
кислородный запрос. Поэтому образуется
кислородный долг.
Обычно
в общем кислородном долге различают
две фракции: алактатную и лактатную.
Первую
связывают с ресинтезом АТФ и с восполнением
израсходованных кислородных резервов
организма. Эта часть кислородного долга
оплачивается очень быстро (не более,
чем за 1 -1,5 мин.).
Вторая
фракция отражает окислительное устранение
лактатов (молочной кислоты). Ликвидация
лактатной фракции кислородного долга
происходит более медленными темпами
(от нескольких минут до 1,5 часа).
Кровь как физиологическая система, жидкая ткань и орган
Кровь
— жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной
системе и обеспечивающая жизнедеятельность
клеток и тканей организма в качестве
органа и физиологической системы.
Она
состоит из плазмы и взвешенных в ней
форменных элементов: эритроцитов,
лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ.
Эритроциты
— красные кровяные клетки, заполнены
особым белком гемоглобином, который
способен образовывать соединения с
кислородом и транспортировать его из
легких к тканям, а из тканей переносить
углекислый газ к легким, осуществляя
таким образом дыхательную функцию.
Лейкоциты
— белые кровяные тельца, выполняют
защитную функцию, уничтожая инородные
тела и болезнетворные микробы.
Тромбоциты
играют важную роль в сложном процессе
свертывания крови. В плазме крови
растворены гормоны, минеральные соли,
питательные и другие вещества, которыми
она снабжает ткани, а также содержатся
продукты распада, удаленные из тканей.
В плазме крови находятся и антитела,
создающие иммунитет организма к ядовитым
веществам инфекционного и ли какого-нибудь
иного происхождения, микроорганизмам
и вирусам. Плазма крови принимает участие
в транспортировке углекислого газа к
легким.
Общее
количество крови составляет 7-8% массы
тела человека. В покое 40-50% крови выключено
из кровообращения и находится в «кровяных
депо»: печени, селезенке, сосудах
кожи, мышц, легких. В случае необходимости
(например, при мышечной работе) запасной
объем крови включается в кровообращение
и рефлекторно направляется к работающему
органу. Выход крови из «депо» и ее
перераспределение по организму
регулируется ЦНС.
Кровеносная
система состоит из сердца и кровеносных
сосудов.
Сердце
— главный орган кровеносной системы —
представляет собой полый мышечный
орган, совершающий ритмические сокращения,
благодаря которым происходит кровообращение
в организме. Сердце — автономное,
автоматическое устройство. Однако его
работа корректируется многочисленными
прямыми и обратными связями, поступающими
от различных органов и систем организма.
Сердце связано с центральной нервной
системой, которая оказывает на его
работу регулирующее воздействие.
Сердечно-сосудистая
система состоит из большого и малого
кругов кровообращения. Левая половина
сердца обслуживает большой круг
кровообращения, правая — малый.
Деятельность
сердца заключается в ритмичной смене
сердечных циклов, состоящих из трех
фаз: сокращения предсердий, сокращения
желудочков и общего расслабления сердца.
Пульс
— волна колебаний, распространяемая по
эластичным стенкам артерий в результате
гидродинамического удара порции крови,
выбрасываемой в аорту под большим
давлением при сокращении левого
желудочка. Частота пульса соответствует
частоте сокращений сердца. В покое пульс
здорового человека равен 60 — 70 удар. в
мин.
Кровяное
давление создается силой сокращения
желудочков сердца и упругостью стенок
сосудов.
Оно
измеряется косвенным путем в плечевой
артерии по методу Короткова. Различают
максимальное (или систолическое)
давление, которое создается во время
сокращения левого желудочка (систолы),
и минимальное (или диастолическое)
давление, которое отмечается во время
расслабления левого желудочка (диастолы).
В
норме у здорового человека в возрасте
18-40 лет в покое кровяное давление равно
120/70 мм. рт. ст.
