Развитие локальной мышечной выносливости в циклических

Содержание
УДК 796.42
М99
Введение ..................................................................................................... 12
Глава 1. Методологические основы исследования локальной
мышечной выносливости ....................................................................... 18
Е.Б. Мякинченко, В.Н. Селуянов
М99 Развитие локальной мышечной выносливости в циклических видах
спорта. — М.: ТВТ Дивизион, 2005. — 338 с.
ISВN 5-98724-007-7
В монографии рассмотрены биологические и педагогические
аспекты повышения производительности основных мышечных
групп спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость.
Затронуты вопросы лимитирующих факторов функциональных
возможностей скелетных мышц, средств и методов воздействия на
мышечную систему и их взаимосвязи с формированием
рациональной техники бега, принципов построения одного
тренировочного занятия, микро-, мезо- и макроциклов.
Высказаны некоторые гипотезы о совершенствовании структуры
многолетней подготовки юных спортсменов в циклических видах
спорта.
Для магистрантов, аспирантов, специалистов в области физической культуры и спорта, спортивных медиков, преподавателей
ссузов и вузов, тренеров, спортсменов.
УДК 796.42
ISBN 5-98724-007-7
© Е.Б. Мякинченко, В.Н. Селуянов. 2005 г.
©ТВТ Дивизион. 2005 г.
1.1. Эмпирический уровень научного исследования ..............18
1.2. Теоретический уровень научного исследования ...............21
1.3. Методология теории и методики
физического воспитания ........................................................ 22
1.4. Методология спортивно-педагогической
адаптологии ............................................................................. 23
1.5. Некоторые проблемы, связанные с различием
в логике эмпирического и теоретического мышления ........... 25
Глава 2. Основы биологии человека (концептуальные
модели систем и органов человека) ...................................................... 30
2.1. Биология клетки ............................................................... 30
2.2. Нервно-мышечный аппарат ............................................ 31
2.3. Биохимия клетки (энергетика) ........................................ 33
2.4. Модель функционирования нервно-мышечного
аппарата при выполнении циклического упражнения .......... 35
2.5. Биомеханика мышечного сокращения ............................. 39
2.6. Сердце и кровообращение ............................................... 41
2.7. Кровеносные сосуды ........................................................ 42
2.8. Эндокринная система ...................................................... 43
2.9. Иммунная система ........................................................... 50
2.10. Пищеварение ...................................................................... 51
2.11. Жировая ткань ................................................................ 54
Глава 3. Контроль локальной выносливости ...................................... 55
3.1. Мощность, эффективность и емкость механизмов
энергообеспечения как критерии оценки подготовленности
спортсменов ................................................................................ 55
3.2. Критический анализ интерпретации данных
лабораторного тестирования .................................................... 59
3.3. Новые подходы для оценки физической
подготовленности спортсменов ............................................... 61
3.4. Определение степени влияния центрального
или периферического лимитирующего фактора .................... 65
3.5. Метод Соnconi ................................................................. 68
3.6. Понятие — локальная мышечная работоспособность...... 69
Глава 4. Локальная выносливость как компонент физической
подготовленности спортсменов в циклических видах спорта .......... 71
4.1. Средства и методы развития силовых способностей в
циклических видах спорта ..................................................... 74
4.2. Соотношение объемов средств
развития локальной выносливости в ЦВС..............................79
4.3. Распределения средств развития
локальной выносливости в рамках одного занятия,
микро-, мезо- и макроциклов и многолетней
подготовки спортсменов .........................................................80
4.3.1. Построение тренировочного занятия ............................ 81
4.3.2. Построение микроцикла ...............................................82
4.3.3. Построение мезоцикла .................................................. 84
4.3.4. Построение макроциклов ............................................. 85
4.4. Реализация компонентов
локальной выносливости в основном соревновательном
упражнении ............................................................................. 89
Глава 5. Факторы, лимитирующие локальную выносливость
в циклических видах спорта.................................................................... 92
5.1. Схема физиологических и биохимических процессов,
происходящих в мышцах при преодолении
соревновательной дистанции............................................... 103
5.1.1. Врабатывание .............................................................. 105
5.1.2. Фаза квазиустойчивого состояния............................... 121
5.1.3. Финишное ускорение (фаза максимального
волевого напряжения) .......................................................... 130
5.2. Схема работы разных типов МВ
при преодолении соревновательной дистанции ................. 131
5.2.1. Медленные мышечные волокна ................................. 131
5.2.2. Быстрые мышечные волокна ...................................... 132
5.2.3. Парциальный вклад различных типов МВ
н механическую работу при преодолении дистанции ......... 133
5.2.4. Схема энергообеспечения работы мышцы .................. 134
5.3. Особенности физиологических
и биоэнергетических процессов в мышечном аппарате
при более длинных и более коротких дистанциях ............... 135
5.3.1. Работа максимальной мощности ................................. 136
5.3.2. Работа субмаксимальной мощности ........................... 137
5.3.3. Упражнения умеренной мощности............................ 142
5.4. Заключение .................................................................... 145
Глава 6. Теоретические аспекты выбора средств, методов и организации
тренировочного процесса в циклических видах спорта с целью улучшения
локальной мышечной выносливости………………………………..
147
6.1. Обоснование выбора средств и методов тренировки мышечных
компонентов, определяющих выносливость
в циклических видах спорта................................................. 147
6.1.1. Стратегия повышения аэробной
производительности мышц в ЦВС ....................................... 149
6.1.1.1. Гипертрофия мышечных волокон ............................ 149
6.1.1.2. Изменение доли красных, белых
и промежуточных волокон ................................................... 160
6.1.1.3. Повышение содержания ключевых
ферментов, участвующих в окислительном
расщеплении субстратов ....................................................... 160
6.1.1.4. Увеличение плотности митохондрий ...................... 160
6.1.1.5. Повышение эффективности процессов
окислительного фосфорилирования ................................... 164
6.1.1.6. Снижение активности ферментов
анаэробного метаболизма в соответствии
е повышением потенциала аэробных процессов .................. 165
6.1.1.6. Увеличение концентрации миоглобина .................. 165
6.1.1.7. Повышение капилляризации мышц ......................... 166
6.1.1.9. Заключение по разделу............................................. 166
6.1.2. Стратегия повышения анаэробной
производительности мышц в ЦВС ..................................... .. 167
6. 1.2.1. Гипертрофия мышечных волокон .......................... 168
6. I .2.2. Повышение запасов эндогенных субстратов
(креатинфосфата и гликогена) ............................................. 168
6. 1.2.3. Повышение содержания ключевых
ферментов, участвующих в анаэробном
метаболизме и его регуляции .................................................. 169
6.1.2.4. Увеличение буферной емкости мышц .................... 169
6.1.2.5. Заключение по разделу ...................................... 170
6.2. Тренировочные средства и методы
развития локальной выносливости ...................................... 171
6.2.1. Средства и методы тренировочного
воздействия на ММВ ........................................................... 172
6.2.1.1. Средства и методы, направленные
на гипертрофию (увеличение силы) ММВ ......................... 172
6.2.1.2. Средства и методы, направленные
на повышение окислительного потенциала ММВ ............... 177
6.2.2. Средства и методы тренировочного
воздействия на БМВ .......................................................... 179
6.2.2.1. Средства и методы, направленные
на гипертрофию БМВ .......................................................... 179
6.2.2.2. Средства и методы, направленные
на повышение окислительного потенциала БМВ ....... 180
6.2.2.3. Средства и методы, направленные
на повышение буферной емкости мышц и массы
184
ферментов анаэробного гликолиза .............................
6.3. Теоретические основы планирования одного
тренировочного занятия, тренировочных микро-,
мезо- и макроциклов ……………………………………… 186
6.3.1. Теоретические основания для планирования
одного тренировочного занятия…………………………... 186
6.3.2. Теоретические основания для планирование
микроциклов………………………………………………. 195
6.3.3. Теоретические основания для планирования
мезоциклов………………………………………………….198
6.3.4. Планирование макроциклов………………………..201
6.4. Проблема взаимосвязи уровня
и особенностей подготовленности нервно-мышечного
аппарата с техникой
и экономичностью локомоции……………………………212
6.5. Заключение по разделу………………………………...223
Глава 7. Анализ данных экспериментальных исследований
средств и методов повышения локальной выносливости……….230
7.1. Исследование упражнений статодинамического
характера как средства воздействия на медленные
мышечные волокна спортсменов----------------------------- 230
7.2. Влияние сочетания статодинамической силовой
и аэробной тренировок мышц бедра
на аэробный и анаэробные пороги человека
(лабораторный эксперимент) ............................................... 242
7.3.Классификация упражнений бегунов
на средние и длинные дистанции по признаку
их преимущественного воздействия
на морфоструктуры организма ............................................. 249
7.4. Критерии обоснованности выводов
по результатам педагогических экспериментов .................. 249
7.5. Исследование влияния акцентированной
силовой и аэробной тренировки на показатели силы,
аэробных способностей и экономичности
техники бега .......................................................................... 252
7.6. Исследование влияния статодинамических
упражнений совместно с традиционными методами
подготовки бегунов на показатели силы и аэробных
способностей .........................................................................260
7.7. Исследование эффективности последовательного
применения силовых и аэробных средств подготовки
на показатели физических способностей бегунов............... 268
7.8. Заключение по главе ..................................................... 275
Глава 8. Практические аспекты развития
локальной выносливости....................................................................... 280
8.1. Возможные варианты коррекции системы
подготовки бегунов на выносливость .................................. 284
8.2. Некоторые аспекты построения
многолетней подготовки бегунов......................................... 295
8.2.1. Принципы подготовки юных бегунов ......................... 298
8.3. Заключение ..................................................................... 311
Литература .............................................................................................. 314
Список сокращений
АэП — аэробный порог
АнП — анаэробный порог
БМВ — быстрые мышечные волокна
БгМВ — быстрые гликолитические мышечные волокна
БоМВ — быстрые окислительные мышечные волокна
ГМВ — гликолитические мышечные волокна КП—
количество повторений (например, в одном подходе или в
одной серии)
К++ — ионы калия
КМЭ — коэффициент механической эффективности
Кр— свободный креатин
КрФ- креатинфосфат
Ла — лактат
ЛДГ— лактатдегидрогеназа
ЛВ — локальная (мышечная) выносливость
МАМ - максимальная алактатная мощность
МВ - мышечные волокна скелетных мышц
ММВ — медленные (Тип I) мышечные волокна
МПК — максимальное потребление кислорода
МПС — максимальная произвольная сила
МОК — минутный объем кровотока (сердечный выброс)
МК - молочная кислота
МОП - метаболическая стоимость пути
НМА — нервно-мышечный аппарат
Н+ - ионы водорода (протоны)
ОП — окислительный потенциал
ОДА — опорно-двигательный аппарат
ОМВ - окислительные мышечные волокна
О2-долг - кислородный долг
ОЦМТ - общий центр масс тела
ППС — площадь поперечного сечения
рО2- парциальное напряжение кислорода
Са++ - ионы кальция
СБУ — специальные беговые упражнения легкоатлетов
10
СТЭОДА — соединительно-тканные элементы опорно-двигательного аппарата
С'СС — сердечно-сосудистая система
ТМ Г — трехглавая мышца голени
УО — ударный объем
ЦВС — циклические виды спорта
Ц НС — центральная нервная система
МП — число подходов (например, при силовой тренировке)
VО2 — скорость потребления кислорода
Введение
Данная книга представляет собой, по существу, второе, переработанное и исправленное, издание монографии «Локальная выносливость в беге», вышедшей в 1997 году. Накопленные за прошедшие годы материалы и их осмысление сделали
возможным распространить выводы и рекомендации на другие циклические виды спорта, а также на спортивные игры и
единоборства. При этом сохранен основной предмет исследования — различные стороны повышения производительности
нервно-мышечного аппарата спортсменов. Другими словами,
в книге рассматриваются проблемы улучшения так называемой
локальной (мышечной) выносливости. Данная проблема, на
наш взгляд, по-прежнему недостаточно разработана как в отечественной, так и зарубежной литературе, несмотря на многочисленные работы, посвященные различным сторонам тренировки мышц, проводимой в контексте развития силы и силовой выносливости спортсменов. Это позволяет надеяться, что
второе издание также найдет своего читателя.
Переходя к непосредственному описанию содержания книги, следует рассмотреть вопрос — в каких случаях локальная
выносливость (то есть компонент выносливости, связанный
непосредственно с нервно-мышечным аппаратом) будет существенным или даже решающим фактором повышения спортивного мастерства и почему эта проблема является актуальной?
Непосредственным ограничителем достижения более высокого результата при преодолении соревновательной дистанции
является наступающее утомление. Поэтому основное, что должно быть достигнуто в результате физической подготовки, это
- отдаление момента утомления или повышение к нему устойчивости организма. Среди факторов, приводящих к утомлению
при различной длительности физической работы, выделяют
«центральные»:
— утомление корковых центров двигательной зоны ЦНС и
снижение частоты импульсации быстрых ДЕ;
12
недостаточную секрецию стресс-гормонов (катехоламионов) и
глюкокортикоидов);
- недостаточную производительность миокарда и систем,
обеспечивающих адекватный региональный и локальный кровоток, что может приводить к мышечной гипоксии;
изменения в деятельности вегетативной нервной системы и многих
железах внутренней секреции;
а также «периферические»:
- снижение массы фосфагенов;
- увеличение концентрации ионов водорода и лактата (молочной кислоты);
—снижение потребления кислорода мышцами;
— снижение концентрации гликогена мышц и др.
Однако при более глубоком рассмотрении обеих групп факторов, можно выдвинуть гипотезу, что большая мощность энергетических
и сократительных систем, локализованных непосредственно в мышцах и
определяющих локальную выносливость (ЛВ), позволяет отдалить наступление
утомления, а также снизить нагрузки на «центральные факторы», интенсивное
функционирование которых также может приводить к утомлению.
Несмотря на очевидную важность исполнительного звена
двигательной системы (мышц) для спортивной работоспособности,
«центральному фактору», а именно производительности сердечнососудистой системы, «выносливости» центральной нервной и
гормональной систем и т.п., длительное время относилось решающее
значение. В то же время, очевидно, что существуют спортсмены, для
которых периферическое звено двигательной системы будет являться
лимитирующим фактором. Например, на средних и длинных дистанциях к
усталости может приводить локальное утомление из-за накопления молочной кислоты в мышцах. Это с равной вероятностью может явиться
следствием:
- или недостаточной производительности сердечно-сосудистой системы и несовершенства региональных и локальных
механизмов перераспределения кровотока, приводящих к тканевой гипоксии;
- или недостаточной аэробной мощности мышц.
Это же справедливо относительно других факторов, которые можно
отнести или к «центральному», или «периферическому» звену.
13
Следовательно, даже в том случае, если сформулированная
выше гипотеза окажется неверной, то всегда можно говорить о
наличии двух генеральных совокупностях спортсменов:
- первая, у которых основными лимитирующими факторами
будут
являться
«центральные»
(производительность
ССС,утомление нервных центров, ограничения со стороны
гормональной системы и т.п.);
-вторая, у которых лимитирующим звеном являются
периферические факторы, локализованные на уровне
нервно-мышечного аппарата конечностей (алактатная,
гликолитическая, аэробная производительность мышц, сила
мышц и т.п.).
Большинство выводов и рекомендаций этой работы будет
справедливо для тех спортсменов, у которых нет генетически
обусловленных или приобретенных ограничений со стороны
управляющих и обеспечивающих мышечную деятельность систем организма. Другими словами, мы рассматриваем тот случай,
когда в процессе тренировки производительность и совершенство
функционирования «центральных» систем уже обеспечены или
повышаются быстрее, чем производительность морфоструктур,
локализованных непосредственно в основных мышцах спортсменов т. е. в ситуации, когда в процессе длительной специализированной тренировки мышцы становятся лимитирующим фактором физической работоспособности.
Как определить, являются ли у данного спортсмена «центральные» системы лимитирующим звеном или нет?
Парадокс заключается в том, что ответа на этот вопрос в
настоящее время в литературе нет. В рамках физиологии и биохимии спорта он должным образом не рассматривался. Это
положение возникло, на наш взгляд, из-за высочайшего авторитета таких корифеев российской науки, как И.М. Сеченова,
И.П. Павлова, А.А. Ухтомского, проводивших свои исследования проблем утомления в основном в области физиологии
трудовой деятельности и сформулировавших фундаментальные
выводы о решающей роли центральной нервной системы, главным образом, для этого вида деятельности. Тем не менее этот
вывод был совершенно необосновано распространен и на спорт
(т. е. на экстремальную деятельность), где процессы утомления
также чаще всего рассматривались в этом ключе (Е.Б. Сологуб,
1972; Н.В.Зимкин, 1975; Н.Н.Яковлев, 1983; А.С. Со-лодков,
1992).
14
Другое направление в исследовании утомления в спорте, в частности
в циклических локомоциях (Г.Ф. Фольборт, 1956; I I . И. Волков, 1969;
А.З. Колчинская, 1983; В.Д. Моногаров 1980, 1986; Меленберг, 1990, и
др.), признавая существенную роль исполнительного аппарата в развитие
утомления, основным фактором утомления мышц считает тканевую
гипоксию, которая возникает, однако, «по вине» другой «центральной»
системы — сердечно-сосудистой, которая, как предполагается, не
способна снабдить мышцы достаточным количеством кислорода в
соответствии с их запросом во время интенсивной мышечной работы.
Попытка авторов данной работы найти истоки или основания для
этого широко распространенного мнения не увенчались успехом.
По нашему мнению, в настоящее время есть основания говорить о
наличии т.н. функциональной или относительной тканевой гипоксии,
которая является совершенно необходимым и биологически
целесообразным следствием мышечной работы, так как является одним
из «ключей» для запуска и регулирования системы энергообеспечения
мышечных клеток. Также существуют доводы в пользу того, что
гипоксические условия — необходимый фактор для индукции
адаптивного
синтеза
белка,
приводящего
к
повышению
окислительного потенциала мышц под воздействием тренировки. Однако
и это не более чем гипотеза, так как против нее свидетельствуют некоторые экспериментальные данные, представленные в этой
монографии. Поэтому, не отрицая возможности существования
тканевой гипоксии у квалифицированных спортсменов при
выполнении напряженной мышечной работы, мы считаем, что пока нет
оснований полагать, что гипоксия является или ограничителем скорости
ресинтеза АТФ в процессе мембранного (дыхательного) фосфорилирования в
митохондриях, или причиной утомления мышц.
Другими словами, нет оснований считать, что запрос мышц в кислороде
(но не в энергии!) не удовлетворяется.
Следовательно, мышечная гипоксия не является причиной явлений,
которые связывают с утомлением. Например, таких, как: продукции и
накопления молочной кислоты, повышенной скорости расхода
углеводных запасов мышц, рекрутирования высокопороговых
двигательных единиц (ДЕ) и мн. др.
15
Хотя, наверное, в конце дистанции может возникнуть ситуация, когда комплекс факторов, связанных с напряженной
мышечной деятельностью, повышением температуры и обезвоживанием организма, может ухудшить функциональное состояние дыхательной системы, миокарда, систем крови, регуляцию сосудистых реакций и т.п. В этом случае ССС будет неспособна поставлять кислород к мышцам в прежнем объеме и
теоретически может явиться фактором снижения производительности мышечной работы. Однако, во-первых, как отмечено
выше, все эти явления так или иначе связаны с явлениями
утомления в самих мышцах, а во-вторых, будет справедливо только
для случая, когда изменения в мышечных клетках (нарушение в
деятельности мембран, деградация нуклеотидов, снижение рН и
многое другое) еще в большей степени не ухудшит
способность мышц утилизировать кислород.
Таким образом, следует согласиться с общим мнением, что
проблема утомления в спорте, в частности в циклических локомоциях, чрезвычайно сложна и должна решаться биологами
на фундаментальном уровне.
