Основные физиологические факторы и механизмы, определяющие скорость развития утомления и работоспособность при упражнениях различной предельной длительности

При выполнении циклических упражнений требуемая мощность рабо­ты - основной фактор, определяющий характер и последовательность вклю­чения различных энергетических процессов, скорость развертывания и раз­меры включения вегетативных функций, обеспечивающих работу, скорость расходования и время истощения энергетических субстратов. Ориентировоч­ная энергетическая характеристика циклических упражнений от максималь­ной до малой мощности приведена в табл. 16.1. Рассмотрим конкретные ме­ханизмы, определяющие работоспособность спортсмена в зависимости от предельного времени работы.

Упражнения, предельная длительность которых менее 10 с. Энер­гообеспечение работающих мышц при максимальной анаэробной мощности упражнений осуществляется исключительно анаэробным путем, главным об­разом за счет фосфагенной (АТФ+КрФ) энергетической системы. При столь высокой скорости энерготрат и коротком времени работы АТФ не успевает ресинтезироваться аэробным путем. За такое короткое время ни одна из веге­тативных функций (дыхание, кровообращение и др.) не успевает достигнуть возможного максимума, чтобы обеспечить требуемую скорость доставки ки­слорода к работающим мышцам.

При таких упражнениях ЧСС возрастает до 80-90% от максимальной, легочная вентиляция составляет 20-30% от максимальной, запасы АТФ и КрФ снижаются на 20-50%, гликоген тратится в незначительном количестве, концентрация лактата в крови достигает 5-8 ммоль/л и то лишь после оконча­ния работы (табл. 1).

Основными физиологическими факторами и механизмами, опреде­ляющими предельное время работы в этих упражнениях, являются: способ­ность ЦНС осуществлять эффективную стимуляцию мышц, скоростно-силовые качества нервно-мышечного аппарата, емкость и мощность фосфа­генной энергетической системы.

Таблица 1.

Ориентировочная энергетическая характеристика циклических упражнений различной мощности (предельной длительности)

Пре-­	Пред-	ЧСС в	Энергосистема		Концен-­	Основные
дель­-	полаг.	конце	(%)	02 дист.	трация	энерго­-
ная дли-­	энер­	работы	ана­-	аэроб­-	(% от	лактата	субстра­ты
тель-­	готраты	(% от	эроб­-	ная	МПК)	в крови
ность	(ккал/мин)	max)	ная			(ммоль/л)
						5-8
до 10 с	до 120	80-90		-	-	(после	АТФ.
						рабо­ты)	Крф
							АТФ,
10 с-	80-25	90-100	90-60	10-40	90-100	20-25	КрФ,
2-3							гликоген
мин							мышц
3-15	25-20		20-30	80-70	100-90	10-25	гликоген
мин							мышц
15-60	20-16	95-80	5-20	80-95	90-80	10-4	гликоген мышц,
мин							жиры,
							глюкоза
							крови
							жиры,
60-240	16-12	80-60	-		80-55	менее 4	гликоген
мин							мышц,
							глюкоза
							крови
							жиры,
более	менее	менее	-		менее	менее 4	гликоген
							мышц,
мин							глюкоза крови

Упражнения, предельная длительность которых находится в диа­пазоне 10 с - 2-3мин. При упражнениях субмаксимальной анаэробной мощ­ности запасы КрФ уменьшаются более чем на 90%, а АТФ - на 30-40%. В ре­зультате интенсивного анаэробного гликолиза концентрация молочной ки­слоты в крови может достигать 20-25 ммоль/л, рН крови снижается до 7,0. При продолжительности упражнений, равной 2-3 мин, показатели деятельно­сти кислородтранспортной системы (ЧСС, МОК, легочная вентиляция, ско­рость потребления кислорода) достигают величин либо близких к макси­мальным для данного человека, либо максимальных (табл. 16.1).

Основными физиологическими факторами и механизмами, опреде­ляющими предельное время работы при этих упражнениях, являются: сниже­ние запасов КрФ, накопление молочной кислоты, емкость и мощность гли-колитической энергетической системы работающих мышц, состояние ЦНС и функциональные свойства нервно-мышечного аппарата.

Упражнения, предельная длительность которых находится в диа­пазоне 3-15 мин. Предельная длительность упражнений большой мощности (или максимальной аэробной мощности) не лимитируется уменьшением за­пасов АТФ, КрФ или гликогена, так как содержание КрФ уменьшается при­мерно до одинаковых величин после упражнений, длящихся 3-5 мин и 10-15 мин, а запасы гликогена снижаются лишь на 20-30%. В случаях, когда про­должительность работы достигает 2-3 мин и более, ЧСС, СО, МОК, JIB.VOz достигают максимальных для данного спортсмена величин. Концентрация лактата в крови возрастает до 10-25 ммоль/л. Причем, чем больше длитель-ность работы в рассматриваемом диапазоне (3-15 мин), тем меньше концен­трация лактата в крови.