Кислородный долг и восстановление энергетических запасов организма
В
процессе
мышечной работы расходуются кислородный
запас организма, фосфагены (АТФ и КрФ),
углеводы, (гликоген мышц и печени, глюкоза
крови) и жиры. После работы происходит
их восстановление. Исключение составляют
жиры, восстановления которых может и
не быть.
Восстановительные
процессы, происходящие в организме
после работы, находят свое энергетическое
отражение в повышенном по сравнению с
предрабочим состоянием) потреблении
кислорода — кислородном долге. Согласно
оригинальной теории А. Хйлла (1922),
кислородный долг — это избыточное
потребление О2
сверх предрабочего уровня покоя, которое
обеспечивает энергией организм для
восстановления до предрабочего состояния,
включая восстановление израсходованных
во время работы запасов энергии и
устранение молочной кислоты. Скорость
потребления О2
после работы снижается экспоненциально:
на протяжении первых 2-3 мин очень быстро
(быстрый, или алактатньш, компонент
кислородного долга), а затем более
медленно (медленный, или лактатный,
компонент кислородного долга), пока не
достигает (через 30-60 мин) постоянной
величины, близкой к предрабочей.
После
работы мощностью до 60% от МПК кислородный
долг не намного превышает кислородный
дефицит. После более интенсивных
упражнений кислородный долг значительно
превышает кислородный дефицит, причем
тем больше, чем выше мощность работы.
Быстрый
(алактатный) компонент О2-долга
связан главным образом с использованием
О2 на быстрое восстановление израсходованных
за время работы высокоэнергетических
фосфагенов в рабочих мышцах, а также с
восстановлением нормального содержания
О2
в венозной крови и с насыщением миоглобина
кислородом.
Медленный
(лактатный) компонент О2-долга
связан со многими факторами. В большой
мере он связан с после-рабочим устранением
лактата из крови и тканевых жидкостей.
Кислород в этом случае используется в
окислительных реакциях, обеспечивающих
ресинтез гликогена из лактата крови
(главным образом, в печени и отчасти в
почках) и окисление лактата в сердечной
и скелетных мышцах. Кроме того, длительное
повышение потребления О2
связано с необходимостью поддерживать
усиленную деятельность дыхательной и
сердечнососудистой систем в период
восстановления, усиленный обмен веществ
и другие процессы, которые обусловлены
длительно сохраняющейся повышенной
активностью симпатической нервной и
гормональной систем, повышенной
температурой тела, также медленно
снижающимися на протяжении периода
восстановления.
Восстановление
запасов кислорода.
Кислород находится в мышцах в форме
химической связи с миоглобином. Эти
запасы очень невелики: каждый килограмм
мышечной массы содержит около 11 мл О2.
Следовательно, общие запасы «мышечного»
кислорода (из расчета на 40 кг мышечной
массы у спортсменов) не превышают 0,5 л.
В процессе мышечной работы он может
быстро расходоваться, а после работы
быстро восстанавливаться. Скорость
восстановления запасов кислорода
зависит лишь от доставки его к мышцам.
Сразу
после прекращения работы артериальная
кровь, проходящая через мышцы, имеет
высокое парциальное напряжение
(содержание) О2,
так что восстановление О2-миоглобина
происходит, вероятно, за несколько
секунд. Расходуемый при этом кислород
составляет некоторую часть быстрой
фракции кислородного долга, в которую
входит также небольшой объем О2
(до 0,2 л), идущий, на восполнение нормального
содержания его в венозной крови.
Таким
образом, уже через несколько секунд
после прекращения работы кислородные
«запасы» в мышцах и крови
восстанавливаются. Парциальное напряжение
О2
в альвеолярном воздухе и в артериальной
крови не только достигает предрабочего
уровня, но и превышает его. Быстро
восстанавливается также содержание О2
в венозной крови, оттекающей от работавших
мышц и других активных .органов и тканей
тела, что указывает на достаточное их
обеспечение кислородом в послерабочий
период. Поэтому нет никаких физиологических
оснований использовать дыхание чистым
кислородом или смесью с повышенным
содержанием кислорода после работы для
ускорения процессов восстановления.