Задачи же авторов при написании этой книги были существенно скромнее:
- во-первых, определить возможные подходы к такому построению тренировки, которое способствовало бы повышению
производительности нервно-мышечного аппарата и тем самым
«облегчила бы жизнь» «центральным» системам при преодолении дистанции, если в ходе дальнейших исследований все
же выяснится, что главный источник утомления находится «в
центре»;
— во-вторых, представить доказательства и экспериментальную проверку того, что средства и методы тренировки в циклических локомоциях могут разрабатываться и обосновываться без привлечения гипотезы о тканевой гипоксии как центральном факторе утомления мышц.
Не ставя под сомнение важность «центральных механизмов», следует все же констатировать, что многочисленные научные исследования и методические разработки, направленные на совершенствование тренировочного процесса в циклических видах спорта, в большинстве случаев проводились в
контексте «первоочередности», «базовости», «решающей роли»
обеспечивающих систем. Проблемы же улучшения локальной
16
выносливости (ЛВ) изучены существенно хуже и, как правило, в аспекте
тренировки силы или т.н. «силовой выносливости». Однако проблема Л В
существенно шире и для того, чтобы каждый тренер мог со знанием дела
подходить к планированию тренировочного процесса, в котором
существенное место занимало бы целенаправленное воздействие на
мышечный аппарат, необходимо создать у него целостное представление
(модель организма человека и навыки имитационного моделирования),
на основании которого можно было бы делать следующие
обоснованные суждения:
о значимости мышечных компонентов для выносливости;
о месте такой тренировки в системе подготовки спортсменов;
о лимитирующих факторах работоспособности, связанных с
мышечной системой;
об оптимальных средствах и методах тренировочных воздействий на
мышечные компоненты, определяющие выносливость;
о вариантах планирования тренировочного занятия, микро, мезо-,
макроциклов и многолетней подготовки.
Поэтому авторы взяли на себя смелость рассмотреть, по мере возможности, все из перечисленных аспектов физической подготовки и ее
взаимосвязь с техникой локомоций, так как эти две стороны
подготовленности не могут рассматриваться изолированно одна от
другой.
17
зисное эмпирическое знание. Ее можно разделить на четыре части:
Глава 1
Методологические основы
исследования локальной
мышечной выносливости
В научном познании отражается внешний мир. Познающая и
практически действующая реальность называется субъектом
познания. Это может быть человек, группа людей или общество
в целом. Объект познания — та часть материи, которая включена
в познавательную деятельность субъекта. Материя же включает
два атрибута - вещество и движение, поэтому предметом
исследования могут быть отдельные части объекта (вещество)
или какие-либо свойства, процессы. В этом смысле у объекта
существует множество сторон рассмотрения или, другими
словами, предметов исследования.
Различают эмпирический и теоретический уровни познания
(знания).
1.1. Эмпирический уровень научного
исследования
К эмпирическим наукам могут быть отнесены те науки, которые находятся еще в первоначальной стадии своего развития,
в которых эмпирические методы исследования еще только
формируются, а теоретические методы еще не возникли.
Предметом эмпирического исследования, как правило, становятся явления (свойства, признаки) и зависимости между
ними. Познаются внешние свойства объекта исследования, а
также особенности его взаимодействия со средой.
В эмпирических науках исследование проходит три стадии.
Первая стадия - проводятся научные опыты, добываются
знания в виде отдельных данных опыта, составляющих ба-
18
I) формулировка цели, задач и определение методов иссле-дования,
разработка плана и подготовка опыта (наблюдение щи! эксперимент)
на основе каких-то предварительных данных, иногда просто
фантазий;
2) проведение опыта, которое включает получение чувственного
отражения, осознание и понятийное выражение изучаемых явлений;
3) предварительная проверка истинности данных опыта;
4) оценка степени точности отражения изучаемых явлений и
полученных данных опыта.
Для разработки плана и подготовки опыта нужны некоторые
предварительные знания, которые могут быть научными ими
обыденными.
Научное описание данных опыта должно быть таким, чтобы иметь
одно и то же содержание для любых исследователей. Словесное описание
условий получения данных является знаковой формой описания
экспериментальных данных. В данные опыта входит и понятийное
содержание, следовательно, существует возможность неточного
оформления чувственных восприятий. Поэтому понятие факт - вполне
оспоримая вещь, т. к. содержит понятийный компонент, основанный на
каких-то теориях (часто неточных или неверных в эмпирических науках).
Полиостью избежать ошибок в ходе измерений невозможно, случайные
ошибки — ошибки, связанные с функционированием прибора,
изменением состояния объекта и др. Повторение опыта, сбор
статистического материала, усреднение его (исчисление средней
арифметической) позволяют устранить случайные погрешности.
Систематические ошибки и артефакты устраняются в ходе логического
анализа. Под артефактами понимают грубые ошибки измерения, в
частности, нарушение однородности выборки данных. Например,
измерение максимальной силы у спортсменов высшей квалификации
должно дать. модельную характеристику — среднюю величину силы.
Однако, если какой-либо спортсмен болеет или прекратил тренироваться,
то он выпадает из изучаемой генеральной совокупности данных. Такие
данные должны исключаться из выборки, эмпирического базиса опыта.
19
Вторая стадия — выполняется первичная обработка совокупности данных опыта, представляющих собой конечное число
наблюдений. Обработка включает логическое и математическое преобразование исходного материала. В результате вводятся
эмпирические понятия, группируются и классифицируются
данные, выявляются корреляции, регрессионные уравнения,
которые называют эмпирическими законами.
Анализ и синтез — основной способ группировки данных
опыта. В одну группу должны включаться данные, соответствующие существенным связям явлений. Например, данные могут объединяться по принадлежности к какому-либо одному
физическому качеству (сила, быстрота, выносливость, гибкость).
Логика эмпирической научно-исследовательской работы
требует определения:
1) направления;
2) проблемы;
3) темы;
4)объекта;
5) предмета;
6) рабочей гипотезы;
7) методов;
8) плана;
9) организации и проведения:
—эксперимента;
—обработки результатов;
—написания отчета.
Третья стадия - производят обобщение опыта внутри каждой группы, в процессе которого совершается мысленный
переход от конечного числа членов данной выборки к бесконечному. Здесь проводится доказательство достоверности
переноса выборочных данных на определенную генеральную совокупность изученных объектов исследования.
Эти знания — высшая форма, наиболее сложный вид эмпирического знания.
Эмпирические знания, раскрывающие эмпирические закономерности внутри данной генеральной совокупности, являются
предельно широкими. Выход за пределы данной генеральной совокупности приводит к отрыву от исходного эмпирического базиса, что в рамках эмпирического исследования недопустимо.
20
1.2. Теоретический уровень научного
исследования
Теоретический уровень исследования применяется в развитых
науках. Специфика теоретического знания состоит в том, что оно
опирается на свой экспериментальный базис, выходя за пределы
предмета данного исследования или науки.
Предмет теоретического исследования — закономерности,
обуславливающие целостность существования материального
образования в заданных условиях, т.е. внутреннее строение
объекта, взаимоотношения между элементами, обуславливающие
его взаимодействие с окружающей средой.
В развитых науках исследование проходит три стадии.
Первая стадия — производится построение модели, на основе
которой можно изучать закономерности, являющиеся предметом
данного исследования.
Вторая стадия — заключается в использовании модели для
воспроизведения в идеальном виде явлений объективной реальности
с помощью имитационного моделирования. Неизменной составной
частью этой стадии является проведение экспериментальных
исследований, подтверждающих корректность теоретических
предсказаний. Результатом второй стадии является теория
изучаемого явления (предмета исследования).
Третья стадия - разработка практических рекомендаций,
новых технологий, обеспечивающих повышение эффективности
практической деятельности человека.
Логика теоретической научно-исследовательской работы требует
определения:
I) направления;
2) проблемы;
3) темы;
4)объекта;
5) предмета;
6) модели;
7) рабочей гипотезы на основе имитационного моделирования;
8)методов;
9) плана;
10) организации и проведения:
- эксперимента;
21
—обработки результатов;
— написания отчета.
1.3. Методология теории и методики
физического воспитания
Логика построения теоретического исследования в рамках
«Общей теории спорта» (Л.П. Матвеев, 1997) рассматривается
в виде реализации следующих этапов.
Начальный этап — выявление проблемной ситуации как противоречия между состоянием теоретического знания и потребностями научного решения практической задачи. В качестве
объекта исследования, например, рассматриваются «тенденции
в развитии спорта», «принципы оптимального построения тренировки». Рассмотрение проблемной ситуации (в какой логике? — об этом не говорится) создает предпосылки для поиска
решения проблемы, т.е. рабочей гипотезы.
Второй этап — организация и проведение исследования или
экспериментальная проверка следствий теоретического мышления, рабочей гипотезы.
Завершающий этап теоретического исследования. Фактический материал рассматривается, обобщается, систематизируется, классифицируется, рассчитываются модельные характеристики, регрессионные аналитические уравнения, в конечном
итоге выполняется интерпретация материалов на основе законов формальной логики (диалектическая логика эмпирикам
недоступна), с учетом ранее выполненных исследований.
Таким образом, нетрудно заметить, что предлагается индуктивный метод мышления, свойственный всем эмпирическим исследованиям. Реализуется принцип «от частного к общему». Установление концептуальных положений — вершина
такого подхода, а разработка модельных характеристик спортсменов, процессов или прогнозирование высших спортивных
достижений, количества медалей на олимпийских играх - вершина математического мышления. Видим, что математическая
статистика предлагается как инструмент познания. Иногда
повторяют слова К. Маркса о том, что развитой наука становится тогда, когда в нее приходит математика. При этом не понимая, что Ф. Энгельс и К. Маркс под математикой в этом случае понимали дифференциальное исчисление, которое способ22
воспроизводить (моделировать) как строение объекта
исследования (часть материи), так и процессы развития объекта
(модели) ко времени в заданных условиях окружающей среды.
Подход, предложенный классиками, реализуется только в рамках
теоретического направления исследований. В связи с этим перед нами
возникла проблема разработки иного методологическою подхода в
исследовании спорта.
но
1 .4. Методология спортивно-педагогической
адаптологии
В процессе изучения физических возможностей человека в
логике теоретического направления исследований следует, как это
было показано выше, реализовать три этапа.
Первый этап — моделирование объекта исследования.
Объектом исследования при изучении физических возможностей человек
является сам человек, его системы, органы, ткани, клетки. Поэтому, с
учетом поставленной задачи, должно быть выполнено
моделирование человека. Оно может быть мысленным, как это
имеет место в учебниках анатомии, биохимии и физиологии, или
математическим в виде написания и решения систем
дифференциальных уравнений (Н. Амосов с соав., 1978;
В.Н.Селуяпов ссоав., 1992-2001; В.Л. Уткин, 1995).
Предметом теории спорта являются знания о средствах, методах и
планах построения тренировочного процесса с целью управления
развитием физических возможностей человека. Поэтому собственно
исследование морфофункциональных особенностей организма человека
относится к сфере биологических наук — биологии человека. А вот
разработку адекватных поставленным задачам умозрительных и
математических моделей должны взять на себя «физкультурники», поскольку
с помощью этих моделей они должны изучать и выявлять наиболее
эффективные варианты управления развитием человека.
Таким образом, «физкультурник» (тренер) является как бы
анатомом, биохимиком, физиологом и биомехаником, только объектом
его исследования является модель человека, которая подвергается
воздействию управляющих команд (педагогических воздействий).
В связи с этим новое направление исследований получило
название спортивно-педагогическая адаптология, а именно
23
изучение процессов адаптации в спорте в результате педагогических воздействий.
Второй этап — имитационное моделирование. После построения модели начинается поиск вариантов решения педагогической задачи. По ходу имитационного моделирования уточняются параметры модели, доказывается ее адекватность
объективной реальности. Среди множества решений выбирается наиболее рациональный вариант, т.е. адекватный внешним условиям и индивидуальным особенностям конкретного спортсмена или группы похожих друг на друга спортсменов
(равной квалификации, одного вида спорта). Выбранный вариант тренировочного воздействия является рабочей гипотезой, справедливость которой следует доказать на следующем
этапе исследования.
Третий этап — экспериментальное обоснование теоретических положений. В соответствии с рабочей гипотезой проводится изучение на реальном объекте (спортсмене) адаптационных
процессов с помощью лабораторных (как правило, биологических, лучше прямых) или педагогических (косвенных) методов исследования адаптационных перестроек в клетках различных органах спортсмена.
Четвертый этап - обобщение экспериментальных данных. Получение частного результата исследования не может иметь принципиального значения для науки и практики, поскольку остается
вопрос о возможности переноса обнаруженных закономерностей
на другие объекты (спортсменов). В эмпирическом исследовании требуется выполнить переход от выборочных данных к генеральной совокупности объектов, которые представляла экспериментальная выборка. В теоретическом исследовании такую генеральную совокупность представляют собой все спортсмены, для
которых разработанная модель является адекватной. Заметим,
что для наиболее простых моделей, например биоэнергетики мышечной деятельности, результаты адекватны для всех практически здоровых людей, поэтому не возникает проблемы с набором
больших выборок, часто бывает достаточно одного или 3-5 испытуемых.
При доказательстве адекватности модели педагогический
эксперимент становится средством обоснования корректности мышления ученого или тренера.
24
1,5. Некоторые проблемы, связанные с
различием в логике эмпирического и
теоретического мышления
Обсуждение предыдущей книги в среде ученых и практиков показало, что существуют трудные моменты, связанные с
РАЗНЫМИ методологическими установками. Здесь можно коротко
ответить на некоторые наиболее часто задаваемые вопросы н
критические замечания.
Прежде всего обращалось внимание на то, что экспериментальные результаты, описанные в монографии, получены на
молодых спортсменах, а следовательно, «не могут распространяться на подготовку спортсменов высшей квалификации».
В рамках эмпирического подхода замечание справедливо,
но отражает непонимание сути теоретического подхода, используемого авторами для обоснования своих взглядов.
Этот подход подробнее изложен выше, но считаем необходимым лишний раз определить его суть, которая сводится к
тому, что основные суждения относительно построения
тренировочного
процесса разрабатываются на основании
моделирования, а затем теоретического анализа (имитационного
моделирования) биологических закономерностей функционирования
организма спортсменов, уже экспериментально обоснованных в
многочисленных исследованиях российский и зарубежных ученых, как
правило, биологов. Анализ практики подготовки спортсменов и
экспериментальные данные, в том числе и собственные,
привлекались только для того, чтобы продемонстрировать,
что модели и имитационное моделирование (теория) могут
быть подтверждены практикой или экспериментом. Если
подтверждение модели (теории), пусть даже единичное,
существует, то это означает, что /тинам модель (точка зрения)
корректнаи относится, как правило, ко всем практически
здоровым спортсменам. Поэтому, как мини мум, заслуживает
внимания и дальнейшего изучения. Кроме это го отметим, что и
сами авторы хорошо осознают «нетрадиционность» некоторых
суждений. Знают, что модели несовершенны (но пока лучше
любых других, применяемых в спорте), поэтому и речи не
может быть о механистическом применении выводов и
рекомендаций данной работы. Более того, за 5 лет накопилось уже
достаточное количество отзывов от тренеров, которые пробовали
на практике применять наши рекомен25
дации. Отзывы, как правило, положительные. Однако анализ
попыток, приведших к отрицательным результатам, однозначно
позволяет сделать вывод, что наши уважаемые последователи
и оппоненты, чаще всего не разобравшись в теоретической
части «Локальной выносливости в беге» или попросту «опустив»
ее, пробовали бессистемно, не понимая сути, применять
отдельные упражнения, схемы построения тренировочных
циклов и т.п. Поэтому мы хотели бы подчеркнуть, что основное назначение этой книги — представить новую целостную
теоретическую концепцию одной из основных сторон подготовки
в ЦВС.
Для правильного же применения ее практических выводов
и рекомендаций следует хорошо разобраться (опять-таки!) в
теории:
а) выявления спортсменов, у которых лимитирующим фактором спортивных результатов является нервно-мышечный
аппарат, а не «центральные механизмы», т.е. тех, кому вообще
имеет смысл применять наши рекомендации;
б) повышения силы окислительных мышечных волокон основных для данной локомоции мышечных групп, как основы
работоспособности мышц в ЦВС;
в) повышения окислительного потенциала гликолитических (быстрых) мышечных волокон, как важнейшей стороны
подготовленности, о которой повсеместно имеется очень смутное представление;
г) так называемой «гликолитической тренировки» и ее отрицательных последствий и альтернатив;
д) предлагаемых вариантов построения одного тренировочного занятия, микро-, мезо- и макроциклов.
Подчеркнем также, что основная «практическая значимость»
работы и ее главная цель — предложить новые или напомнить
«хорошо забытые старые», но не утратившие своей актуальности средства и методы построения тренировочного процесса в
циклических видах спорта. При этом очевидно, что определение того, в какой степени и насколько полно предлагаемые
идеи и конкретные рекомендации могут быть реализованы в
каждом конкретном случае — это задача тренера и только его!
А задача ученых разрабатывать модели, доказывать их адекватность и выявлять такие средства и методы, которые никто и
никогда на практике не использовал.
26
Поэтому такой довод «против» как «это все неверно, потому что
так никто не тренируется» мы отвергаем сразу и решительно.
Во-первых, если так уже тренируются, то нет новизны, нет науки,
а мы стараемся стоять на этих позициях и данная книга не учебник, а
монография, следовательно, в ней должен представляться новый
материал.
Во-вторых — тренируются (и очень многие) наши
последователи.
В-третьих, такие «хорошо теоретически и практически
подкованные критики» почему-то постоянно забывают, что весь
основной
массив
научных
данных,
собранных
на
«квалифицированных спортсменах», и на основании которых
построены «современные» представления о подготовке в ЦВС и
обучено нынешнее поколение тренеров, получены в 70-х и 80-х
годах. А будет ли ли кто-нибудь спорить, что это период, когда
повсеместно, бесконтрольно, в немыслимых дозах, бессистемно и,
чаще всего, необоснованно использовались анаболические стероиды.Этот факт «из скромности» выводился из поля зрения при
интерпретации результатов исследований и никогда не
оговаривались даже в тех случаях, когда в разделе «практические
рекомендации» диссертаций, монографий и учебников приводились
детальные тренировочные планы.
Таким образом, мы можем достаточно уверенно утверждать, что
достичь сколько-нибудь заметных спортивных результатов,
используя «традиционные» подходы, можно только при применении
анаболических стероидов.
И напротив, описанные в данной работе рекомендации предполагают
подготовку без применения препаратов, искусственно индуцирующих
синтез сократительных белков. При этом авторы прекрасно сознают,
что разрешенное фармакологическое обеспечение тренировочного
процесса — необходимая и совершенно неотъемлемом часть
современного спорта. Соответствующие схемы фармакологической
поддержки разрабатываются, в частности, в ПНИЛ РГАФК м могут
успешно «накладываться» на предлагаемые тренировочные
программы, но при этом есть особенности, описание которых
выходит за рамки настоящей работы.
Если же пытаться одновременно применять стероиды по
«традиционной схеме» и наши рекомендации, то результат заведомо
будет отрицательным!
27
Существует еще один момент, который следует разъяснить
особо. Одним из ключевых моментов разработанной теории
является утверждение, что «базовое» место в подготовленности
спортсменов в ЦВС — занимает сила мышц (и соответственно,
все разновидности силовой подготовки), а не аэробные способности (и, следовательно, аэробная подготовка). Вместе с тем
мы утверждаем, что аэробная подготовленность, не являясь
«базовой», является в то же время основной и реализационной,
т.е. той, от которой непосредственно зависит спортивный
результат. Непонимание этой ключевой идеи вызывает
критические
замечания,
согласно
которым
нам
приписывается абсолютизация силовой и недооценка
аэробной сторон подготовленности и подготовки в ЦВС.
Уважаемые критики и наши последователи!
№едительно просим Вас внимательно разобраться в этом
ключевом положении!
Еще раз повторяем, подобная, приписываемая нам, абсолютизация роли силовой подготовки — это заблуждение.