Основными физиологическими факторами и механизмами, опреде­ляющими предельное время работы при этих упражнениях, являются: функ­циональные возможности кислородтранспортной системы (в первую очередь состояние сердечно-сосудистой системы и системы крови), возможности мышечных волокон утилизировать кислород, содержание гликогена в мыш­цах и мощность гликолитической энергетической системы работающих мышц, степень накопления молочной кислоты в сокращающихся мышцах.

Упражнения, предельная длительность которых находится в диа­пазоне 15-60 мин. При упражнениях такой длительности дистанционное по­требление кислорода составляет 80-90% от МПК. Около 90% всей энергии образуется аэробным путем. Окислительному расщеплению в большей сте­пени подвергаются углеводы, а не жиры. ЧСС на протяжении работы состав­ляет 80-90% от максимальной, а легочная вентиляция - 70-80% от макси­мальной. Концентрация молочной кислоты возрастает весьма значительно (в среднем на уровне порога анаэробного обмена).

Основными физиологическими факторами и механизмами, опреде­ляющими предельное время работы при этих упражнениях, являются: воз­можности кардиореспираторной системы, процент содержания в мышцах медленных волокон, плотность капилляризации мышцы и активность окис­лительных ферментов, содержание гликогена в мышечных волокнах, степень повышения температуры тела и дегидратации во время работы.

Упражнения, предельная длительность которых находится в диа­пазоне 60-240 мин. Дистанционное потребление кислорода при такой работе колеблется (в зависимости от ее предельной длительности) от 55 до 80% от индивидуального МПК. ЧСС и ЛВ также далеки от максимальных возможно­стей и составляют от них лишь 60-80%. Основными энергетическими суб­стратами служат жиры и в меньшей степени - углеводы. Почти всей энергией работающие мышцы обеспечиваются за счет аэробных процессов.

Основными физиологическими факторами и механизмами, опреде­ляющими предельное время работы при этих упражнениях, являются: воз­можности кардиореспираторной системы, процент содержания в мышцах медленных волокон, плотность капилляризации мышцы и активность окис­лительных ферментов, содержание гликогена в мышечных волокнах, степень повышения температуры тела и дегидратации во время работы.

Упражнения, длительность которых превышает 240 мин. В уп­ражнениях малой мощности (трудовая и бытовая деятельность, массовая фи­зическая культура, турпоходы и т.д.) потребление кислорода составляет обычно менее 50% от МПК. Показатели деятельности кардиореспираторной системы также не превышают 40-50% от индивидуальных предельных вели-чин. Мышцы обеспечиваются энергией за счет окисления главным образом жиров и в меньшей степени - углеводов.

Основными физиологическими факторами и механизмами, опреде­ляющими развитие утомления при работе, продолжающейся более 4 ч, явля­ются: истощение запасов гликогена в мышцах и печени, снижение концен­трации глюкозы в крови (может наступать уже после 2 ч работы) и уменьше­ние, таким образом, ее доставки к клеткам нервной системы, ухудшение эф­фективности терморегуляции, нарушение водно-солевого баланса.

Восстановление

После окончания физической работы деятельность физиологических систем, обеспечивающих возможность ее выполнения, постепенно уменьша­ется и достигает дорабочего уровня. Этот процесс называется восстановлени­ем, на протяжении него количественные показатели работы систем кровооб­ращения и дыхания возвращаются к исходным параметрам, удаляются про­дукты метаболизма, восполняются энергетические субстраты, пластические вещества (белки и др.), ферменты. В этот период происходят также процессы, обеспечивающие повышение работоспособности организма, то есть имеет место явление суперкомпенсации.

Восстановление кислородного запаса организма, фосфагенов, углево­дов отражается в повышенном по сравнению с дорабочим уровнем потребле­нии кислорода - кислородном долге. Процесс отдачи кислородного долга со­стоит в избыточном расходовании кислорода сверх уровня покоя за время периода восстановления. Дополнительно потребляемый кислород обеспечи­вает организм энергией, необходимой для осуществления всех восстанови­тельных процессов. Скорость потребления кислорода на протяжении первых 2-3 мин после работы снижается очень быстро. Это - алактатный компо­нент кислородного долга, связанный с использованием кислорода на быстрое восстановление израсходованных при работе фосфагенов мышц, пониженно­го содержания кислорода в венозной крови, с насыщением миоглобина ки­слородом. Последующее замедленное восстановление скорости потребления кислорода организмом человека на протяжении 30-60 мин - медленный (лактатный) компонент кислородного долга - связано в основном со сравни­тельно медленным устранением из крови и межтканевой жидкости лактата, накопившегося там во время тяжелой мышечной работы.