Восстановление
фосфагенов (АТФ и КрФ)
Фосфагены,
особенно АТФ, восстанавливаются очень
быстро (рис. 25). Уже на протяжении 30 с
после прекращения работы восстанавливается
до 70% израсходованных фосфагенов, а их
полное восполнение заканчивается за
несколько минут, причем почти исключительно
за счет энергии аэробного метаболизма,
т. е. благодаря кислороду, потребляемому
в быструю фазу О2-долга. Действительно,
если сразу после работы жгутировать
работающую конечность и таким образом
лишить мышцы кислорода, доставляемого
с кровью, то восстановление КрФ не
произойдет.
Чем
больше
расход фосфагенов за время работы, тем
больше требуется О2 для их восстановления
(для восстановления 1 моля АТФ необходимо
3,45 л О2). Величина быстрой (алактатной)
фракции О2-долга прямо связана со степенью
снижения фосфагенов в мышцах к концу
работы. Поэтому данная величина указывает
на количество израсходованных в процессе
работы фосфагенов.
У
нетренированных
мужчин максимальная величина быстрой
фракции О2-долга достигает 2-3 л. Особенно
большие величины этого показателя
зарегистрированы у представителей
скоростно-силовых видов спорта (до 7 л
у высококвалифицированных спортсменов).
В этих видах спорта содержание фосфагенов
и скорость их расходования в мышцах
прямо определяют максимальную и
поддерживаемую (дистанционную) мощность
упражнения.
Восстановление
гликогена. По
первоначальным представлениям Р.
Маргария и др. (1933), израсходованный за
время работы гликоген ресинтезируется
из молочной кислоты на протяжении 1-2 ч
после работы. Расходуемый в этот период
восстановления кислород определяет
вторую, медленную, или лактатную, фракцию
О2-Долга. Однако в настоящее время
установлено, что восстановление гликогена
в мышцах может длиться до 2-3 дней
Скорость
восстановления гликогена и количество
его восстанавливаемых запасов в мышцах
и печени зависит от двух основных
факторов: степени расходования гликогена
в процессе работы и характера пищевого
рациона в период восстановления. После
очень значительного (более 3/4 исходного
содержания), вплоть до полного, истощения
гликогена в рабочих мышцах его
восстановление в первые часы при обычном
питании идет очень медленно, и для
достижения предрабочего уровня требуется
до 2 суток. При пищевом рационе с высоким
содержанием углеводов (более 70% суточного
калоража) этот процесс ускоряется — уже
за первые 10 ч в рабочих мышцах
восстанавливается более половины
гликогена, к концу суток происходит его
полное восстановление, а в печени
содержание гликогена значительно
превышает обычное. В дальнейшем количество
гликогена в рабочих мышцах и в.печени
продолжает увеличиваться и через 2-3
суток после «истощающей» нагрузки
может превышать предрабочее в 1,5-3 раза
— феномен суперкомпенсации.
При
ежедневных
интенсивных и длительных тренировочных
занятиях содержание гликогена в рабочих
мышцах и печени существенно снижается
ото дня ко дню, так как при обычном
пищевом рационе даже суточного перерыва
между тренировками недостаточно для
полного восстановления гликогена.
Увеличение содержания углеводов в
пищевом рационе спортсмена может
обеспечить полное восстановление
углеводных ресурсов организма к
следующему тренировочному занятию.
Устранение
молочной кислоты. В период восстановления
происходит устранение молочной кислоты
из рабочих мышц, крови и тканевой
жидкости, причем тем быстрее, чем меньше
образовалось молочной кислоты во время
работы. Важную роль играет также
послерабочий режим. Так, после максимальной
нагрузки для полного устранения
накопившейся молочной кислоты требуется
60-90 мин в условиях полного покоя — сидя
или лежа (пассивное восстановление).
Однако, если после такой нагрузки
выполняется легкая работа (активное
восстановление), то устранение молочной
Кислоты происходит значительно быстрее.
У нетренированных людей оптимальная
интенсивность «восстанавливающей»
нагрузки — примерно 30-45% от МПК (например,
бег трусцой), а. у хорошо тренированных
спортсменов — 50-60% от МПК, общей
продолжительностью примерно 20 мин.