Доля силовой подготовки в тренировочном процессе может
занимать от 50 до 3% тренировочного времени в зависимости
от множества факторов, и не один нормальный тренер не будет утверждать, что она не нужна вовсе. Наша задача — дать
ключ к оптимизации этой важнейшей стороны подготовки в
ЦВС, в частности, в аспекте ее сочетания с аэробной подготовкой.
Например, на практике часто путается силовая подготовка
«в интересах» увеличения аэробного потенциала мышц и скоростная, или скоростно-силовая подготовка, направленная на
увеличение силы мышц, укрепление опорно-двигательного
аппарата, повышение скоростных возможностей или совершенствования техники локомоций и мн. др.
Пожалуйста, сначала подумайте, зачем Вы применяете те или
иные схемы силовой подготовки!
Описанные в монографии подходы к организации физической подготовки применялись в течение многих лет во многих
видах спорта - циклических, игровых (на уровне команд высшей лиги), единоборствах (на уровне олимпийской команды
России) и т.п. Поэтому, отвечая на часто задаваемый вопрос:
28
«Насколько универсальны ваши рекомендации?», мы имеем все
основания утверждать, что тренировочные программы,
построенные па теории, приведенной в данной книге,
оказываются чрезвычайно эффективными в большинстве видов
спорта, а также же в оздоровительной физической культуре (фитнесе.
Основной особенностью данной книги является то, что в отличии
от большинства других исследований в области теории и методики
спортивной тренировки, когда выводы делаются на основании
изучения практического опыта выдающихся тренеров и спортсменов и
по результатам проведения «естественных» педагогических
экспериментов, авторы старались, по возможности, строго
придерживаться логики т.н. теоретического уровня познания (см.
выше), когда гипотезы относительно возможных путей
совершенствования
физической
подготовки
спортсменов
выдвигаются на основе рассмотрения биологических механизмов
функционирования организма человека (другими словами,
привлекается весь запас знаний биологических наук о человеке!), а
уже затем проверяются результатами лабораторных и полевых
сравнительных
экспериментов
или
опытом
тренировки
спортсменов. При таком подходе гипотеза может считаться
принятой только в том случае, если теоретические выкладки нашли
свое подтверждение на практике. И наоборот, никакая, даже самая
интересная, многообещающая и как будто бы оправдавшая себя на
практике
тренерская находка, результаты
педагогического
эксперимента или выявленные на основе изучения опыта спортивной
подготовки «общие закономерности тренировочного процесса», не
могут рассматриваться иначе как околонаучные фантазии, пока им
не найдено убедительное естественно-научное объяснение,
подтвержденное данными биологических или психологических
фундаментальных исследований.
29
Глава 2
Основы биологии человека
(концептуальные модели систем и
органов человека)
В учебниках по биологии человека и физиологии и биохимии спорта излагаются основные сведения о строении тела
человека и функциональных свойствах его систем и органов. В
практической деятельности при решении конкретных задач
на основе принципов природной специфичности, системности, аналогичности и оптимизации строятся упрощенные модели человека. Такие модели обладают необходимыми свойствами и достаточной сложностью для решения поставленных
задач. Описание моделей, необходимых для решения задач
физической подготовки в спорте и оздоровительной физической культуры, представлено в этой главе.
2.1. Биология клетки
Клетка — основная структурная единица всех живых организмов, элементарная живая целостная система, которая обладает рядом свойств: воспроизведение, синтез (анаболизм),
катаболизм, производство энергии, поглощение, выделение,
специфические функции.
Она представляет собой протоплазму (саркоплазму), окруженную мембраной. В протоплазме расположено ядро, в котором содержатся гены (наследственная информация) в виде
молекул ДНК. В протоплазме имеются следующие структурные
образования, их еще называют органеллами или органоидами:
—рибосомы (полирибосомы) — с помощью РНК производит
ся строительство белка, иными словами, разворачиваются ана
болические процессы;
—митохондрии — энергетические станции клетки, в них с
помощью кислорода идет превращение жиров или глюкозы и
30
углекислый газ(СО2), воду и энергию, заключенную в молекулах АТФ;
эндоплазматическая сеть или саркоплазматический ретикулум
является органеллой, состоящей из мембран и ферментативных
систем, прикрепленных к ней;
комплекс Гольджи — система мембран, образующих
совокупность мешочков и пузырьков, служит для синтеза и
выделения веществ из клетки;
лизосомы - органеллы в форме пузырьков, содержат ферменты,
разрушающие белки до простейших составляющих — аминокислот,
эти органеллы еще называют пищеварительным аппаратом клетки;
глобулы гликогена — внутриклеточные запасы углеводов;
капельки жира — внутриклеточные запасы жиров;
специализированные органеллы — структурные компоненты
клетки, присущие определенным видам клеток, например
миофибриллы — мышечным волокнам.
2.2. Нервно-мышечный аппарат
Человек выполняет физические упражнения и тратит энергию с
помощью нервно-мышечного аппарата.
Нервно-мышечный аппарат — это совокупность двигательных
единиц (ДЕ). Каждая ДЕ включает мотонейрон, аксон и
совокупность мышечных волокон (МВ). Количество ДЕ остается
неизменным у человека (Физиология человека, 1995). Количество
МВ в мышце возможно и поддается изменению в ходе тренировки,
однако, не более чем на 5% (Хоппелер, 1987). Поэтому этот фактор
роста функциональных возможностей мыший не имеет
практического значения. Внутри МВ происходит гиперплазия (рост
количества элементов) многих органелл: миофибрилл, митохондрий,
саркоплазматического ретикулума (СПР), глобул гликогена,
миоглобина, рибосом, ДНК и др. Изменяется также количество
капилляров, обслуживающих МВ (Физиология мышечной
деятельности, 1982).
Миофибрилла является специализированной органеллой мышечного волокна (клетки). Она у всех животных имеет примерно
равное поперечное сечение. Состоит из последовательно соединенных
саркомеров, каждый из которых включает нити актина и миозина. Между
нитями актина и миозина могут образовы31
ваться мостики и при затрате энергии, заключенной в АТФ, может происходить поворот мостиков, т.е. сокращение миофибриллы, сокращение мышечного волокна, сокращение мышцы.
Мостики образуются в присутствии в саркоплазме ионов кальция и молекул АТФ. Увеличение количества миофибрилл в мышечном волокне приводит к увеличению его силы, скорости
сокращения и размера. Вместе с ростом миофибрилл происходит разрастание и других обслуживающих миофибриллы
органелл, например саркоплазматического ретикулума.
Саркоплазматический ретикулум — это сеть внутренних
мембран, которая образует пузырьки, канальцы, цистерны. В
МВ СПР образует цистерны, в этих цистернах скапливаются
ионы кальция (Са++). Предполагается, что к мембранам СПР
прикреплены
ферменты
гликолиза,
поэтому
при
прекращении доступа кислорода происходит значительное
разбухание каналов. Это явление связано с накоплением ионов
водорода (Н), которые вызывают частичное разрушение
(денатурацию) белковых структур, присоединение воды к
радикалам белковых молекул (Меерсон Ф.З., 1978, 1988). Для
механизма мышечного сокращения принципиальное значение
имеет скорость откачивания Са++ из саркоплазмы, поскольку
это обеспечивает процесс расслабления мышцы. В мембраны
СПР встроены натрий-калиевые и кальциевые насосы, поэтому
можно предположить, что увеличение поверхности мембран
СПР по отношению к массе миофибрилл должно вести к
росту скорости расслабления МВ. Следовательно, увеличение
максимального темпа или скорости расслабления мышцы
(интервала времени от конца электрической активации мышцы
до падения механического напряжения в ней до нуля) должно
говорить об относительном приросте мембран СПР.
Поддержание максимального темпа обеспечивается запасами в МВ АТФ, КрФ, массой миофибриллярных митохондрий,
массой
саркоплазматических
митохондрий,
массой
гликолитических ферментов и буферной емкостью
содержимого мышечного волокна и крови. Все эти факторы
влияют на процесс энергообеспечения
мышечного
сокращения,
однако,
способность
поддерживать
максимальный темп должна зависеть преимущественно от
митохондрий СПР. Увеличивая количество окислительных
МВ или, другими словами, аэробных возможностей мышцы,
продолжительность упражнения с максималь32
ной мощностью растет. Обусловлено это тем, что поддержание
концентрации КрФ в ходе гликолиза ведет к закислению МВ,
торможению процессов расхода АТФ из-за конкурирования ионов Н+
с ионами Са++ на активных центрах головок миозина (Негmansen,
1981). Поэтому процесс поддержания концентрации КрФ при
преобладании в мышце аэробных процессом идет по мере выполнения
упражнения все более эффективнее. Важно также то, что
митохондрии активно поглощают ионы водорода (Негmansen, 1981;
Ноlloshzy, 1976; Норре1ег, 1986), поэтому при выполнении
кратковременных предельных упражнений (10-30 с) их роль больше
сводится к буферированию закисления клетки.
Митохондрии располагаются везде, где требуется в большом
количестве энергия АТФ. В мышечных волокнах энергия требуется
для сокращения миофибрилл, поэтому вокруг них образуются
миофибриллярные митохондрии (Ленинджер, 1966).
2.3. Биохимия клетки (энергетика)
Процессы мышечного сокращения, передачи нервного импульса,
синтеза белка и другие идут с затратами энергии (рис. 1). В
клетках энергия используется только в виде АТФ. ()с»обождение
энергии, заключенной в АТФ, осуществляется благодаря ферменту
АТФ-азе, который имеется во всех местах клетки, где требуется
энергия. По мере освобождения энергии образуются молекулы
АДФ, Ф, Н+. Ресинтез АТФ осуществляется в основном за счет
запаса КрФ. Когда КрФ отдаст свою энергию для ресинтеза АТФ, то
образуется Кр и Ф. Эти молекулы распространяются по
цитоплазме и активируют ферментативную активность,
связанную с синтезом АТФ. Существуют два основных пути
образования АТФ: анаэробный и аэробный,
Анаэробный путь, или анаэробный гликолиз, связан с
ферментативными системами, расположенными на мембране
саркоплазматического ретикулума и в саркоплазме. При появлении
рядом с этими ферментами Кр и Ф запускается цепь химических
реакций, в ходе которых гликоген или глюкоза распадаются до
пирувата с образованием молекул АТФ. Молекулы АТФ тут же отдают
свою энергию для ресинтеза КрФ, а АДФ и Ф вновь используются в
гликолизе для образования новой молекулы АТФ. Пируват имеет две
возможности для преобразования:
33
2) с помощью фермента ЛДГ-М (лактат-дегидрогеназы мышечного
типа) пируват превращается в лактат. Этотметаболический путь —
гликоген-пируват-лактат — называется анаэробным гликолизом и
сопровождается образованием и накоплением ионов водорода.
Аэробный путь, или окислительное фосфорилирование, связан с
митохондриальной системой.
При
появлении
рядом с
митохондриями Кр и Ф с помощью митохондриальной КФК-а-зы
выполняется ресинтез КрФ за счет АТФ, образовавшейся в
митохондрии. АДФ и Ф поступают обратно в митохондрию для
образования новой молекулы АТФ. Для синтеза АТФ имеется два
метаболических пути:
1) аэробный гликолиз;
2) окисление липидов (жиров).
Аэробные процессы связаны с поглощением ионов водорода, а в
медленных мышечных волокнах (МВ сердца и диафрагмы)
преобладает фермент ЛДГ-Н (лактатдегидрогеназа сердечного типа),
который более интенсивно превращает лактат в пируват. Поэтому при
функционировании медленных мышечных волокон (ММВ) идет
быстрое устранение лактата и ионов водорода.
Увеличение в МВ лактата и Н+ приводит к ингибированию
окисления жиров, а интенсивное окисление жиров приводит к
накоплению в клетке цитрата, а он угнетает ферменты гликолиза.
Рис. I. Простейшая модель энергообеспечения в окислительном мышечном волокне. При активации мышечного волокна тратятся запасы АТФ, появляются ионы водорода в клетке. КрФ ресинтезирует
АТФ. Молекулы АТФ, образующиеся в ходе анаэробного и аэробного
гликолиза, идут на ресинтез КрФ. Цитрат может ингибировать
анаэробный гликолиз, а лактат ключевые ферменты липолиза.
Поэтому через 30- 60 с работы МВ начинает метаболизироватъся
только внутренний жир мышечного волокна. При поступлении
лактата из крови ингибируется окисление жиров.
1) подойти к митохондриям, превратиться в Ацетил-коэнзим-А, подвергнуться окислительному фосфорилированию до
образования углекислого газа, воды и молекул АТФ. Этот метаболический путь — гликоген-пируват-митохондрияуглекислый газ и вода — называют аэробным гликолизом;
2.4. Модель функционирования нервномышечного аппарата при выполнении
циклического упражнения
Простейшая модель нервно-мышечного аппарата представлена на
рис. 2.
Биохимия и физиология мышечной активности при выполнении
физической работы может быть описана следующим образом.
Покажем с помощью имитационного моделирования как
разворачиваются физиологические процессы в мышце при
выполнении ступенчатого теста.
Предположим, что мышца (например, четырехглавая мышца
бедра) имеет ММВ 50%, амплитуда ступеньки — 5% максимальной
алактатной мощности, величина которой
35
34
Кора мозга
Двигательная зона
Нейрон
Спинной мозг
Мотонейронный пул
Рис. 2. Схема управления мышечным сокращением
принята за 100%, длительность — 1 мин. На первой ступеньке
в связи с малым внешним сопротивлением рекрутируются
согласно «правилу размера» Ханнемана низкопороговые ДЕ
(МВ). Они имеют высокие окислительные возможности,
субстратом в них являются жирные кислоты. Однако первые
10-20 с энергообеспечение идет за счет запасов АТФ и КрФ
в активных МВ. Уже в пределах одной ступеньки (1 мин) имеет
место рекрутирование новых мышечных волокон, благодаря
этому удается поддерживать заданную мощность на
ступеньке.
Вызвано
это
снижением
концентрации
фосфогенов в активных МВ, т.е. силы (мощности)
сокращения этих МВ, усилением активирующего влияния
ЦНС, а это приводит к вовлечению новых ДЕ (МВ).
Постепенное ступенчатое увеличение внешней нагрузки
(мощности)
сопровождается
пропорциональным
изменением
некоторых
показателей:
растет
ЧСС,
потребление
кислорода,
легочная
вентиляция,
не
изменяется концентрация молочной кислоты и ионов
водорода.
36
При достижении внешней мощности некоторого значения
наступает момент, когда в работу вовлекаются все ММВ и начинают
рекрутироваться промежуточные мышечные волокна (ПМВ).
Промежуточными мышечными волокнами можно назвать те, в
которых массы митохондрий недостаточно для обеспечения баланса
между образованием пирувата и его окислением в митохондриях. В
ПМВ после снижения концентрации фосфогенов активизируется
гликолиз, часть пирувата начинает преобразовываться в молочную
кислоту (точнее говоря, в лактат и ионы водорода), которая выходит
в кровь, проникает в ММВ. Попадание в ММВ (ОМВ) лактата ведет
к ингибированию окисления жиров, субстратом окисления становится в большей мере гликоген. Следовательно, признаком
рекрутирования всех ММВ (ОМВ) является увеличение в крови
концентрации лактата и усиление легочной вентиляции. Легочная
вентиляция усиливается в связи с образованием и накоплением в
ПМВ ионов водорода, которые при выходе в кровь
взаимодействуют с буферными системами крови и вызывают
образование избыточного (неметаболического) углекислого газа.
Повышение концентрации углекислого газа в крови приводит к
активизации дыхания (Физиология человека, 1995).
Таким образом, при выполнении ступенчатого теста имеет
место явление, которое принято называть аэробным порогом (АэП).
Появление АэП свидетельствует о рекрутировании всех ОМВ. По
величине внешнего сопротивления можно судить о силе ОМВ,
которую они могут проявить при ресинтезе АТФ и КрФ за счет
окислительного фосфорилирования (Селуянов И.Н.с соав., 1991).
Дальнейшее увеличение мощности требует рекрутирования
более высокопороговых ДЕ (ГМВ), в которых митохондрий очень
мало. Это усиливает процессы анаэробного гликолиза, больше
выходит лактата и ионов Н в кровь. При попадании лактата в
ОМВ, он превращается обратно в пируват с помощью фермента
ЛДГ-Н (Кагlsson, 1982). Однако мощность митохондриальной
системы ОМВ имеет предел. Поэтому сначала наступает
предельное динамическое равновесие между образованием
лактата и его потреблением в ОМВ и ПМВ, а затем равновесие
нарушается, и некомпенсируемые метаболиты — лактат, Н+, СО2
— вызывают резкую ин37
тенсификацию физиологических функций. Дыхание — один
из наиболее чувствительных процессов — реагирует очень
активно. Кровь при прохождении легких в зависимости от
фаз дыхательного цикла должна иметь разное парциальное
напряжение СО2. «Порция» артериальной крови с повышенным содержанием С02 достигает хеморецепторов и непосредственно модулярных хемочувствительных структур ЦНС,
что и вызывает интенсификацию дыхания. В итоге СО 2 начинает вымываться из крови так, что в результате средняя
концентрация углекислого газа в крови начинает снижаться.
При достижении мощности, соответствующей АнП, скорость
выхода лактата из работающих гликолитических МВ
сравнивается со скоростью его окисления в ОМВ. В этот
момент субстратом окисления в ОМВ становятся практически
только углеводы (лактат ингибирует окисление жиров),
часть из них составляет гликоген ММВ, другую часть —
лактат,
образовавшийся
в
гликолитических
МВ.
Использование углеводов в качестве субстратов окисления
обеспечивает максимальную скорость образования энергии
(АТФ) в митохондриях ОМВ. Следовательно, потребление
кислорода или (и) мощность на анаэробном пороге (АнП)
характеризует максимальный окислительный потенциал
(мощность) ОМВ (Селуянов В.Н. с соав. , 1991) .
Дальнейший рост внешней мощности делает необходимым вовлечение все более высокопороговых ДЕ,
иннервирующих гликолитические МВ. Динамическое
равновесие нарушается, продукция Н+, лактата начинает
превышать скорость их устранения. Это сопровождается
дальнейшим увеличением легочной вентиляции, ЧСС и
потребления кислорода. После АнП потребление кислорода
в основном связано с работой дыхательных мышц и
миокарда. При достижении предельных величин легочной
вентиляции и ЧСС или при локальном утомлении мышц
потребление кислорода стабилизируется, а затем начинает
уменьшаться. В этот момент фиксируют МПК.
Таким образом, МПК есть сумма величин потребления кислорода окислительными МВ (ММВ), дыхательными мышцами и миокардом.
2.5. Биомеханика мышечного сокращения
Сила — векторная величина, являющаяся мерой механического
воздействия на материальную точку или тело со стороны других
тел или полей. Сила полностью задана, если указаны ее численное
значение, направление и точка приложения.
В теории и методике физического воспитания рассматривают физическое качество силу как способность человека
напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию (Л.П. Матвеев,
1991).
Мышцы могут проявлять силу: без изменения своей длины
(изометрический режим); при уменьшении длины (изотонический
режим); при удлинении (эксцентрический режим), при
использовании специальной аппаратуры возможно соблюдение
изокинетического режима (в ходе сокращения мышц соблюдается
либо постоянная скорость, либо сила).
Силовое проявление мышцы зависит:
- от интенсивности активации мотонейронного пула спинного мозга данной мышцы;
— количества активированных двигательных единиц и мышечных волокон;
- количества миофибрилл в каждом мышечном волокне;
- скорости сокращения миофибрилл, которая зависти от активности миозиновой АТФ-азы и величины внешнего сопротивления;
- законов механики мышечного сокращения (сила — длина
мышцы, сила - скорость сокращения).
Спортсмен при желании сократить какую-либо мышцу
посылает импульсы в спинной мозг к мотонейронному пулу,
обслуживающему данную мышцу. Поскольку в мотонейронном
пуле размеры мотонейронов различаются, то при низкой частоте
импульсации из ЦНС могут активироваться только
низкопороговые мотонейроны. Каждый мотонейрон иннервирует
свои мышечные волокна. Поэтому активация мотонейрона
приводит к рекрутированию или возбуждению соответствующих
мышечных волокон. Каждое активное мышечное волокно под
влиянием электрических импульсов выпускает из СПР ионы
кальция, которые снимают ингибитор с активных центров актина.
Это обеспечивает обра-
38
39
зование актин-миозиновых мостиков и начало их поворота и
мышечного сокращения. На поворот мостиков и отсоединение
актина от миозина тратится энергия одной молекулы АТФ.
Продолжительность работы мостика составляет 1 мс.
Вероятность образования мостиков зависит от взаимного
расположения между собой нитей актина и миозина, отсюда
возникает зависимость «сила — длина активной мышцы», а
также от скорости взаимного перемещения (скольжения) их
одной по отношению к другой, соответственно имеем зависимость «сила—скорость».
Зависимость «сила - длина активного мышечного волокна»
определяется, как правило, относительным расположением
между собой головок миозина и активных центров актина.
Максимальное количество мостиков возникает при некоторой
средней длине мышцы. Отклонение от этой длины в
большую или меньшую сторону ведет к снижению силовых
проявлений мышечного волокна (мышцы). Однако в случае
растяжения мышцы еще не в активном состоянии у некоторых
мышц могут возникать значительные силы сопротивления
растяжению, например
в мышцах —
сгибателях
голеностопного или лучезапястного сустава. Эти силы связаны с растяжением соединительных тканей, например перемизиума. В биомеханике в таком случае говорят о параллельном упругом компоненте мышцы. Упругостью обладают
сухожилия, 2-пластинки саркомеров и нити миозина, к
которым прикреплены головки. Такую упругость называют
последовательной упругой компонентой.
Наличие последовательной упругой компоненты в мышечных волокнах приводит к тому, что с ростом числа рекрутированных МВ растет жесткость мышцы (коэффициент
упругости).
Растягивание активной мышцы приводит не только к накоплению энергии упругой деформации в последовательной
упругой компоненте, но и к прекращению работы мостиков, а
именно, они перестают отцепляться за счет энергии молекул
АТФ. Разрыв мостиков происходит благодаря действию
внешней - механической - силы. В итоге отрицательная
работа мышц выполняется с очень высоким коэффициентом
полезного действия, с минимальными затратами кислорода.
40
2.6. Сердце и кровообращение
Деятельность сердца и сосудов обеспечивает кровообращение — непрерывное движение крови в организме. В своем движении кровь проходит по большому и малому кругам кровообращения. Большой круг начинается от левого желудочка сердца, включает аорту, отходящие от нее артерии, артериолы, капилляры, вены и заканчивается полыми венами, впадающими
в правое предсердие. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка, далее — легочная артерия, легочные
артериолы, капилляры, вены, легочная вена, впадающая в левое предсердие.
Функцией сердца является ритмическое нагнетание в артерии крови. Сокращение мышечных волокон (миокардионитов)
стенок предсердий и желудочков называют систолой, а расслабление — диастолой.
Количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца в мин , называется минутным объемом кровотока (МОК).
В покое он составляет в норме 4-5 л/мин. Разделив МОК на
частоту сердечных сокращений в мин (ЧСС), можно получить
ударный объем кровотока или сердца (УОС). В покое он составляет 60-70 мл крови за удар.
Частота и сила сокращений зависит от нервной, гуморальной (адреналин) регуляции и биомеханических условий работы желудочков.
При вертикальном положении тела имеется механический
фактор — сила тяжести крови, затрудняющий работу сердца,
приток венозной крови к правому предсердию. В нижних конечностях скапливается до 300-800 мл крови.
При мышечной работе минутный объем кровотока
растет за счет увеличения ЧСС и УОС. Заметим, что УОС
достигает максимума при ЧСС 120-150 уд/мин, а
максимум ЧСС бывает при 180-200 и более уд/мин. МОК
достигает 1 8 - 2 5 л/мин у нетренированных лиц при
достижении максимальной ЧСС (Физиология мышечной
деятельности, 1982). В этот момент сердце доставляет
организму максимум кислорода:
V02 = МОК х Нв х 0,00134 = 20x160x0,00134 = 4,288 л/мин.
здесь Нв — содержание гемоглобина в крови, г/л крови; 0,00134
кислородная емкость гемоглобина в артериальной крови.
41
Если бы мышцы нетренированного человека могли бы полностью использовать весь приходящий кислород, то этот человек мог бы стать мастером спорта по бегу на длинные дистанции (бегуны мирового класса потребляют кислород на
уровне анаэробного порога 4,0-4,5 л/мин). Однако в мышцах
мало митохондрий, поэтому максимальное потребление кислорода (МПК) у нетренированного мужчины составляет 3-3,5
л/мин (45-50 мл/кг/мин), у нетренированной женщины — 2-2,2
л/мин (40-45 мл/кг/мин). На уровне анаэробного порога
потребление кислорода составляет в среднем 60-70% МПК
(Аулик И.В., 1990).
2.7. Кровеносные сосуды
Сердце при сокращении (систоле) выталкивает кровь в
аорту и легочную артерию, растягивая их и создавая давление крови (Р). Движению крови препятствует сосудистое
(периферическое) сопротивление. Максимальное давление
называется систолическим артериальным давлением (САД),
минимальное — диастолическим артериальным давлением
(ДАД). В условиях покоя в норме САД = 120 мм рт. ст., ДАД =
80 мм рт. ст. Между растяжимостью (эластичностью) артерий и давлением крови в сосудах имеется обратная зависимость. Чем растяжимее артерии, тем больше крови может
быть нагнетено без увеличения артериального давления
(АД). При артериосклерозе стенка аорты менее эластична,
поэтому надо сильнее нагнетать кровь (тот же объем крови,
как у здорового человека), чтобы она дальше прошла по сосудам. Сопротивление кровотоку зависит от вязкости крови и,
главным образом, от просвета сосудов. Увеличение напряжения мышц вызывает перекрытие сосудов — увеличение
сосудистого сопротивления. Накопление в крови мыши продуктов анаэробных процессов (рН, рС02, уменьшение рО2, и
др.) приводит к рабочей гиперемии - расширению кровеносных сосудов, т.е. уменьшению АД (Физиология мышечной
деятельности,1982).
Нервный контроль и гуморальный наиболее важны в управлении функциями сосудистой системы. Симпатические нервные волокна иннервируют гладкие мышцы в стенках арте-
42
риальных и венозных сосудов, особенно мелких. Кровоток через капилляры определяется местными факторами.
Сосудосуживающий эффект связан с выделением из окончаний
адренэргических
симпатических
волокон
норадреналина, который вызывает эффект сокращения
гладкомышечных сосудистых клеток, имеющих альфарецепторы на мембране (почки, печень, желудочнокишечный тракт, легкие, кожа). Сосудорасширительный
эффект (вазодилятацию) вызывает действие норадреналина и
адреналина на гладкомышечные клетки, имеющие бетарецепторы
(сосуды
скелетных
мышц,
сердца,
надпочечников) (Физиология человека, 1995).
2.8. Эндокринная система
Межклеточные вещества, передающие информацию, принято называть информонами (Розен В.Б., 1994). Эти соединения обладают следующими свойствами: секретируются во внеклеточное пространство, не используются в качестве основных
источников пластического и энергетического материала, взаимодействуют с мембранными белками-рецепторами, обладают
специфической биологической активностью. Выделяют такие
типы информонов:
- гистогормоны (амины, простагландины, факторы роста,
регуляторные пептиды и др.);
- нейромедиаторы и нейромодуляторы (ацетилхолин, норадреналин, дофамин, гамма-аминомаслянная кислота, нейропептиды и др.);
- гормоны (инсулин, глюкагон, гормон роста, эстрогены,
андрогены, кортикостероиды и др.);
— антитела (специфические иммуноглобулины).
Межклеточное управление на тканевом уровне осуществляется с помощью гистогормонов — короткоживущих соединений, действующих в пределах близлежащих клеток.
Специализированный аппарат централизованного управления жизнедеятельности представлен нервной, эндокринной и
иммунной системами.
ЦНС дистантно передает нервные импульсы, а из синапсов
выделяются порции нейромедиаторов, короткоживущих и быстродействующих соединений.
43
В организме существуют два типа желез:
—экзокринные, имеют выводные протоки (пищеварительные, потовые, сальные);
—эндокринные, не имеют выводных протоков, выделяют
секрет в кровь, лимфу и т.д.
Эндокринная система представлена совокупностью
эндокринных желез, ее называют диффузной системой
управления.
Гормоны
являются
биоорганическими
соединениями со стабильной химической структурой,
поэтому они могут осуществлять дистантное воздействие на
клетки-мишени.
Иммунная система представлена тимико-лимфоидными
элементами (В- и Т-клетками). Она обеспечивает с
помощью гуморальных и клеточных механизмов защиту
организма от чужеродных белков - антигенов. Антитела
(иммуноглобулины) секретируются В-лимфоцитами в кровь
в ответ на появление в организме антигенов.
В спортивной практике имеет интерес анализ
деятельности эндокринной и нервной систем, поскольку от
их активности зависят срочные и долговременные процессы
в организме спортсменов.
Гормоны подразделяются на:
- стероидные (кортикостероиды — глюкокортикоиды, минералкортикоиды; прогестины, андрогены, эстрогены);
- производные полиненасыщенных жирных кислот (про
стагландины);
- производные аминокислот L-тирозина и L-триптофана
(катехоламины, тиреоидные гормоны, мелатонин);
- белково-пептидные (нейрогипофизарные пептиды,
АКТГ, инсулин, глюкагон, гормоны тимуса и др.).
Биосинтез гормонов может проходить прямым путем и
опосредованным. Прямым путем идет синтез всех основных
гормонов, а опосредованным, или внерибосомальным, - некоторых стероидных гормонов, рилизинг-факторов и др.
Схема процесса в общем виде выглядит так:
Ген - мРНК (рибосомы или полирибосомы) - Прегормон Прогормон - Гормон.
Секреция гормонов протекает спонтанно, обеспечивая
определенный
базальный
уровень
гормонов
в
циркулирующих жидкостях.
44
Секреция осуществляется импульсно, дискретными порциями
из клеточных секреторных гранул (секреция белконо-пептидных
гормонов и катехоламинов). Тироидные гормоны освобождаются
из белковосвязанной формы. Стероидные гормоны переходят в
жидкости
путем
свободной
диффузии,
следовательно
интенсивность секреторных процессов определяется уровнем их
биосинтеза.
Внутриклеточный транспорт гранул осуществляется при
участии микрофиламентов и микротрубочек. Секрет выбрасывается
через поры в мембранах. Стероидные гормоны содержатся в составе
липидных капель растворимой части цитоплаз-мы в свободном виде.
Они
могут
относительно
легко
диффундировать
через
плазматические мембраны в кровь по концентрационному градиенту,
не накапливаясь в клетках желез.
Гормоны циркулируют в крови в нескольких физико-химических
формах:
- в свободном виде (в виде водного раствора);
-в виде комплексов со специфическими белками плазмы;
- в виде неспецифических комплексов с плазменными белками;
- в виде неспецифических комплексов с форменными элементами.
Более 80% концентрации данных гормонов находится в условиях
покоя в виде комплексов со специфическими белками. Связанные
гормоны
физиологически
неактивны,
не
подвергаются
метаболическим превращениям.
В условиях физиологического покоя метаболические процессы
катаболизма гормонов находятся в состояния равновесия с
процессами гормональной продукции. В качестве интегральных
показателей
интенсивности
метаболических
процессов
используют величину периода полураспада гормонов (Т1/2) и
скорость метаболического клиренса (СМК). Период полураспада
гормонов — это время, за которое концентрация введенной в кровь
порции радиоактивного гормона необратимо уменьшается вдвое.
Скорость метаболического клиренса гормонов характеризует объем
крови, полностью и необратимо очищаемый от гормона за
определенный промежуток времени. Большинство гормонов и их
метаболитов удаляется из организма почти полностью через 48-72
часа, причем 80-90% попавшего в кровь гормона выводится уже в
первые сутки.
45
Основные этапы реализации метаболических ответов на гормоны можно условно разделить по времени на начальные, ранние и поздние.
Начальные этапы включают в себя события, развивающиеся
непосредственно после инициализации гормонального эффекта. Например, аденилатциклазный механизм активации
гликоген-фосфорилазы в клетке под влиянием глюкагона или
адреналина.
Ранние этапы охватывают изменения метаболизма в клетке
через 1-24 часа после начала действия гормона, приводящие к
отставленным конечным эффектам через транскрипцию, а затем трансляцию. Главная волна усиления синтеза и концентрации различных РНК наблюдается через 2-6 часов после введения гормона. Например, СТГ и инсулин стимулируют синтез
общего белка в соединительной ткани, печени и мышцах,
создаются белки-посредники, контролирующие процессы
транскрипции и компонентов мембран эндоплазматического
ретикулума.
Поздние этапы охватывают процессы, длящиеся от 24 до 48 и
более часов. Наиболее полно поздние события проявляются
при многократном введение гормональных соединений. Поздние эффекты гормона сводятся к изменению скорости редупликации ДНК и митотического деления клеток-мишений.
Наиболее эффективно они идут при непрерывном присутствии
гормона в клетке на всех этапах его действия.
Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции: гипофиза, щитовидной, околощитовидных, поджелудочной, надпочечников, половых. Эти железы выделяют гормоны
— регуляторы обмена веществ, роста и полового развития организма.
Регуляция выделения гормонов осуществляется нервно-гуморальным путем. Изменение состояния физиологических
процессов достигается посылкой нервных импульсов из ЦНС
(ядер гипоталамуса) к некоторым железам (гипофизу). Выделяемые передней долей гипофиза гормоны регулируют деятельность других желез — щитовидной, половых, надпочечников.
Для спортивной практики наиболее интересными являются
симпатоадреналовая,
гипофизарно-адренокортикальная,
гипофизарно-щитовидная, гипофизарно-половая системы.
Симпатоадреналовая система ответственна за мобилизацию
энергетических ресурсов. Адреналин и норадреналин образуются
в мозговом веществе надпочечников и вместе с норадре-налином,
выделяющимся из нервных окончаний симпатической нервной
системы, действуют через систему «аденилатцик-лаза —
циклический аденозинмонофосфат (цАМФ)». Для необходимого
накопления цАМФ в клетке требуется ингибировать цАМФфосфодиэстеразу — фермент, катализирующий расщепление
цАМФ. Ингибирование осуществляется глюкокортикоидами
(инсулин противодействует этому эффекту).
Система «аденилатциклаза — цАМФ» действует следующим
образом. Гормон током крови подходит к клетке, на наружной
поверхности клеточной мембраны которой имеются рецепторы.
Взаимодействие гормон-рецептор приводит к конформации
рецептора, т.е. активации каталитического компонента
аденилатциклазного комплекса. Далее из АТФ начинает образовываться цАМФ, который участвует в регуляции метаболизма
(расщеплении гликогена, активизации фосфофруктокина-зы в
мышцах, липолиза в жировых тканях), клеточной дифференциации, синтезе белков, мышечного сокращения (Виру А.А.,
1981).
Гипофизарно-адренокортикальная система включает нервные
структуры (гипоталамус, ретикулярную формацию и миндалевидный комплекс), кровоснабжение и надпочечники. В состоянии
стресса усиливается выход кортиколиберина из гипоталамуса в
кровоток. Это вызывает усиление секреции адренокортикотропного гормона (АКТГ), который током крови переносится в надпочечники. Нервная регуляция воздействует на
гипофиз и приводит к секреции либеринов и статинов, а они
регулируют секрецию тропных гормонов аденогипофиза АКТГ.
Механизм действия глкжокортикоидов на синтез ферментов
может быть представлен следующим образом (по А. Виру,
1981):
—кортизол, кортикостерон, кортикотропин, кортиколиберин проходят через клеточную мембрану (процесс диффузии).
—В клетке гормон (Г) соединяется со специфическим белком — рецептором (Р), образуется комплекс Г-Р.
—Комплекс Г-Р перемещается в ядро клетки (через 15 мин)
и связывается с хроматином (ДНК).
46
47
— Стимулируется активность структурного гена, усиливается транскрипция информационной-РНК (и-РНК).
- Образование и-РНК стимулирует синтез других видов
РНК. Непосредственное действие глюкокортикоидов на аппарат трансляции состоит из двух этапов: 1) освобождения рибосом из эндоплазматической сети и усиления агрегации рибосом (наступает через 60 мин); 2) трансляции информации, т.е.
синтеза ферментов (в печени, в железах внутренней секреции,
скелетных мышцах).
После выполнения своей роли в ядре клетки Г отцепляется
от рецептора (время полураспада комплекса - около 13 мин),
выходит из клетки в неизменном виде.
На мембранах органов-мишеней имеются специальные рецепторы, благодаря которым осуществляется транспорт гормонов в клетку. Клетки печени имеют особенно много таких рецепторов, поэтому глюкокортикоиды в них интенсивно накапливаются и м стабилизируются. Время полужизни большинства
гормонов составляет 20-200 мин.
Основные функции глюкокортикоидов — синтез ферментативных белков, в частности белков митохондрий, а так же мобилизация (т.е. расщепление) структурных белков мышц и лимфоидной ткани в условиях длительного и тяжелого стресса.
Гипофизарно-щитовидная система имеет гуморальные и нервные взаимосвязи. Предполагается ее синхронное функционирование с гипофизарно-адренокортикальной системой. Гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин, тиротропонин) положительно сказываются на процессах восстановления после выполнения физических упражнений.
Гипофизарно-половая система включает гипофиз, кору надпочечников, половые железы. Взаимосвязь между ними осуществляется нервным и гуморальным путем. Мужские половые
гормоны — андрогены (стероидные гормоны), женские — эстрогены. У мужчин биосинтез андрогенов осуществляется в основном в клетках Лейдига (интерстициальных) семенников
(главным образом тестостерон). В женском организме стероиды образуются в надпочечниках и яичниках, а также коже. Суточная продукция у мужчин составляет 4-7 мг, у женщин — в
10-30 раз меньше. Органы-мишени андрогенов — предстательная железа, семенные пузырьки, семенники, придатки, скелет48
ные мышцы, миокард и др. Этапы действия тестостерона на
клетки органов-мишеней следующие:
- тестостерон превращается в более активное соединение
5 -ал ьфа-дегидротестостерон;
— образуется комплекс Г-Р;
- комплекс активизируется в форму, проникающую в ядро;
— происходит взаимодействие с акцепторными участками
хроматина ядра (ДНК);
- усиливается матричная активность ДНК и синтез различных видов РНК;
- активизируется биогенез рибо- и полисом и синтез бел
ков, в том числе андрогенозависимых ферментов;
- увеличивается синтез ДНК и активизируется клеточное
деление.
Важно заметить, что для тестостерона участие в синтезе белка
необратимо, гормон полностью метаболизируется.
Основная функция гормонов гипофизарно-половой системы
— синтез структурных белков, в частности белков мышц.
Гормоны, попадающие в кровь, подвергаются катаболизму
(элиминации, разрушению) преимущественно в печени, причем
некоторые гормоны при росте мощности интенсивность
метаболизма, в частности глюкокортикоидов, возрастает.
Основой повышения тренированности эндокринной системы
являются структурные приспособительные перестройки в
железах. Известно, что тренировка приводит к росту массы
надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, половых желез
(через 125 дней детренировки все возвращается к норме, Виру
А.А., 1977). Отмечено, что увеличение массы надпочечников
сочетается
с
повышением
содержания
ДНК,
т.е.
интенсифицируется митоз — растет количество клеток.
Изменение массы железы связано с двумя процессами - синтеза и
деградации. Синтез железы прямо пропорционально зависит от ее
массы и обратно пропорционально от концентрации гормонов в
железе. Скорость деградации увеличивается с ростом массы
железы и механической мощности, уменьшается — с повышением
концентрации анаболических гормонов в крови.