Существует
четыре основных пути устранения молочной
кислоты:
1)
окисление до СО2 и ШО (так устраняется
примерно 70% всей накопленной молочной
кислоты);
2)
превращение в гликоген (в мышцах и
печени) и в глюкозу (в печени) около 20%;
3)
превращение в белки (менее 10%); 4) удаление
с мочой и потом (1-2%). При активном
восстановлении доля молочной кислоты,
устраняемой аэробным путем, увеличивается.
Хотя окисление молочной кислоты может
происходить в самых разных органах и
тканях (скелетных мышцах, мышце сердца,
печени, почках и др.), наибольшая ее часть
окисляется в скелетных мышцах (особенно
их медленных волокнах). Это делает
понятным, почему легкая работа (в ней
участвуют в основном медленные мышечные
волокна) способствует более быстрому
устранению лактата после тяжелых
нагрузок.
Значительная
часть медленной (лактатной) фракции
О2-долга связана с устранением молочной
кислоты. Чем интенсивнее нагрузка, тем
больше эта фракция. У нетренированных
людей она достигает максимально 5-10 л,
у спортсменов, особенно у представителей
скоростно-силовых видов спорта, — 15-20 л.
Длительность ее — около часа. Величина
и продолжительность лактатной фракции
О2-долга уменьшаются при активном
восстановлении.
Страница для печати
Максимальный уровень потребления кислорода характеризует мощность аэробных процессов энергообеспечения. Максимальный кислородный долг отражает емкость анаэробных процессов. Ниже на рис. 4 показана динамика прироста уровня потребления кислорода Ro/t, л/мин во время работы в течение 4 мин и во время последующего восстановления в течение 30 — 40 мин. Наибольший уровень потребления в конце упражнения будет соответствовать максимальному рабочему уровню потребления кислорода. Суммарное потребление кислорода во время восстановления равно кислородному долгу.
Уровень потребления кислорода во время упражнения (4 мин)и восстановления (до
30 — 40мин)
Сумма потребления кислорода во время работы и восстановления определяют энергетические затраты спортсмена и составляют кислородный запрос.
RO2 = VO2 + DO2 , л.
В свою очередь кислородный долг равен сумме алактатной и лактатной
фракции
DO2 = DO2al+ DO2lact , л.
Уровень кислородного запроса составит
RO2 / t = VO2 / t +
Σ DO2 / t, л/мин.
Динамику потребления кислорода во время работы можно представить двухкомпонентным экспоненциальным уравнением с предельным значением, равным максимальному рабочему уровню для данного упражнения Снижение уровня потребления во время восстановления может быть также выражено экспоненциальной функцией с более быстрой алактатной и медленной дактатной фракцией.
Для определения максимального уровня потребления кислорода используются различные методы:
1)метод однократной предельной нагрузки в течение 5 — 6 мин,
2)метод повторных упражнений с возрастающей нагрузкой до достижения максимума аэробной производительности,
3)метод ступенчатого увеличения нагрузки во время однократного выполнения упражнения,
4)метод непрерывного линейного увеличения нагрузки во время однократного выполнения упражнения. Применяются также другие методы.
Следует обратить внимание, что только в первом методе имеется возможность достаточно точно определить внешнюю работу. Последнее важно для определения взаимосвязи с достижениями спортсмена.
Максимальный уровень потребления кислорода зависит от производительности сердца и артериовенозной разницы насыщения крови кислородом
VO2/tmax = Q ( A – B ) = SV HR (A- B),
где VO2/tmax – максимальный уровень потребления кислорода, л/мин,
Q – производительность сердца, л/мин,
(А – В) – артерио-венозная разница насыщения крови кислородом, мл О2/ 100 мл крови,
SV – ударный объем сердца, мл/уд.,
HR – частота сердечных сокращений, уд./мин.