49
2.9. Иммунная система
Человек имеет механизмы надзора — иммунную систему. Эта
система защищает его от болезнетворных (патогенных) микроорганизмов (бактерий и вирусов) и от раковых клеток, распознает и избирательно уничтожает вторгшиеся в организм человека чужеродные агенты. Различают клеточный и гуморальный вид ответа. Клеточный иммунный ответ особенно эффективен против грибов, паразитов, внутриклеточных вирусных
инфекций, раковых клеток и чужеродных тканей. Гуморальный иммунный ответ проявляется преимущественно в период
внеклеточной фазы бактериальных и вирусных инфекций.
Иммунная система — совокупность всех лимфоидных органов и скоплений лимфоидных клеток: вилочковая железа, селезенка, лимфатические узлы, пейперовы бляшки, стволовые
клетки костного мозга.
Взаимодействие организма с чужеродными размножающимися антигенами академик Р.В. Петров (1987) представляет четырьмя процессами:
1. Размножение проникших чужеродных клеток. Измене
ние числа антигенов в организме зависит от темпа их размно
жения за данный отрезок времени минус то их число, которое
нейтрализуется за это время существовавшими ранее или по
явившимися антителами.
2. Иммунная система организма реагирует на антигенное
вторжение накоплением иммунокомпетентных клеток (антителообразующих). Запускающим реакции субстратом являет
ся комплекс антигена с рецептором распознающего Т-лимфоцита. Количество плазмоклеток зависит от числа активированных В-лимфоцитов и от темпа их пролиферации минус их
убыль за счет старения.
3. Количество антител в данном отрезке времени зависит от
скорости их производства минус то количество, которое связывается антигеном, и то количество, которое выводится за счет
естественного их катаболизма.
4. Функционирование иммунной системы организма зависит от нормальной работы других систем и органов. Вирус, естественно, поражает какую-то систему (или орган) не обяза
тельно непосредственно лимфоидную. Это может быть печень,
легкие, железы внутренней секреции и др. В любом случае поражение может достигать такой глубины, которая отразится на
обеспечении работы иммунной системы.
50
Простейшая модель иммунологической реакции организма на
вирус является одновременно простейшей моделью инфекционного заболевания. Самый придирчивый критик не
сможет найти, как пишет Р.В. Петров (1987), здесь неучтенного
процесса, если иметь в виду базовые процессы.
Простейшая математическая модель иммунной системы была
разработана академиком Г.И. Марчуком (1985). Она позволяет
имитировать основные закономерности протекания защитной
реакции организма, в модели не различаются клеточные и
гуморальные компоненты иммунитета. Предполагается, что такие
компоненты имеются.
Модель включает элементы: пул антигенов, пул антител, пул
плазмоклеток, орган-мишень.
Имитационное моделирование реакции иммунной систе- мы
введением разного исходного уровня антигенов показало, что
модель демонстрирует хроническую, субклиническую, острую и
летальную форму болезни.
Хроническая форма болезни имеет место в том случае, когда в
организм постоянно поступает в небольших дозах инфекция. В
этом случае устанавливается динамическое равновесие между
синтезом патогенных микробов и их элиминацией, благодаря
адекватному производству антител. Субклиническая, острая или
летальная формы заболевания могут быть вызваны двумя
способами: однократным введением возрастающей дозы антигенов,
уменьшением массы органа-мишени.
Кроветворная стволовая клетка костного мозга является предшественником различных форм иммунологического реагирования
(Т- и В-систем). По мере старения количество стволовых клеток
уменьшается. В возрасте 65-76 лет иммунная активность антител
составляет 20-30% от максимального уровня (10 лет).
2.10. Пищеварение
К органам пищеварения относятся: полость рта, глотка,
пищевод, желудок, тонкая и толстая кишка.
Пищеварение - физиологический процесс, благодаря которому
пища, поступившая в пищеварительный тракт, подвергается
физическим и химическим изменениям, а образующиеся
питательные вещества всасываются в кровь и лимфу.
51
Физические изменения пищи связаны с ее механической обработкой, перемешиванием, растиранием. Химические изменения
состоят из последовательных этапов гидролитического расщепления пищи с помощью ферментов и соляной кислоты желудка.
В полости рта происходит размельчение, смачивание
слюной и формирование пищевого комка. Вкусовые
рецепторы рта возбуждают определенные отделы ЦНС, в
результате рефлекторно активизируется секреция слюнных,
желудочных и поджелудочных желез, осуществляется
двигательный акт глотания и продвижения пищи по
пищеводу.
В слюне содержатся ферменты (птиалин, мальтоза) гидролитического расщепления углеводов. В желудке действие ферментов слюны прекращается (кислая среда).
В желудке пища находится в течение нескольких часов и постепенно переходит в кишечник. Желудочный сок выделяется
железами и содержит соляную кислоту (рН — 0,9-1,5),
протеазы - пепсины, желатиназы, химозины (расщепляют
белки), липазы (расщепляют эмульгированные жиры). На
мясо выделяется больше соляной кислоты, на хлеб больше
выделяется ферментов, жиры вызывают угнетение желез
желудка в течение нескольких часов, затем наблюдается
возбуждение симпатической нервной системы. Возбуждение
симпатической нервной системы и появление в крови
адреналина оказывает тормозящее влияние на секрецию
желудочных желез. Быстрота перехода пищи из желудка в
кишку зависит от объема, состава и консистенции пищи.
Пища находится в желудке 6-8 часов. Углеводистая пища
эвакуируется быстрее, чем белковая; жирная пища
задерживается на 8-10 часов. Жидкости начинают проходить
в кишку почти тотчас после их поступления в желудок.
Содержимое желудка уходит в двенадцатиперстную кишку,
когда его консистенция становится жидкой или
полужидкой.
В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию
поджелудочного сока, желчи, выделений бруннеровых и
либеркюновых желез. В отсутствии пищеварения среда
кишки имеет слабощелочную реакцию (рН - 7,2-8,0), это
связано с наличием бикарбонатов.
Поджелудочный сок богат ферментами, действующими на
белки (трипсин, химотрипсин и др.), углеводы (амилаза,
мальтаза, лактаза и др.), жиры (липаза) и нуклеиновые кис52
поты (нуклеазы). Секреция поджелудочного сока начинается
через 2-3 мин после приема пищи и продолжается 6-14 часов.
Желчь является продуктом секреторной работы печеночных
клеток. Она активизирует деятельность фермента — липазы.
А.М. Уголев (1978) установил, что пористая поверхность
гонкой кишки, адсорбируя ферменты, способствует усилению
энзиматических процессов. Пристеночное пищеварение сопровождается процессом всасывания элементарных единиц нищи
(мембранное пищеварение).
В толстых кишках находится богатая бактерийная флора,
вызывающая сбраживание углеводов и гниение белков. В результате
микробного брожения происходит расщепление растительной
клетчатки, освобождение содержимого раститель- мых клеток и их
усвоение с помощью кишечного сока. Кроме того, бактерии толстого
кишечника являются источником аминокислот для организма. В
толстых кишках происходит сгущение поступающего содержимого
(вода всасывается в толстом кишечнике), образуется кал.
Всасывание представляет собой сложный физиологический
процесс прохождения веществ через эпителиальную мембрану
кишечной стенки (тонкой или толстой кишок) и поступления их в
кровь или лимфу.
Углеводы активно (с затратой энергии АТФ) всасываются в
кровь в основном в виде глюкозы и галактозы.
Всасывание аминокислот происходит главным образом в
гонком кишечнике и является активным, требующим энергии
АТФ, процессом. Далее они попадают в портальную систему,
следовательно, в печень. Аминокислоты быстро (5 мин) попадают
из крови в печень и во все другие органы.
После приема жирной пищи тонкий кишечник содержит
анионы жирных кислот и смесь моно-, ди- и триглицеридов,
хорошо эмульгированных солями желчных кислот и мылами.
Основная часть этой смеси всасывается через стенку тонкого
кишечника. Глицерин водорастворим и вместе с жирными кислотами
с короткой цепью уходит в кровь. Жирные кислоты с длинной
цепью проникают в лимфатическую систему, где они
обнаруживаются в виде триацилглицеринов в составе хиломикронов
(липопротеидов).
53
2.11. Жировая ткань
Жировая ткань является самостоятельным в отношении гистоэмбриогенеза образованием. Она выполняет три
основные
функции:
1) синтез триглицеридов из сывороточных липидов и глю
козы;
2) сохранение их в жировых депо;
3) освобождение их из жировых депо (липолиз).
Жировая клетка — адипоцит — может увеличиваться в размере
по мере накопления липидов, протоплазма клетки отжимается
на периферию вместе с ядром, которое постепенно начинает
уплощаться. Механическая деформация ядра адипоцита,
видимо, мешает ходу обмена веществ, поэтому переполненные
жировые клетки плохо метаболизируют глюкозу. В межклеточном пространстве располагаются кровеносные капилляры,
подходящие к каждой жировой клетке. Здесь же проходят ретикулярные волокна, выполняющие опорную механическую
роль. Нервные волокна, иннервирующие жировые клетки, в
основном принадлежат симпатической нервной системе. Нервные стволы поступают в жировую ткань вместе с сосудами,
далее они постепенно разволокняются, и нервные волокна охватывают каждую жировую клетку (А.Н. Климов, Н.Г.
Никульчева, 1999).
В жировой ткани происходят как процессы превращения
углеводов в жиры, так и переход жиров в углеводы.
Биосинтез жирных кислот происходит в основном в цитоплазме адипоцитов. Сырьем для биосинтеза является ацетилкоэнзим-А, который образуется из избыточной глюкозы или аминокислот.
Липолиз усиливается под действием катехоламинов и глюкагона, которые захватываются клетками активизированной
жировой ткани. При стрессорных ситуациях увеличивается
скорость высвобождения жирных кислот и глицерина из жировой ткани.
Жировая ткань может разрастаться как в результате
гипертрофии, так и гиперплазии адипоцитов.
54
Глава 3
Контроль локальной
выносливости
Физическая подготовка спортсмена направлена на изменение
строения клеточных структур в тканях различных органов под
влиянием тренировочного процесса. Физическая подготовленность, в
частности локальная мышечная выносливость, требует регулярного
контроля для планирования и коррекции тренировочных нагрузок.
3.1. Мощность, эффективность и емкость механизмов
энергообеспечения как критерии оценки
подготовленности спортсменов
Энергетический обмен в организме человека связан с процессами
анаболизма,
катаболизма
и
функциональным
метаболизмом. Количественно энергетический обмен измеряют в
единицах работы (ккал) и мощности (ккал/час). Используются
также кгм и кгм/мин. Однако в настоящее время принято
пользоваться международной системой единиц (СИ). Здесь работа
измеряется в джоулях (Дж), а мощность в ваттах (Вт) (1 ккал = 4187
Дж, 1 кДж = 0,28 Вт =0,239 ккал/час).
Функциональный метаболизм спортсмена связан с выполнением
механической работы и затратами метаболической энергии.
Поэтому при делении внешней механической мощности на
метаболические затраты получается оценка коэффициента
полезного действия. При педалировании на велоэргометре
коэффициент полезного действия составляет 22-24%, а при
вращении рукоятки — 20- 21%.
Энергообеспечение зависит от мощности (интенсивности)
выполняемой работы. Максимальная мощность связана с затратами
энергии молекул АТФ и КрФ, и длительность этой ра-
55
боты не превышает 15-30 с. Если заданная мощность может
поддерживаться 30-60 с, то говорят о преимущественной доле
анаэробного гликолиза в энергообеспечении мышечной деятельности. Когда работа продолжается без снижения мощности
более 1 мин, то говорят о преимущественном вкладе в энергообеспечение аэробного гликолиза или окисления жиров. В
связи с этим Н.И. Волков (1990) предложил каждый механизм
энергообеспечения характеризовать мощностью, эффективностью и емкостью.
Предложенный еще в 1955г. Р-О. Астрандом способ оценки
работоспособности спортсменов и представленный в России
Н.И. Волковым (1969) и И.В. Ауликом(1990) явно устарел,
поскольку модель, которой они пользовались, была очень
простой. Старая модель не учитывает современных достижений физиологии человека, в частности: строения
мышц, правила рекрутирования мышечных волокон и многого другого.
Устаревший вариант интерпретации метаболических процессов в организме человека представляется следующим образом. Алактатный механизм оценивается максимальной
алактатной мощностью (мощность спринта длительностью
3-5 с), эффективность — коэффициентом полезного действия
(КПД), емкость — запасами АТФ и КрФ. Здесь следует заметить, что эффективность алактатного механизма энергообеспечения зависит от активности работы ферментов — миозиновой АТФ-азы и КрФ-азы, деятельность которых зависит от
температуры, степени закисления мышечного волокна. КПД
зависит также от техники (Селуянов В.П., Савельев И.А.,
1982), например, при педалировании с темпом более 150
об/мин у велосипедистов КПД может доходить до 37%, а у
спортсменов, которые подпрыгивают на седле, КПД может
снизиться до 10% (почти вся энергия будет тратиться на
подъем туловища). В связи с этим точно оценить эффективность алактатного механизма невозможно. Емкость алактатного механизма, как правило, также оценить невозможно,
поскольку все спортсмены достигают максимума мощности к
3-5 с, а затем мощность неизменно снижается. Методом
биопсии было установлено (см. обзоры Норре1ег П., 1986;
Кагlsson J., 1971, 1981, 1982 ), что у всех людей и спортсменов
концентрации АТФ и КрФ примерно одинаковые, и
56
только временно можно увеличить запасы КрФ в мышечных
волокнах на 10-30% с помощью приема за 30-40 мин до начала
тестирования пищевой добавки — Креатинфосфат моногидрат.
Через несколько часов концентрация КрФ в мышцах нормализуется
(Rossiter Н. еt а1. 1996).
Мощность механизма анаэробного гликолиза предложено
оценивать с помощью упражнения, в котором предельная
продолжительность равна 30-60 с. Например, Вингейтский тест,
длительность которого 30 с. В этом случае также можно дать
иную интерпретацию, поскольку в 70-е годы не могли корректно
оценивать вклад анаэробного гликолиза в метаболические
затраты
испытуемого
при
выполнении
работы
с
околомаксимальной мощностью. Емкость анаэробного гликолиза
оценивалась по величине кислорода, который был потреблен
после выполнения требуемого тестового здания. Поскольку
потребление кислорода приходило в норму после часа
восстановления, то все избыточное потребление кислорода относят
к алактатному и анаэробному гликолитическому долгу. В этом
случае лактацидный долг оценивался в величину 16-20 л запроса
кислорода. Эти оценки противоречат величинам кислородного
запроса. Например, МАМ = 900 Вт, а мощность в Вингейтском
тесте составляет 80% от МАМ или 750 Вт., Если КПД=23%, то 75
Вт соответствует 1 л/мин потребления кислорода. Следовательно,
за 30 сек. человек должен был потребить 5 л кислорода — это кислородный запрос, он значительно меньше величины потребления
кислорода во время восстановления. Этот факт был обнаружен
итальянским ученым Р. Маргариа еще в 70-е годы. Именно он стал
утверждать, что емкость анаэробного механизма не может
превышать более 4-5 л кислородного эквивалента. В
представленном случае кислородный запрос обеспечивается
энергией молекул АТФ и КрФ на 2 л, потреблением кислорода за
время работы 1,8л, тогда на анаэробный гликолиз остается только
1,2 л. Заметим, что в случае наличии 100% окислительных
мышечных волокон в активных мышцах анаэробного гликолиза
вообще может не наблюдаться. следовательно, упражнения с
предельной продолжительностью 30-60 с позволяют оценить
скорее уровень аэробной подготовленности мышц, поскольку в
случае повышения аэробных возможностей мышц они меньше
закисляются,
57
при прочих равных условиях происходит рост средней мощности в данном задании, за счет поддержания мощности до
конца задания (30 или 60 с).
Аэробные возможности оценивают по мощности или величине максимального потребления кислорода. Этот показатель с 80-х годов подвергается серьезной критике, поскольку
на выборке спортсменов высокой квалификации практически
теряет информативность. Потребление кислорода, мощность
на уровне анаэробного порога являются более надежными и
информативными показателями, поскольку позволяют с
высокой точностью предсказывать спортивные достижения в
циклических видах спорта. Эффективность аэробного
механизма или КПД при работе на велоэргометре равен 2324% и не меняется, поэтому определение этого показателя
такая же бессмыслица, как и во всех других случаях. Емкость
аэробного механизма связана с запасами в мышцах гликогена
и капелек жира. Запаса этих веществ у обычных людей хватает
на 45-60 мин, а у спортсменов запасов может хватить на 1,5-3
часа (Физиология мышечной деятельности, 1982). Причем
при регулярном приеме углеводов по ходу выполнения упражнения продолжительность упражнения многократно возрастает, как, например, у лыжников или велосипедистов
(Алиханова Л.И., 1983). Следовательно, в спорте определение
емкости не имеет никакого смысла с точки зрения
успешности выступления спортсмена в соревнованиях,
длительность которого не превышает 30 мин.
Таким образом, определение у спортсмена мощности, эффективности и емкости биоэнергетических механизмов по методике Н.И. Волкова не учитывает физиологические особенности реакции организма на выполняемую физическую работу. Например, невозможность перехода молекул АТФ или КрФ
из одного мышечного волокна в другое, или из одной мышцы
в другую. Поэтому при выполнении упражнений с использованием локальных мышечных групп, например руками, оценки мощности, эффективности и емкости будут иными. Однако проблема локальной работоспособности у биоэнергетиков
пока не нашла интереса.
58
3.2. Критический анализ интерпретации данных
лабораторного тестирования
Тест 1. Проводится педалирование на велоэргометре с цепью
достижения максимальной работы за 30 с. Далее, в качестве основы
для интерпретации, взяты классические представления из учебников по
физиологии. Там пишется, что работа предельной интенсивности в 30 с
обеспечивается
на
90%
анаэробными
источниками
энергообеспечения и прежде всего анаэробным гликолизом.
Мощность 30 с предельной работы составляет около 60-80% МАМ.
Проверим эти представления на основе современной модели,
имитирующей срочные адаптационные процессы. Предположим, что
мощность составила 500 Вт, это с учетом к.п.д. работы на
велоэргометре 23% будет соответствовать 6,8 л/мин, а за 30 с — 3,4 л
кислорода. Известно (Волков Н.И., 1969, 1990), что на долю
алактатного долга приходится около 2,5 л, тогда 0,9 л долга должно
распределиться между аэробным гликолизом и анаэробным
гликолизом. Если в мышцах 50% окислительных мышечных волокон
и 50% гликолитических, то аэробные процессы должны обеспечить
11,45 л кислородного запроса и 0,45 л на анаэробный гликолиз.
Следовательно, доля анаэробного гликолиза составит не более чем
13%, а этот тест характеризует мощность анаэробного алактатного
механизма энергообеспечения, а также аэробного, поскольку чем
меньше закисляются мышцы, тем легче поддерживают мощность и
силу сокращения. Известно, что ионы водорода могут
присоединяться к активным центрам актина, в этом случае они
мешают работе ионов кальция и поперечные мостики между
актином и миозином не образуются, сила тяги начинает падать.
Следовательно, чем меньше образуется ионов водорода, тем легче
поддерживать силу сокращения мышц. Такая ситуация
складывается в случае, когда в ходе тренировочного процесса
происходит трансформация гликолитических мышечных волокон в
окислительные за счет увеличения массы митохондрий.
Таким образом, когда в публикациях встречается мнение, что
30 с предельная работа характеризует гликолитическую анаэробную
мощность, следует читать — алактатная и аэробная гликолитическая
мощность активных в упражнении мышц, в данном случае — ног.
59
Тест 2. В тесте с выполнением трех одноминутных
велоэргометрических
предельных
упражнений
с
одноминутными интервалами отдыха суммарную работу
решили обозвать показателем анаэробной гликолитической
емкости. Очевидно, что рост этого показателя может
происходить только в случае увеличения алактатной
мощности (МАМ) и аэробных возможностей мышц
(потребление кислорода на уровне АнП), поскольку рост
мощности
анаэробного
гликолитического
источника
энергообеспечения приводит к увеличению закисления
мышц, а значит к ускорению наступления утомления.