Известно, что производительность сердца в спортивной деятельности составляет от 20 — 30 л/мин до 40 л/мин, ударный объем – от 130 до 200 мл/уд, частота сердечных сокращений достигает 200 уд/мин и больше. При интенсивной нагрузке артерио-венозная разница достигает 15 — 20 О2 мл/100 мл крови.
Таким образом, уровень аэробной энергетической производительности характеризуется двумя основными факторами: циркуляторными механизмами .и дыханием.
Дыхание разделяется на внешнее и тканевое. В свою очередь, указанные показатели зависят от ряда факторов кислородной емкости крови, скорости диффузии О2 из ткани, жизненной емкости крови, глубины и частоты дыхания, максимальной вентиляции легких, диффузионной способности легких, процента используемого кислорода, структуры и количества метахондрий, запасов энергетических субстратов, мощности окислительных ферментов, капилляризации мышц, объемной скорости кровотока в тканях, кислотно-щелочного равновесия крови и т. д.
В литературе в настоящее время имеются многочисленные данные о максимальном потреблении кислорода и его величинах на единицу массы тела у спортсменов различной специализации. Наибольшие величины максимального потребления кислорода до 6,7 л/мин наблюдаются у лыжников-гонщиков и гребцов в академической гребле. Высокие величины у лыжников объясняются в значительной степени тем, что они соревнуются и тренируются на пересеченной местности с преодолением большего числа подъемов и спусков. Гребцы при высокой собственной массе тела в силу конструкции лодки развивают на дистанции 2000 м высокую мощность.
В беговых упражнениях, в плавании, в конькобежном и велосипедном спорте максимальный уровень потребления находится в пределах 5,2 — 5,6 л/мин. По потреблению кислорода на единицу массы тела наибольшие значения наблюдаются у лыжников и бегунов-стайеров до 84 мл/ кг/мин. У гребцов эта величина составляет 67 мл/кг/мин ввиду того, что их масса тела находится обычно в пределах 90 — 100 кг и больше. Относительно низкие величины также наблюдаются у бегунов и конькобежцев спринтеров. Следует иметь в виду, что в плавании и гребле уровень потребления кислорода на единицу веса имеет меньшее значение, чем в других видах спорта, т. к. упражнение выполняется в воде, где существенное значение имеет не масса тела, а обтекаемость и плавучесть.
Рекордные величины уровня потребления кислорода наблюдаются у лыжников- гонщиков до 7,41 л/мин и до 94 мл/кг/мин.
Максимальный кислородный долг определяется после повторных упражнений высокой интенсивности (обычно выше 95 — 97 % к максимальной скорости на отрезке). В спортивном плавании такими упражнениями могут быть дистанции 4 х 50 м с отдыхом 15 — 30 с, в беге 4 х 400 м, на велоэргометре по вторные упражнения длительностью до 60 с. Во всех случаях упражнения выполняются до отказа, длительность повторных упражнений не превышает 60с, при увеличении отдыха интенсивность упражнений возрастает.
Кислородный долг определяется путем анализа газовых объемов, забранных во время восстановления после упражнений. Размеры газовых приходов определяются путем вычитания из потребления кислорода величины О2 – потребления покоя. Последний определяется после 30 мин отдыха перед упражнением в покое сидя (SMR- sitting metabolic rate), все измерения газовых объемов приводятся к STPD. Расчет величины общего кислородного долга, его алактатной и лактатной фракции проводится путем анализа зависимости «уровень прихода О2 – время восстановления» и решения биэкспоненциального уравнения. Следует иметь в виду, что поскольку основная лактатная фракция кислородного долга имеет высокую корреляцию с концентрацией молочной кислоты в крови после упражнения (до 0,95 и выше), то в спортивной практике для оценки анаэробных возможностей спортсмена используют определение лактата крови. Последняя процедура существенно проще, удобнее и требует меньше времени и аппаратуры.
Анаэробная энергетическая производительность зависит от ряда факторов: уровня развития компенсаторных механизмов и буферных систем, позволяющих выполнять напряженную работу в условиях сдвига внутренней среды (в сторону ацидоза) и препятствующих этому сдвигу; эффективности (мощности) анаэробных ферментативных систем; запаса в мышцах энергетических систем; адаптации спортсмена к выполнению упражнений в условиях кислородного долга.