Таким образом, когда пишут о гликолитической анаэробной емкости надо понимать, что речь идет об алактатной и
аэробной мощности энергообеспечения активных в
упражнении мышц, в данном случае — ног.
Тест 3. В случае определения закисления крови после трех
одноминутных велоэргометрических тестов можно определить
показатель как частное отделения суммарной работы за 3 мин
на изменение закисления крови (DрН). Этот показатель обозвали анаэробной гликолитической эффективностью, однако,
смысл пересчета противоположный. Поскольку увеличение
степени закисления приводит к снижению показателя, и наоборот, увеличение аэробных возможностей — не только к увеличению работоспособности (числителя) и к меньшей степени закисления (DрН).
Таким образом, все три теста характеризуют одно и то же, а
именно уровень развития МАМ и аэробной мощности мышц
ног, другими словами, характеризуют локальную мышечную
работоспособность (выносливость).
Тест 4. С помощью ступенчатого теста и газоанализатора
можно определить величину максимального потребления кислорода или, по данным РWС170+30%, определить мощность,
близкую к мощности МПК. Этот показатель было принято определять как аэробная мощность. Очевидно, что это также ошибка интерпретации, поскольку величина потребления кислорода
на мощности МПК складывается из нескольких составляющих,
а именно: из потребления кислорода активными в данном упражнении скелетными мышцами, миокардом и дыхательными
мышцами, остальные ткани и органы потребляют кислорода
пренебрежимо мало. В связи с этим информативность показателя МПК исключительно низкая и не может на относительно
60
однородной выборке характеризовать аэробную подготовленность
спортсменов. Уже более 15 лет как стало известно, что наиболее
информативным
показателем
аэробных
возможностей
спортсменов является величина потребления кислорода, или
скорости, или мощности на уровне анаэробного порога.
Тест 5. Аэробная емкость определяется как продолжительность
выполнения упражнения критической мощности или МПК,
Очевидно, что это упражнение будет выполнять дольше тот спортсмен,
у которого потребление кислорода на уровне АнП будет ближе к
МПК. Например, стайеры имеют мощность АнП на уровне 70-90% от
мощности МПК. Следовательно, этот показатель характеризует
относительную величину мощности АнП.
Тест 6. В ступенчатом тесте можно определить зависимость
между потреблением кислорода и выполняемой мощностью. Этот
показатель называют аэробной эффективностью, однако, никакую
эффективность этот показатель не может продемонстрировать,
поскольку это отношение есть КПД работы на велоэргометре. КПД
работы на велоэргометре составляет 22-24% и не зависит ни от
спортивной специализации, ни от спортивной квалификации.
Поэтому показатель аэробной эффективности у некоторых
«специалистов» меняется только от массы спортсмена, поскольку
КПД делится на вес спортсмена.
Таким образом, все тесты, которые нашли применение в научных
исследованиях и практике получили некорректную интерпретацию.
Главный результат нашей интерпретации один все тесты
характеризуют или МАМ, или окислительное фосфорилирование
мышц ног (потребление кислорода на уровне АнП), или в каком-то
соотношении оба этих механизма энергообеспечения, другими
словами, локальную работоспособность мышц ног (локальную
выносливость).
3.3. Новые подходы для оценки физической
подготовленности спортсменов
Лабораторное тестирование
Для оценки работоспособности спортсмена необходимо
выполнить оценку степени влияния центрального фактора (работоспособность сердечно-сосудистой системы) и перифери61
ческого (сила, мощность, потребление кислорода отдельных
мышечных групп).
Мышечный аппарат. Физические свойства мышц определяются количеством мышечных волокон, а в каждом мышечном
волокне — количеством миофибрилл, АТФ-азной активностью
миозина, массой митохондриальной системы, запасами гликогена и жира. Запас молекул АТФ и КрФ обусловлен степенью
гипертрофии мышечного волокна.
Метод определения количества миофибрилл. Для
определения количества миофибрилл в данной мышечной
группе обычно измеряют их максимальную изометрическую
силу или максимальный вес, который они могут преодолеть.
Более удобно оценивать состояние мышц на приборе,
который используется и для оценки других характеристик
состояния атлета. Таким прибором является велоэргометр.
Максимальная алактатная мощность (МАМ) определяется
на велоэргометре по величине установленного сопротивления
(F, н) и максимальному темпу (R, 1/с), который достигается в
ходе спурта.
МАМ = F*S* R (Вт).
S — расстояние, которое проходит точка на окружности
маховика велоэргометра (у Монарха это расстояние составляет 6 м).
Обычно максимальный темп наблюдается на 4-7 с спурта.
Нагрузка подбирается такой, чтобы максимальный темп был
около 120-140 об/мин (0,45 - 0,50 1/с).
Вращение педалей можно выполнять ногами (сидя в седле) или руками. В первом случае дается оценка по терминологии ТиМФВ, скоростно-силовым возможностям мышц ног,
во втором — рук и туловища. На самом деле тесты следует использовать для косвенной оценки степени морфологических
перестроек в системах и органах тела спортсмена. В данном
случае абсолютная величина МАМ определяется количеством
миофибрилл и АТФ-азной активностью активных мышечных
волокон. Если тестирование выполняется повторно, то изменения будут связаны только с ростом количества миофибрилл,
поскольку АТФ-азная активность миозина - наследуемый
фактор.
Таким образом, контроль МАМ позволяет косвенно оценивать уровень силовой подготовленности мышц атлета или ко-
иичество миофибрилл в активных, в данном тесте, мышцах,
иначе говоря, локальную мышечную мощность.
Метод определения митохондриальной массы. Митохондрии
поглощают кислород, ионы водорода, АДФ, Ф, пируват или
жирные кислоты, выделяют углекислый газ, воду, АТФ. Если масса
митохондрий и фермента лактатдегидрогеназы сердечного типа
(ЛДГ-С) преобладают в мышечном волокне, то такое волокно
называют окислительным. В других мышечных подокнах
преобладают ферменты гликолиза и лактатдегидрогеназы
мышечного типа (ЛДГ-М), поэтому при их активации
разворачивается анаэробный гликолиз, а мышечные волокна
классифицируются как гликолитические.
Для определения мощности (массы) митохондриальной системы
активных мышц применяется ступенчатый тест. При педалировании
на велоэргометре с заданным темпом каждые 2-4 мин увеличивают
сопротивление. Увеличение сопротивления в заданных условиях
означает рекрутирование мышечных волокон от окислительных к
гликолитическим (точнее, двигательных единиц, иннервирующих
мышечные волокна различного мша). После рекрутирования всех
окислительных МВ начинают функционировать гликолитические
МВ, в крови начинают накапливаться продукты анаэробного
гликолиза — Н+ и СО2, которые стимулируют деятельность сердца и
органов дыхания, а также лактат. Этот момент определяется как
аэробный порог и по силе сопротивления можно судить о силовых
возможностях окислительных МВ, которые проявляются в аэробном
режиме
энергообеспечения.
Дальнейшее
увеличение
сопротивления (мощности) приводит к моменту нарушения
динамического равновесия, когда количество продуцируемого лактата
активными ГМВ становится больше его потребления в ОМВ. Этот
момент определяется как анаэробный порог, он характеризует
максима- льную мощность митохондриальной системы.
Таким образом, по величине потребления кислорода или мощности
на АнП можно судить о митохондриальной массе активных мышц, а
по сопротивлению на уровне АэП — о силе окислительных мышечных
волокон. При контроле состояния бегунов и велосипедистов
необходимо выполнять ступенчатый тест для мышц ног, а для
пловцов — мышц пояса верхних конечностей.
Ударный объем сердца. Сердце выполняет функцию
перекачивания крови. Его производительность зависит от
ударного
63
62
объема и частоты сокращений. Максимальный минутный
объем сердца наблюдается при работе ногами и достижении
180-190 уд/мин, а ударный объем — при ЧСС 120-150 уд/мин
(Физиология мышечной деятельности, 1982). В ходе тренировочного процесса возможно управление только величиной
ударного объема сердца (УОС), поэтому необходимо регулярно контролировать эту характеристику.
Для выполнения оценки УОС сначала вычисляют мощность
(педалирования на велоэргометре или скорость бега на
тредмилле), соответствующую ЧСС 170 уд/мин по следующей
формуле: М170 = М1 + (М2-М1) * (170 - ЧСС1)*(ЧСС2ЧСС1), где М1 — мощность первой нагрузки; М2 — мощность
второй нагрузки;
ЧСС1 — частота сердечных сокращений на первой нагрузке;
ЧСС2 — частота сердечных сокращений на второй нагрузке.
Коэффициент полезного действия (КПД) при педалировании
с темпом 60-90 об/мин составляет 19-24%, в среднем 23%. Это
дает основание к вычислению потребления кислорода по
мощности, демонстрируемой на велоэргометре:
ПК = М170/к , где к = 78 Вт/л02.
Знание величины потребления кислорода (Аулик И.В., 1990)
позволяет воспользоваться формулой В.Веvegard (1960,1963)
для оценки минутного объема сердца:
МОС = 5,9 * ПК + 4,36 (л/мин).
Если потребление кислорода было определено для ЧСС 170
уд/мин, то ударный объем сердца можно вычислить:
УОС = МОС/170.
Было замечено, что ударный объем сердца при работе руками, как правило, бывает меньше значения, регистрируемого
при тестировании ног.
Состояние эндокринной системы. Смысл физической подготовки заключается в изменении строения клеток. Процессом
синтеза управляют в клетках гормоны, путем воздействия на
ДНК. В частности, тестостерон и соматотропин стимулируют
синтез миофибрилл в мышечных волокнах. Тренер не может
прямо контролировать концентрацию гормонов в крови, это
требует специальной аппаратуры и препаратов, однако контроль за состоянием физической подготовленности (МАМ,
мощность АэП) позволяет судить о ходе адаптационных про-
цессов в железах эндокринной системы. Критерии здесь достаточно простые — изменения показателей состояния мышц. Эти
критерии особенно хорошо работают, когда ставится четкая задача
тренировочного процесса, например, увеличение силы медленных
мышечных волокон, тогда должно происходить увеличение
мощности на уровне АэП. Если рост величин показателей
наблюдается, то очевидно, что эндокринная система справляется с
заданными нагрузками. В случае ухудшения показателей и
самочувствия при реализации заданной тренировочной программы,
можно сделать вывод об отсутствии адекватного ответа со стороны
эндокринной системы.
3.4. Определение степени влияния
центрального или периферического
лимитирующего фактора
По результатам тестирования определяли производные показатели,
МПК, мощность на ЧСС 170 уд/мин и другие.
Пример экспериментальных данных представлен в табл. 1.
Таблица I. Сравнительная характеристика уровня функциональной
подготовленности борцов при выполнении тестирования ногами и руками
Показатели
Руки
Ноги X
Ноги 5
Руки X
120
1,69
18
0,25
54
0,76
12
0,17
135
180
2,53
14
26
0,36
105
65
0,91
11
14
0,20
155
685
9,64
230
3,23
16
31
0,43
28
0,39
125
584
8,22
165
2,32
12
28
0,39
23
1,42
260
3,66
30
0,42
190
2,67
24
0,33
5
Мощность, АЭП, Вт
Относительная
мощность АЭП, Вт/кг
ЧСС АЭП, Уд/мин
Мощность АнП, Вт
Относительная
мощность АЭП, Вт/кг
ЧСС АЭП, Уд/мин
МАМ, Вт
МАМ/масса, Вт/кг
Мощность ЧСС170, Вт
Отопительная
мощность
ЧСС 170, Вт/кг
Мощность МПК, Вт
Опюсительная
Мощность
МПК, Вт/кг
64
65
видах спорта, в которых для выполнения соревновательной деятельности требуется участие почти всей мышечной массы (лыжные гонки, плавание, академическая гребля, а также
борьба), может возникнуть ситуация, когда центральный
фактор, состояние сердечно-сосудистой системы, становится
лимитирующим. Для выявления этой ситуации были
проведены исследования мышц ног и рук у борцов (Рис.3).
УЕ,л/мин
ЧСС
50
100
150
200
Уд/мин
60
50
40
30
20
10
О
250
Рис. 3. Пример изменения ЧСС и легочной вентиляции при выполнении
ступенчатого теста руками и ногами
На рис. 3 видно, что у борца при работе руками и ногами
ЧСС изменяется на первых ступеньках одинаково, затем
кривая «ЧСС-мощность» при работе руками начинает
ускоренно двигаться вверх, одновременно с этим происходит
увеличение скорости легочной вентиляции. По этим
отклонениям был обнаружен аэробный порог для рук. Частота
сердечных сокращений у данного испытуемого изменялась
линейно с ростом мощ66
ности упражнения до уровня аэробного порога, а затем ЧСС нала
нарастать более быстро. Легочная вентиляция изменялась
криволинейно с ростом мощности. По первому излому на кривой
«легочная вентиляция — мощность» фиксировался аэробный порог,
по второму отклонению фиксировался анаэробный порог.
Анаэробный порог определялся также по моменту пересечения
кривой «легочная вентиляция — мощность» линии, изображенной на
рис. 3, как прямая, параллельная исходному направлению кривой
«легочная вентиляция - мощность». Очевидно, что первый отрезок
кривой «легочная вентиляция -мощность» характеризует
интенсивность дыхания при окислении преимущественно
внутримышечных жиров, при переходе на окисление углеводов
интенсивность дыхания растет, что и вызывает ускорение легочной
вентиляции. Третий участок кривой связан с еще большим
ускорением дыхания, что вызывается началом анаэробного гликолиза
в рекрутированных гликолитических МВ, появлением в крови ионов
водорода, освобождением из крови углекислого газа (эксцесс СО2).
Избыточный углекислый газ крови начинает действовать на
дыхательный центр, что и вызывает ускорение легочной
вентиляции (Физиология мышечной деятельности, 1982).
В ходе экспериментов (табл. 1) было показано, что аэробные
возможности мышц пояса верхних конечностей составляют 50-60%
от аэробных возможностей мышц ног. Примерно также соотносятся
мощности, которые демонстрировали испытуемые при достижении
ЧСС 170 уд/мин в случаях работы руками и ногами.
ЧСС на уровне АэП и АнП в случае работы руками также
оказалась ниже при сравнении с данными, полученными при работе
ногами. Поскольку ЧСС составила 105 - 155 уд/мин, то можно сделать
заключение, что возможности сердечно-сосудистой системы по
доставке кислорода к мышцам выше аэробных возможностей мышц,
участвующих в тесте.
Суммарная мощность мышц рук и ног примерно равна мощности,
которая наблюдалась (или могла наблюдаться) при достижении ЧСС
190 уд/мин (МПК).
Потенциальную возможность сердечно-сосудистой системы
следует определять по линии, связывающей «ЧСС и мощность». По
этой линии можно определить мощность и потребление кислорода в
момент достижения ЧСС 190 уд/мин. На рис. 3 этот
67
момент обозначен кружочком на пунктирной линии. Если бы
у спортсмена масса окислительных мышечных волокон была
бы большая, то связь между «ЧСС и мощностью» до ЧСС 190
уд/ мин оставалась бы линейной. В этом случае
работоспособность ССС достигла бы своего максимума. Этот
показатель можно обозвать как потенциально возможное
потребление кислорода мышцами — МПК потенциальное.
Столько кислорода может доставить ССС к мышцам без
излишней стимуляции сердца анаэробными метаболитами (Н+,
эксцессом С02).
Максимальная алактатная мощность при работе
руками была на 10-20% меньше, чем при работе ногами.
Таким образом, по результатам обследования можно
сделать следующие выводы:
—аэробные возможности мышц пояса верхних конечностей составляют 50-60% от аэробных способностей мышц ног;
—мощность сердечно-сосудистой системы по доставке кислорода к мышцам выше аэробных возможностей как мышц
пояса верхних конечностей, так и мышц ног.
3.5. Метод Соnсоni
Сопсоni с соав. предложил в 1982 г. непрямой и
неинвазивный метод определения анаэробного порога
посредством измерения ЧСС в ступенчатом тесте на
стадионе. Было обнаружено, что у квалифицированных
бегунов кривая связи «ЧСС- скорость бега» имеет
сигмовидную форму. Второй перелом на этой кривой
совпадал с моментом появления анаэробного порога, т.е. при
закислении крови до 4 мМ/л лактата.
В работе Р. Ноfmann et. а1. было обследовано 227 спортсменов мужчин различных видов спорта (возраст — 23 , 6+-4 г,
рост — 180,6+-6 см, масса-74,6+-8 кг). Все испытуемые
выполнили ступенчатый тест с амплитудой ступеньки 20 Вт,
длительностью по 60 с.
В результате оказалось, что все испытуемые были разделены на три группы. В первой группе (85,9% испытуемых) скорость прироста ЧСС после АнП уменьшалась, во второй
группе (6,2%) скорость увеличения ЧСС не изменялась, в
третьей группе(7,9%) скорость изменения ЧСС становилась
больше. По ЧСС, мощности, концентрации лактата
68
достоверных различий между группами не было обнаружено.
Однако анализ представленных в статье данных показал, что
АнП, фиксируемый по 4 мМ/л лактата, наблюдался в первой
группе на уровне 80% от МПК (отказа от работы), а во второй
и третьей группе на уровне 74% МПК. Следовательно, если
после наступления АнП в мышцах не остается мышечных
волокон для рекрутирования, то мышцы и кровь мало
закисляются, нет стимула для ускорения ЧСС. В том случае,
когда в мышце остается еще много нерекрутированных
гликолитических МВ, то закисление растет, появляется
эксцесс СО2, имеется стимул для роста ЧСС.
Таким образом, эффект Соnconi не является обязательным, и
изменение ЧСС связано с наличием рекрутирования гликолитических мышечных волокон, чем больше их рекрутируется,
тем больше закисление мышц и крови, тем больше нарастает
скорость изменения ЧСС.
3.6. Понятие - локальная мышечная
работоспособность
Анализ кривых индивидуальных или мировых рекордов
показывает, что во всех соревновательных упражнениях, выполняемых до 1 мин 30 с, т.е. до достижения максимальной
частоты сердечных сокращений, спортивные достижения определяются работоспособностью активных мышц. Центральное
звено - производительность ССС не имеет принципиального
значения. При выполнении соревновательных упражнений
большей длительности центральное звено может иметь
значение только в случае, когда порог анаэробного порога начинает приближаться к МПК потенциальному. На уровне высшего спортивного мастерства такая ситуация встречается часто.
В этом случае спортсмену надо обеспечить делятацию левого
желудочка сердца и после этого лимитирующим звеном будет
уже не «центральный», а «периферический» фактор.
Таким образом, локальная мышечная работоспособность (локальная выносливость) — это способность человека выполнять предельную мышечную работу при адекватном (избыточном) снабжении
ее кислородом или когда величина потребления кислорода не имеет
существенного значения для обеспечения заданной двигательной
активности.
Практически во всех случаях лимитирующим звеном в повышении спортивных достижений является локальная мышеч69
ная работоспособность, однако, проблема ее развития остается
вне внимания исследователей. Больше рассуждают об общей
работоспособности, общей алактатной, гликолитической и
аэробной мощности. Причем все рассуждения строятся в лучшем
случае на основе простейшей модели организма человека,
которая включает в себя пул молекул АТФ и три-четыре
механизма для их ресинтеза: креатинфосфатный, анаэробный
гликолитический (лактатный), аэробный гликолитический и
окисления жиров. В такой модели нет конкретных мышц, нет
мышечных волокон, «опущена» физиология с ее законами.
70
Глава 4
Локальная выносливость как
компонент физической
подготовленности спортсменов в
циклических видах спорта
В теории и методике физического воспитания и спорта различают общую региональную и локальную мышечную выносми кость. Классификация этих видов выносливости выполнена
по величине массы мышц, участвующих в работе. Причем величину массы мышц никто определять не умеет. Поэтому эту
классификацию нельзя принять и тем более практически использовать.
Бесспорно, с локальной выносливостью (ЛВ) можно связать
явления, характеризующие производительность нервномышечного аппарата [Алферова Т.В., 1990; Верхошанский
Ю.В., 1982, 1983; Платонов В.Н., Булатова М.М.,1992; Суслов
Ф.П., Гилязова В.Б., 1990] при физической работе статического
или динамического характера, когда активно так мало мышц,
что ЧСС практически не изменяется.
Применительно к циклическим локомоциям (при работе с
участием большой мышечной массы) это понятие стали применять сравнительно недавно. Наиболее подробно ЛВ как один из
основных
компонентов
специальной
физической
подготовленности спортсменов, тренирующих выносливость,
впервые была рассмотрена в монографиях Ю. В. Верхошанского,
вышедших в 1985 и 1988 гг. В них обобщен материал
многочисленных
исследований
средств
и
методов
целенаправленного воздействия на нервно-мышечный аппарат
с целью повышения спортивной результативности в ЦВС. Из его
работ следует, что, во-первых, тренировка исполнительного звена
имеет большее
71
значение для спортивного результата в ЦВС, чем
тренировка вегетативных обеспечивающих систем организма,
а во-вторых, требует существенно больше времени и сил. Тем
не менее можно отметить, что это утверждение не совсем
корректное,
поскольку
сначала
надо
выполнить
тестирование и обосновать, что периферическое звено
является лимитирующим.
Проблема развития локальной выносливости должна рассматриваться с двух взаимосвязанных сторон: а) развития
силовых способностей основных мышечных групп и б)
развития способности к длительному поддержанию высоких
или оптимальных усилий, из чего, собственно, и складывается
спортивный результат на всех дистанциях, на которых
существенное значение имеет такое физическое качество, как
выносливость. В данном аспекте к методике развития
локальной выносливости в ЦВС можно отнести применение
всех средств и методов, направленных на улучшение:
1. Силовых возможностей основных мышечных групп
спортсменов в различных вариантах их проявлений, а именно:
- максимальной силы в статическом или динамическом режимах;
- взрывной силы и других проявлений скоростно-силовых
возможностей;
- силовой выносливости в динамических циклических упражнениях, сходных по биомеханическим параметрам с соревновательной локомоцией.
2. Выносливости мышц, проявляемой в основной соревновательной локомоции при различной интенсивности работы
(от спринта до умеренной мощности).
Интерес к ЛВ как компоненту подготовленности спортсменов в ЦВС возник в связи с тем, что в последние десятилетия
стало очевидным исчерпание резервов экстенсивного пути
совершенствования подготовленности спортсменов за счет
наращивания общего объема нагрузки, что обусловлено
ограниченностью «валовых» резервов организма человека,
связанных главным образом с возможностью восполнения
энергетических и пластических ресурсов. Поэтому многие
специалисты сходятся во мнении, что путь дальнейшего
повышения спортивных результатов связан с поиском более
эффективных, более специфичных средств воздействия на
физическое состояние спортсменов. В качестве одного из
72
основных
направлений
часто
понимается
совершенствование методики силовой подготовки спортсменов
в ЦВС, так как неоднократно и во всех без исключения ЦВС
было показано, что рациональное применение средств
акцентированного воздействия на нервно-мышечный аппарат
может приводить к повышению спортивного результата,
поэтому правильный выбор средств силовой подготовки в
зависимости
от
направленности
и
величины
их
тренировочного воздействия, специфики техники движений и
режима работы мышц в данном виде локомоции является актуальной задачей теории и методики подготовки в ЦВС.
В то же время хорошо известно из практики и
многочисленных исследований, что сами по себе высокие
силовые возможности мышц не связаны, или даже имеют
отрицательную корреляцию, со спортивными результатами в
ЦВС, особенно на длинных дистанциях. Этот результат
очевиден, поскольку увеличение силы гликолитических
мышечных волокон, которые, например, на дистанциях,
длящихся более 2 минут, задействованы очень незначительно,
ведет к росту баластной массы тела. И связи с этим одной из
наиболее актуальных является проблема понимания сути
развития силовых возможностей мышц в основном
соревновательном упражнении.
По мнению специалистов, решение связанных с ней задач
подразумевает:
— определение рационального соотношения объемов
средств силовой направленности с другими средствами
подготовки, в частности — аэробной;
- определение оптимального распределения средств
силовой направленности в рамках одного занятия, микро-,
мезо- и макроциклов и многолетней подготовки спортсменов и
других средств, которые должны способствовать реализации
силовых способностей;
опряженное решение задач технической и специальной
силовой подготовки.
Мы же считаем, что первоочередной является проблема понимания физиологических, биохимических и биомеханических
основ силовой подготовки в ЦВС, другими словами, — теории
этого вопроса. Так как без этого, как показывает общение с
тренерами-практиками, делаются грубейшие ошибки в
организации тренировки конкретного спортсмена даже после
самого тщательного и детального объяснения плана силовой
73
подготовки. Кроме этого, становится практически
невозможным разобраться в сути или различиях всего
разнообразия существующих тренировочных средств и
методов, описанных в последующих разделах.
4.1. Средства и методы развития силовых
способностей в циклических видах спорта
В спортивной подготовке выделяют следующие методы
развития силы.По характеру работы мышц:
- изометрический характеризуется неизменным расстоянием между точками прикрепления мышцы в процессе напряжения, которое может быть различной величины относительно
максимальной произвольной силы (МПС);
- концентрический — мышца укорачивается с различной ско
ростью, зависящей от величины сопротивления;
- эксцентрический, в котором максимально активизированная мышца насильственно растягивается под воздействием
внешней силы;
- плиометрический (реверсивный) характеризуется быстрой
сменой эксцентрического и концентрического режимов работы мышц (например, отталкивание верх после спрыгивания с
возвышения);
- изокинетический - мышца сокращается с постоянной скоростью вне зависимости от величины ее напряжения или
силы тяги. Этот метод может быть реализован только на
специальных тренажерных устройствах;
- метод переменных сопротивлений также предполагает использование тренажеров, в которых величина сопротивления
меняется по определенному закону, зависящему, как правило,
от угла в суставе тренируемой конечности;
- статодинамический характеризуется остановкой в цикле
движения, во время которой мышца работает в
изометрическом режиме, т.е. представляет собой сочетание
изометрического и концентрического методов;
- изотонический, буквально, предполагает постоянную степень
напряжения мышцы, однако в естественных условиях такой
режим реализован быть не может, поэтому правильнее говорить
о квазиизотоническом режиме работы мышц и соответ74
ственно методе. При использовании этого метода движения
иьиюлняются в медленном темпе и по возможности плавно, без
расслабления мышц в граничных моментах фаз движения;
- скоростной метод отличается предельной скоростью разгона снаряда, массой тела или преодоления сопротивления 2060% от МПС;
—контрастный — разновидность предыдущего, но величина
сопротивления меняется по ходу движения;
—метод электростимуляции обычно используется в варианте
сочетания произвольного напряжения мышц и дополнительного раздражения брюшка или двигательного нерва мышцы.
По построению тренировки:
—повторных усилий - это циклическое выполнение повторных усилий с различным характером работы мышц и паузами
отдыха. Все циклические локомоции, выполняемые в т.н. «утяжеленных условиях», можно отнести к этому методу;
—максимальных усилий — является разновидностью метода
повторных усилий, предусматривающая упражнение с предельными весами или степенью напряжения мышц;
—повторно-серийный метод представляет собой сочетание серий подходов с удлиненным интервалом отдыха между сериями;
- интермедиарный представляет собой упражнение с небольшими весами, непредельным числом повторений при статодинамическом характере работы мышц, рекомендуется для юных
спортсменов;
- круговой метод предполагает работу на «станциях», на которых осуществляется тренировка или различных мышечных
групп, или происходит смена режима работы мышц, т.е. изменение направленности тренировочного воздействия.
Какие из этих методов наиболее часто используются в ЦВС и в
связи с какими целями силовой подготовки?
Анализ литературы показывает, что все из перечисленных
методов используются или рекомендованы к применению на
основании данных педагогических наблюдений или экспериментальных исследований. Однако основания и цели применения тех или иных методов различаются достаточно
существенно.
В наиболее общем виде, на наш взгляд, основания для применения силовых упражнений в ЦВС определены в работе
75
Ф.П. Суслова и В.Б. Гилязовой [1990, стр. 3]: «Повышение
силового компонента ... ведет к увеличению мощности рабочего усилия, формированию рациональной фазовой структуры движений, к оптимальному соотношению длины и частоты шагов. ... совершенствуются упругие и реактивные свойства мышц и их способность к рекуперации (возврату) механической энергии ..., что повышает экономичность функционирования мышечной системы.» Аналогичные взгляды
высказывают большинство специалистов.
Считается, что эти положительные сдвиги произойдут,
если в тренировке будет достигнуто улучшение:
—максимальной силы;
—взрывной силы;
—силовой выносливости.
Как должна быть построена тренировка, чтобы
применение перечисленных выше методов способствовало
улучшению компонентов силовой подготовленности?
По этому вопросу имеется обширнейшая литература.
Суммируя мнения специалистов и данные исследований,
можно представить следующую обобщенную картину
методики
применения
средств
развития
силовых
способностей в ЦВС.
Максимальная сила наиболее эффективно улучшается при
использовании изометрического, концентрического, эксцентрического режимов работы мышц, метода электростимуляции, применяемых по методу повторных максимальных усилий. Величина нагрузки (ВН) — 85-130% от МПС, количество
повторений (КП) в подходе 1-5, число подходов (ЧП) — 3-10,
интервал отдыха (ИО) между подходами — 3-5 мин. Если в тренировке стоит задача увеличения не только мышечной силы,
но и мышечной массы (гипертрофии мышечных волокон
(МВ), то эти методы и режимы мышц дополняются повторным и/или повторно-серийным методом приуменьшении ВН
до 70-85%, ИО между подходами до 30-120 с и увеличении КП
до 8-12, ИО между сериями — 5-10 мин. Тренировка может проводиться в самых различных вариантах и условиях, но в большинстве случаев используются тяжелые снаряды или специализированные тренажеры. Перечисленные методы должны
способствовать
повышению
частоты
разрядов
амотонейронов,
совершенствовать
способность
к
синхронизации работы отдельных двигательных единиц (Д Е)
мышцы и произвольной
76
мобилизации большего их числа, способствовать гипертрофии
мышечных волокон и совершенствовать координацию в работе
мышц синергистов и антагонистов.
Специалисты полагают, что взрывная сила будет улучшаться
при использовании плиометрического, скоростного, контрастного и изометрического режимов работы мышц, выполняемых чаще всего по методу максимальных усилий или
повторно-серийным методом. В первом случае: ВН — 85-130% от
МНС, КП в подходе 1-5, ЧП - 3-10, ИО 2-5 мин. Во втором: НИ
- 50-85%, КП - 4-30, ЧП, организованных в серии, 6-12, ИО
между сериями 5-10 мин. Наиболее распространены прыжконые
упражнения, отталкивания после прыжка в глубину,
«взрывные» упражнения с отягощениями, с высоким темпом
движений и т.п. Предполагается [см., например, Верхошанский
Ю.В., 1983], что в случае использования больших отягощений
совершенствуется взрывная сила, обеспечиваемая всеми
двигательными единицами мышц (ДЕ), если же отягощения
небольшие, то происходит совершенствование способности к
взрывным усилиям за счет работы, преимущественно быстрых
ДЕ. Однако существуют данные [Платонов В.Н., 1986], что порядок
рекрутирования ДЕ определяется только силой, но не скоростью
сокращения мышц. Считается, что большая и взрывная сила
достигается при лучшей синхронизации импульсов ДЕ,
«спайковой» организации этих импульсов, большей силе мышц,
большей прочности и лучших упругих свойствах соединительнотканных элементов опорно-двигательного аппарата (ОДА). Это
мысль появляется только в головах специалистов, не знакомых с
физиологией мышечной деятельности, поскольку синхронизация
электрических импульсов бессмысленна. Каждая ДЕ имеет свою
собственную максимальную частоту импульсации, при которой
наблюдается максимальная концентрация кальция в активных
мышечных волокнах, а значит сила сокращения.
Наибольшее внимание в ЦВС уделяется, традиционно,
силовой выносливости мышц, которая развивается при различных вариантах метода повторных усилий и кругового метода им
тренажерах и в «утяжеленных» условиях выполнения самой
локомоции во всех ЦВС. Силовая выносливость всегда
рассматривается в связи с производительностью основных
реакций энергообеспечения работы мышц. В зависимости от
длины
77
дистанции речь может идти о преимущественной связи силы с
выносливостью при работе анаэробного, аэробного или смешанного характера [ Платонов В. Н., 1984], поэтому методические характеристики тренировочного занятия варьируются: ВН
- 40-70%, длительность работы лежит в пределах от 12 с до 30
мин, ЧП — от 2 до 40, количество серий — от 1 до 12, паузы отдыха — от 10 с до 10 мин. При занятиях на тренажерах: 30-70%
МПС, КП - 30-200, ЧП - 3-10, ИО - 1-4.
Основным методическим требованием к совершенствованию силовой выносливости применительно к коротким дистанциям является увеличение мощности рабочего усилия в каждом цикле движений за счет такого подбора временных и амплитудных характеристик, при которых достигается наибольшая
мощность работы сократительного аппарата мышц [Платонов
В.Н., 1984]. Это требование реализуется примерно при 40% от
максимальной скорости ненагруженного сокращения мышцы,
поэтому в таких ЦВС, как велосипедный, легкоатлетический
спринт, плавание, скорость сокращения мышц при выполнении специальных упражнений ниже соревновательной, а в
гребле - выше.
Применительно к средним дистанциям, считается, что надо
добиваться наивысшей скорости накопления молочной кислоты и высоких значений ее концентрации в мышцах. Это требование может быть реализовано практически при соблюдении тех
же требований, что и в спринте, однако паузы расслабления
мышц делаются короче (для худшего снабжения мышц кислородом), а продолжительность работы увеличивается до предельной выраженности утомления в мышцах (болевые ощущения,
резкое снижение мощности сокращений и т.п.). В то же время
точка зрения, что тренировки, связанные с предельным накоплением молочной кислоты в мышцах, полезны для развития
выносливости на средних дистанциях, может быть подвергнута
сомнению (избыток и длительное пребывание в мышечных волокнах ионов водорода ведет к разрушению органелл).
Применительно к длинным дистанциям требуется максимальная интенсификация дыхательного ресинтеза АТФ в мышцах. Предполагается, что при применении упражнений для
развития силовой выносливости такие условия создаются при
работе в утяжеленных условиях, но только в тех случаях, когда
общая мощность не превышает уровня анаэробного порога.
78
4.2. Соотношение объемов средств развития
локальной выносливости в ЦВС
Выяснение этого вопроса оказалось наиболее сложным при
анализе как обобщающих работ, так и методических рекомендаций в различных видах спорта. Дело в том, что учет нагрузок в
ЦВС традиционно проводится или по километражу, преодоленному
спортсменом, или по времени (в часах), которое он затратил на тот
или иной вид тренировочной работы. Основные компоненты
локальной выносливости должны оцениваться по параметрам
скоростной, скоростно-силовой, силовой подготовки с
обязательным учетом того, какие мышцы задействуются, режима
работы мышц, числа подходов, интервалов отдыха и т.п. (см.
выше), с одной стороны, и объему работы в различных зонах
интенсивности - с другой. Однако в каких единицах можно
сравнить упражнения со штангой, которые широко применяются в гребле, коньках и велоспорте с занятиями в «залах сухого
плавания» у пловцов; спринтерский бег, прыжковые и СБУ у легкоатлетов с занятиями «ОФП» у лыжников или «спринтом» у
пловцов? Единственным критерием, который может иметь
ограниченную информативность для специалистов, знающих
содержание понятий, которые используются в разных видах
спорта (ОРУ, ОФП, СБУ, «специальная сила», «скоростносиловая подготовка», «силовая подготовка», «силовая
выносливость» и мн. др.) в том или ином ЦВС, является время,
затраченное на разные виды подготовки. Такой специалист,
проводя мысленную трансформацию термина в конкретные
параметры упражнения, может догадаться на что же именно
направленно воздействие данного упражнения в организме
человека, да и то только в том случае, если он обладает
необходимыми для этого биологическими знаниями. Однако
попытка раскрыть эти понятия в каждом из видов спорта только
на основании терминов, используемых в методической
литературе, привела нас к выводу, что в настоящее время
выполнить квалифицированно такой анализ не представляется
возможным, так как повсеместно описание упражнений и их
классификация идет по внешним (не существенным) признакам
без раскрытия внутреннего (существенного) содержания, под
которым следует понимать воздейдействие на те или иные
органеллы клеток, участвующих в выполнении или обеспечении
мышечной деятельности [Селуянов В.Н.
79
и др., 1991]. Однако такая практика, как правило, отсутствует
среди специалистов по теории спорта, которые, стараясь использовать понятные широкому кругу тренеров и спортсменов термины, пренебрегают тем самым научной строгостью. В связи с
этим мы с большим сожалением вынуждены пропустить рассмотрение одного из ключевых вопросов для теории спортивной подготовки — о соотношении нагрузок различной направленности. Относительно достоверно объемы таких нагрузок определены нами для легкоатлетического бега и приведены в последующих главах работы. Здесь приведем лишь наиболее общие
цифры, полученные нами при анализе подготовки в 6 основных
циклических видах спорта, согласно которым на развитие сократительных компонентов мышц, определяющих локальную
выносливость (без разделения на тренировку основных и неосновных мышечных групп и определения режима работы, в котором эти мышцы тренируются), затрачивается от 1,5 до 5 ч в
неделю. Больше всего - в гребле и плавании, меньше всего — в
беге. В эти цифры не входит время, затрачиваемое на развитие
силовой выносливости, под развитием которой понимается
очень широкий круг упражнений — от выпрыгивания со штангой на плечах до бега на коньках с парашютом и утяжеляющими
манжетами на ногах в легкой атлетике. Распределение нагрузок
в циклах подготовки приведено в последующих разделах.
4.3. Распределения средств развития локальной
выносливости в рамках одного занятия, микро-,
мезо- и макроциклов и многолетней подготовки
спортсменов
В подготовке спортсменов выделяют три уровня при построении целостной системы подготовки: микроуровень — построение отдельных тренировочных занятий и микроциклов:
мезоуровень — средние циклы (мезоцикл) и этапы подготовки;
макроуровень — большие циклы подготовки и многолетнюю
подготовку [Матвеев Л. П.. 1977].
От рационального распределения основных видов нагрузки, стимулирующих улучшение компонентов локальной выносливости, зависит эффективность накопления двигательного
потенциала и степень его реализации в соревновательном упражнении.
80
4.3.1. Построение тренировочного занятия
В
тренировочном
занятии
различают
вводноподготовительную, основную и заключительную части. По
величине нагрузки занятия делятся на основные и
дополнительные. По направленности применяемых средств и
методов — на занятия избирательной и комплексной
направленности [Матвеев Л.П., 1977].
При занятиях избирательной направленности применяются
средства и методы, воздействующие на какую-то одну или
смежные способности спортсмена. Экспериментально показано,
что в таких занятиях использование разнообразных средств
одной направленности позволяет выполнить больший объем
нагрузки при сохранении ее качественных параметров [Стеценко
Ю.Н., 1977].
В комплексном занятии основные рассматриваемые виды
нагрузки: 1) силовая, 2) скоростно-силовая, 3) на основные
биоэнергетические компоненты силовой выносливости рекомендуется распределять в следующих вариантах [Верхошанский
Ю.В., 1988;Озолин Н.Г, 1970; Платонов В.Н.,1984 ]:
1. Алактатная - гликолитическая - аэробная.
2. Скоростно - силовая - развитие выносливости.
3. Скоростная - развитие выносливости.