Наибольшие величины кислородного долга получены после четырехкратного пробегания 400 м с сокращающимся отдыхом — до 26,26 л, после четырехкратного проплывания 50 м с отдыхом 15 с — до 14,43 л, на велоэргометре после повторных упражнений высокой интенсивности — до 8,28 л/ 406,505/. В табл. 10 приведены значения максимального потребления кислорода, кислородного долга и его фракций по обследованию 80 пловцов (возраст- 16,7 1,75 лет, длина тела 174,6 6,92см, масса тела 66,97 9,4 кг) и 78 гребцов (возраст 22,9 3,66 лет, длина тела 187,41 4,21см, масса 86,49 5,6 кг). Энергетические показатели для конькобежцев и бегунов приведены по данным Н. И. Волкова и В. С. Иванова.
Таблица 5
Средние значения максимального уровня потребления кислорода, кислородного долга и его фракций в циклических видах спорта у спортсменов с достижениями разного уровня
Следует обратить внимание, что у легкоатлетов разной квалификации наблюдаются высокие величины лактатной фракции кислородного долга. В то же время алактатная фракция во всех видах упражнений не имеет такого явного отличия.
Отмечена высокая статистическая связь рассмотренных двух основных энергетических показателей с достижениями на дистанциях разной длины при значительных по объему и растянутых по квалификации группировках. У пловцов наибольшая связь максимального уровня потребления кислорода наблюдается с достижениями на 200м — 0,822, суммарного кислородного долга на 100 м — 0,766, лактатной и алактатной фракции с результатами на 50 м (табл. 11).
Таблиц 6
Коэффициенты корреляции между энергетическими показателями и скоростью плавания на дистанциях различной длины (n = 80, при р 0,05 r = 0,22 )
В легкоатлетическом беге и конькобежном спорте с увеличением длины дистанции возрастает связь скорости с максимальным потреблением кислорода соответственно от – 0,057 до 0,765 и с 0,705 до 0,880. В свою очередь, с уменьшением длины дистанции возрастает связь с величиной кислородного долга с 0,006 на 1000м до 0,724 на 400м у бегунов и от 0,625 на 1000 м до 0,650 на 500 м у конькобежцев.
О влиянии указанных основных максимальных энергетических показателей на результаты на дистанциях разной длины на примере спортивного плавания можно судить по уравнениям множественной регрессии (табл. 12). В качестве аргумента приняты результаты на 50, 100, 200, 400 м, в качестве переменных – энергетические показатели. Уравнения такого типа удобно рассматривать как «уравнения выхода» системы управления тренировочным процессом.
Таблица 7
Уравнения множественной регрессии зависимости время плавания на дистанциях 50, 100, 200, 400 м от максимальных энергетических показателей (n = 80)
Используя приведенные уравнения регрессии, представляется возможным рассчитать результаты в плавании на 50, 100, 200, 400 м по основным
максимальным энергетическим показателям. В качестве примера расчетное время плавания на дистанции 100м вольным стилем составит при подстановке данных табл. 10:
Y100 = 90,38 –
3,733 · 5,54- 1,52 · 12,55- 0,829 · 5,0 = 53 c.
Для решения задач управления тренировкой спортсмена такая возможность имеет большое значение, т. к. знание спортивного результата и влияние на него отдельных показателей энергетической производительности существенно облегчит понимание задач управления тренировкой и оценку состояния спортсмена и его потенциальных возможностей.
К сожалению, рассмотренные энергетические показатели охватывают неполную часть энергетических факторов, влияющих на результаты. Здесь отсутствует оценка экономичности и емкости аэробных механизмов. Поэтому на дистанции 50 м максимальный уровень потребления и кислородный долг с его фракциями объясняют 59,7 % вариаций результата, на 100 м – 58,5 %, на 200 м – 68,9 %, на 400 м – 46,2 %. Наблюдается также высокое остаточное стандартное отклонение уравнений.