Такая принципиальная схема построения занятий с
небольшими
вариациями
вошла
в
большинство
проанализированных нами учебников и учебно-методических
пособий, поэтому большой неожиданностью явились данные
Ф.П. Суслова и В. Б. Гилязовой, 1990, проведших опрос ведущих
тренеров СССР по 6 основным циклическим видам спорта.
Заметим, характерный случай для эмпирического подхода,
когда мнение тренеров, как правило, плохо подготовленных в
области биохимии, физиологии, биомеханики и теории спорта,
предлагается как научный аргумент в споре и доказательстве
истины.
Было выявлено, что указанной схемы (в той ее части, где
определена последовательность силовой тренировки и
тренировки выносливости), придерживаются только в
плавании (сначала занятия в зале «сухого» плавания, затем - в
воде), несмотря на то, что выдающийся тренер пловцов и
признанный специалист в этом виде спорта Д. Каунсилмен
[1982] рекомендовал в начале массированное воздействие на
аэробные функции, а в конце занятия — нагрузки скоростносилового или
81
силового характера. Действительно, выносливость — ведущее
качество в ЦВС, поэтому, видимо, не лишено целесообразности развивать его в начале занятия, когда, как считается, например у культуристов [Вейдер Д., 1992, воздействие наиболее эффективно. Вероятно, поэтому во всех остальных ЦВС
вначале применяются упражнения для развития выносливости, а затем — силы. Видимо, современная практика внесла коррективы в устоявшиеся представления. Однако в отношении
упражнений для развития скоростно-силовых качеств большая
часть тренеров предпочитает их применение в первой половине
занятия и, как правило, сопряженно с алактатной или
гликолитической тренировкой [Суслов Ф.П., Гилязова В.Б.,
1990].
4.3.2. Построение микроцикла
Общие правила построения микроциклов, которые в той
или иной степени реализованы в большинстве ЦВС, сформулированы в известной серии работ В.Н. Платонова [1984-1997]
и сводятся к следующему:
1. Очередное занятие с большой нагрузкой должно планироваться на фазу суперкомпенсации от предыдущего.
Заметим, что за понятием суперкомпенсации ничего не имеется ввиду, в лучшем случае изменение массы гликогена в печени и в
мышцах, отсюда 2 тренировки с большой нагрузкой в неделю, а как
происходит суперкомпенсация миофибрилл, митохондрий, капилляров и др. никто не пишет и не учитывает.
2. На следующий день после применения большой нагрузки следует использовать дополнительное занятие принципиально другой направленности, что ускоряет восстановление.
Заметим, что из-за непонимания сути суперкомпенсации возникают мифы о влиянии каких-то мероприятий на ускорение восстановления, тогда как скорость восстановления гликогена зависит лишь от нормального питания, а миофибрилл — от достаточного приема протеинов животного происхождения и отсутствия «сбивающих факторов».
3. Смежное применение двух занятий со значительной нагрузкой, но разной направленности несущественно увеличивает время восстановления после первого занятия, поэтому
можно выполнить больший суммарный объем работы.
4. Наиболее быстро происходит восстановление после занятий скоростно-силовой и спринтерской направленности, за82
тем — гликолитической, дольше всего — до 5-7 суток после истощающих занятий - аэробной направленности. В соответствии
с этим следует планировать их количество и последовательность.
5. Сочетание двух разнонаправленных тренировочных занятий в день позволяет выполнить больший общий объем нагрузки, чем сочетание двух однонаправленных, поэтому перцы и
вариант более целесообразен.
При рассмотрении данных принципов следует учитывать, что
они разработаны на основании результатов, полученных на
пловцах при использовании специфических для них
тренировочных средств. В то же время существует достаточно
примеров того, что они или не соблюдаются, или имеют другие
временные рамки в различных видах спорта. Признано, например,
что после занятий силовой направленности восстановление
длится до одной недели [Озолин Н.Г., 1970]. Характер работы
мышц в других ЦВС может существенно отличаться от
плавания, это может привести к смене ведущих факторов
утомления и изменить сроки восстановления. Например,
очевидно, что в таких видах спорта как легкая атлетика, гребля,
конькобежный спорт упражнения скоростно-силовой и
скоростной направленности практически всегда предполагают
значительную долю эксцентрического режима работы мышц,
который является существенным повреждающим фактором в
отношении мышечной ткани (Прилуцкий Б.И., 1989; Newham
D.J. и др., 1987; Раu1, G.L., и др., 1989], чего не бывает в
тренировке пловцов, лыжников и, как правило, велосипедистов,
поэтому время восстановления после такого вида нагрузок может
существенно увеличиться. В беге существует также другая
особенность. Выполнение тренировки гликолитического
характера предполагает достаточно большой объем бега с
высокой интенсивностью по дорожке. Вероятно, в результате
сочетания механического фактора (ударные нагрузки),
химического фактора (накопление ионов водорода, свободных
радикалов) и предельной активизации деятельности симпатоадреналовой и глюкокортикоидной систем [ Виру А.Л., Кырге П.К.,
1983; Кассиль Г.Н. и др., 1978; Friden J. и др. 1983; Пшенникова
М.Г.,1986; Eston R.G. и др., 1994; Могеаu D. и др., 1995] такие
нагрузки считаются наиболее тяжелыми и их применение не
рекомендуется чаше 1 раза в неделю даже в соревновательном
периоде квалифицированных бегунов на сред83
ние дистанции [Легкая атлетика: Учебник для ИФК, 1989], а и
течение этой недели спортсмен практически не способен выполнять никакую другую нагрузку, кроме аэробного бега по мягкому грунту. И наоборот, современная практика тренировки к
ЦВС хорошо известна огромными объемами нагрузок, в частности аэробной направленности, которые применяются практически каждый день, включая соревновательный этап, поэтому приведенная длительность восстановления (5-7 суток) или
не соответствует действительности, или такие тренировки никто
не использует.
И последнее, самое серьезное замечание: рациональность
построения тренировки по рассматриваемым выше принципам
оценивалась по критерию большей или меньшей степени утомления, большего или меньшего объема тренировочных работ,
однако, очевидно, что единственным критерием в таких случаях может быть получаемый тренировочный эффект.
Анализ практики планирования микроциклов в различных
ЦВС показал [Озолин Н.Г., 1970], что при двухразовых тренировках упражнения силовой направленности применяются
чаще в первой половине дня, но обоснования для такого варианта построения тренировочного дня нет. В микроцикле в различных видах спорта одни и те же компоненты силовых способностей тренируются от 1 до 7 раз. Наиболее часто - в коньках, плавании и велоспорте. Наиболее редко (1-2 раза в неделю) — в беге.
4.3.3. Построение мезоцикла
Мезоцикл представляет собой средний уровень цикловой
структуры построения тренировочного процесса. Его длительность изменяется в пределах 3-6 недель. Различают втягивающие,
базовые,
контрольно-подготовительные,
предсоревновательные и соревновательные микроциклы
[Матвеев Л.П., 1977; Платонов В.Н., 1984].
В литературе практически отсутствуют сведения, позволяющие выявить специфику организации мезоцикла применительно к компонентам локальной выносливости. Имеются
только общие рекомендации применительно ко всему тренировочному процессу в целом.
В мезоцикл могут быть включены микроциклы комплексного или однонаправленного характера, воздействующие со
84
ответственно на разные или на какую-то одну сторону подготовленности спортсменов.
Но величине нагрузки различают мезоциклы, в которых
происходит суммирование (наложение) утомления от
микроцикла к микроциклу, сопровождающееся снижением
работоспособности, которая возрастает только после
применения разгрузочного микроцикла. Такие мезоциклы
применяются в подготовке квалифицированных спортсменов и
объясняются феноменом запаздывающей трансформации или
долговременным отставленным тренировочным эффектом
(ДОТЭ) [Верхошниский Ю.В., 1985]. В другом варианте может
быть запланировано постоянное возрастание подготовленности
от микроцикла к микроциклу. Однако наибольшее
распространение получил 4-недельный мезоцикл, в котором в
первый микроцикл запланирована большая нагрузка, во второй
— несколько меньшая, в третий — самая большая за мезоцикл, а
четвертый микроцикл является восстановительным.
4.3.4. Построение макроциклов
Основные принципы планирования макроцикла заложены
достаточно давно в трудах наших ведущих специалистов
[Зациорский В.М., 1966; Набатникова М.Я., 1975; Озолин Н.Г.,
1470; Платонов В.Н., 1984] и приняты в теории и методике
физического воспитания и спорта.
Например, в переходном периоде и начале подготовительного много внимания должно уделяться т.н. средствам ОФП
(Матвеев Л.П., 1977; Платонов В.Н., 1984]. Затем происходит
постепенное увеличение доли более специализированных
средств, способствующих становлению спортивной формы к
этапу основных стартов.
Теоретическое обоснование планирования макроцикла в
ЦВС также хорошо устоялось и может быть выражено следующим образом [Зациорский В.М., 1966, стр. 141-142]:
«...дыхательные возможности являются основой для развития
анаэробных, гликолитические - основой для развития
креатинфосфатного
механизма....
Последовательность
воспитания различных сторон выносливости (в тренировочном
цикле) должна быть такой: сначала дыхательные возможности
(«общая выносливость»), затем гликолитические и, наконец,
«алактатные» возможности.... Что касается отдельного занятия,
то здесь обыч85
но целесообразной бывает обратная последовательность». Эта
формула обосновывается тем, что при плохо развитых аэробных способностях спортсмен не сможет выполнить большой
объем гликолитической работы из-за медленной оплаты О2долга. Точно также при плохо развитых гликолитических возможностях скорость восстановления КрФ будет низкой и
спортсмен не сможет полноценно тренироваться.
До 80-х годов данная схема считалась общепризнанной.
Однако позже, в связи с увеличением общих объемов нагрузки в
ЦВС, этап «аэробной подготовки» начал проявлять негативные
стороны, которые можно свести к двум моментам [Платонов
В.Н., 1984]: 1) ухудшение здоровья спортсменов, выражающееся в симптомах ухудшения показателей работы ССС, почек, печени и иммунной системы [Дембо А. Г., 1980,1991; Волков В.Н., 1995; Левин М.Я., Хрущев СВ., 1991]; 2) снижение
спринтерских, скоростно-силовых и силовых способностей к
соревновательному этапу [Журбина А.Д., 1976; Зациорский
В.М., 1966; Набатникова М.Я., 1975], что стало тормозом в
достижении рекордных результатов, особенно на спринтерских и средних дистанциях. Именно это, на наш взгляд, явилось
стимулом к повышению интереса к проблемам локальной
выносливости в последние годы. И, в частности, к вопросам
планирования больших тренировочных циклов с учетом «интересов» мышечной системы.
Было предложено два основных варианта увеличения доли
упражнений силовой направленности в годичном цикле: 1) распределенный вариант, когда соответствующие средства достаточно
равномерно используются на протяжении всего года; 2) концентрированный вариант, когда планируются специальные этапы
силовой подготовки, на которых обеспечивается массированное тренирующее воздействие на организм [Верхошанский
Ю.В., 1985; Суслов Ф.П. и др.,1982].
Считается, что распределенный вариант больше подходит
спортсменам низкой и средней квалификации, т.к. «...распыление средств ... во времени не обеспечит существенного тренирующего воздействия на тот высокий уровень физической
подготовленности, на котором они находятся» [Верхошанский
Ю.В., 1988, стр. 297].
Концентрированное планирование имеет две основных
схемы. В первой, более распространенной, этап силовой и
скоро-
стно-силовой подготовки планируется на конец подготовительного и начало предсоревновательного этапов (при 2-3цикловом планировании) для ликвидации отрицательного
воздействия объемной тренировки на силовые показатели мышц
[Верхошанский Ю.В., 1985; Суслов Ф.П. и др., 1982]. Во второй
— на начало подготовительного, чтобы создать «запас» силовых
способностей, которые затем можно будет просто поддерживать
применением поддерживающей тренировки [Гетманец В.С.,
1987]. Применительно ко второму варианту существует мнение
[Верхошанский Ю. В., 1985], что должны четко разграничиваться
этапы применения нагрузки для развития мышечной силы и этап
с применением скоростных упражнений. Это объясняется
проявлением долговременного отставленного эффекта силовой
работы, концентрированное применение которой всегда
сопровождается снижением показателей выносливости и
скорости, которые повышаются на этапе «реализации» через 1-2
месяца.
При одноцикловом планировании (в стайерских видах — при
длинном соревновательном периоде) предлагалась схема с двумя
«блокам» силовой нагрузки [Верхошанский Ю.В., 1985].
Первый блок - в начале подготовительного периода, когда рекомендовано
применение
силовых
упражнений
общеразвиваюшего характера и второй блок — в конце
подготовительного периода, в котором следует применять
упражнения на «силовую выносливость», скоростно-силовой и
спринтерской направленности. Однако в другой части своей
работы [Верхошанский Ю.В., 1988, стр. 298] для бегунов на
длинные дистанции, учитывая специфику этих видов легкой
атлетики, Ю.В. Верхошанский рекомендует распределенный
вариант организации СФП в подготовительном периоде.
В то же время считается, что принципиальное решение
проблемы планирования макроцикла лежит в сопряженнопоследовательной организации нагрузок с различной
преимущественной направленностью. Такая организация
тренировки по мнению, Ю.В.Верхошанского (1985), реализует
принцип суперпозиции (когда эффект следующего этапа
целесообразно накладывается на эффект предыдущего) и
оптимальным
образом
учитывает
требование
преимущественного воздействия на нервно-мышечный аппарат
(т.е. — ЛВ, прим. наше). Смысл такой организации тренировки
заключается в последователь-
86
87
ном «введении в тренировку нагрузок с постепенно повышающейся силой и специфичностью их тренирующего воздействия
на организм» [ВерхошанскийЮ.В. 1988, стр. 284]. В то же время
этот способ предполагает знание того, какая нагрузка и как
должна накладываться на тот или иной эффект от предыдущей
работы. По логике цитируемого автора, все последующие нагрузки должны накладываться на отставленный эффект силовой тренировки, однако никак не интерпретируется явное противоречие с как будто бы признанным мнением, что «базовыми» в ЦВС являются аэробные способности, поэтому особый
интерес представляет изучение того, как на практике происходит планирование макроцикла, в частности в контексте улучшения компонентов локальной выносливости.
Наиболее представительной по этому вопросу является уже
цитированная работа Ф.П. Суслова и В.Б. Гилязовой [1990] .
На основе анкетного опроса ведущих тренеров СССР этими
учеными установлено, что в ЦВС используется как концентрированное, так и распределенное применение средств, направленных на совершенствование локальной выносливости. В
тех случаях, когда используется концентрированный способ,
максимальная сила развивается: в велосипеде, лыжах, коньках в начале подготовительного периода; в гребле — на 2-м базовом
этапе; в плавании — на 2-м базовом, в предсоревновательный и
соревновательный периоды; в беге — на 2-м базовом этапе и в
предсоревновательный период. Взрывная сила: в велосипеде,
гребле, плавании и беге - в предсоревновательный и соревновательный периоды; в коньках и лыжах — в подготовительный период. Силовая выносливость — в велосипеде, лыжах, гребле и плавании — круглогодично с 2-3-месячным перерывом в переходный период. В коньках — в подготовительном
и переходном периодах. В легкоатлетическом беге — на втором
базовом этапе, в предсоревновательный и соревновательный
периоды.
Примечателен вывод исследования, в котором было отмечено, что, по мнению ведущих тренеров, наименьшая ясность у
них имеется именно по вопросу организации силовой подготовки, которую они, тем не менее, считают одним из ключевых
вопросов подготовки в ЦВС.
4.4.
Реализация
компонентов
локальной
выносливости в основном соревновательном
упражнении
В абсолютном большинстве случаев специализированная
тренировка, направленная на совершенствование отдельных
компонентов локальной выносливости, предполагает использование упражнений, отличающихся по своей динамической и
кинематической структуре от соревновательного упражнения.
Это формирует двигательный навык, который может отрицательно сказаться на согласованности работы мышц, ухудшив тем самым экономичность работы в целостной
локомоции. В связи с этим спортивный результат может
снизиться даже при возросшем двигательном потенциале, т.е.
ухудшится
реализационная
эффективность
техники
[Биомеханика: Учебник для ин-ов физ. культ/Под редакцией
Д.Д. Донского, В.М. Зациорского., 1979; Зациорский В.М.,
1982]. Кроме этого, известно, что «техника как костюм, годится
лишь тому, на кого он сшит». Это образное выражение Д.Д.
Донского [1968] подчеркивает обусловленность техники
упражнений индивидуальными особенностями спортсменов,
в частности силой мышц и ее изменением в соответствии с
изменениями последней [Мякинченко Е.Б., 1983]. Однако
такая «сонастройка», являющаяся обязательным условием
экономичности техники, происходит,
во-первых,
не
автоматически, а во-вторых, требует определенного времени.
Поэтому при тренировке локальной выносливости, т.е. при
целенаправленном изменении состояния нервно-мышечного
аппарата, проблема реализации двигательного потенциала
является актуальной.
Целенаправленное изучение литературы по этому вопросу
позволило выявить только два методических подхода для обеспечения высокой реализационной эффективности техники:
- принцип сопряженного воздействия, согласующийся с
принципом динамического соответствия. Этот подход
предполагает такой подбор специальных упражнений, которые
были бы по возможности ближе по внутренней и внешней
структуре к соревновательным;
- использование сопряженно-последовательной организации
нагрузок (см. выше) в годичном цикле, которая предполагает
увеличение доли специфических средств (чаще использо-
88
89
вание самой локомоции с соревновательной интенсивностью)
по мере приближения к соревновательному этапу. В той или
иной форме использование этого подхода предлагалось всеми
ведущими специалистами в области спортивной тренировки.
В заключение этой главы хотелось бы подчеркнуть следующее .
Понятие «развитие локальной выносливости» в циклических видах спорта объединяет весь круг вопросов, связанных с
построением тренировочного процесса, направленного на совершенствование компонентов нервно-мышечной системы
спортсменов, определяющих результат в циклических видах
спорта.
К таким вопросам относят тренировку максимальной силы
мышц, скоростно-силовых способностей, силовой выносливости в связи с различными зонами интенсивности, в которых лежат соревновательные дистанции; проблемы планирования тренировочного процесса в различных циклах подготовки; проблему реализации двигательного потенциала спортсменов, возрастающего в результате тренировки локальной выносливости.
При анализе научно-методической литературы по обозначенным вопросам обращает на себя внимание прежде всего
противоречие между исключительно большим вниманием,
которое в последние 10-15 лет уделяется тренировке мышц в
ЦВС и крайне незначительным числом обобщающих работ по
этой проблеме. Среди которых можно выделить практически
только две монографии Ю. В. Верхошанского [1985, 1988] и ряд
наших работ [Мякинченко, 1997; Сарсания С. К., Селуянов
В. П., 1991; Селуянов В.Н., 1993, 1995]. В этих исследованиях
проблема развития Л В отчетливо поставлена, раскрыта ее актуальность, проведен анализ медико-биологических аспектов,
связанных с тренировкой мышц, и что самое, на наш взгляд,
существенное, на основе современного понимания биологических закономерностей функционирования нервно-мышечного аппарата намечены возможные способы построения тренировочного процесса с целью улучшения этого компонента
выносливости спортсменов.
Следует также отметить, что по отдельным проблемам тренировки мышечной системы человека в последние годы выполнено очень большое количество биологических (особенно
за рубежом) и педагогических (в основном в России) экспериментальных исследований. Однако их обобщение и реализа-
90
ция в виде относительно законченной концепции, на основе
которой можно было бы в дальнейшем создавать частные технологии тренировки в различных ЦВС, как нам представляется,
до настоящего времени выполнено не было. В связи с этим и
следующих главах предпринята попытка обобщить имеющиеся
данные и представить их в виде некоторой системы взглядов,
касающихся:
- значимости мышечных компонентов для выносливости в
циклических видах спорта;
- места тренировки ЛВ в системе подготовки спортсменов;
- лимитирующих факторов работоспособности в ЦВС, связанных с мышечной системой;
- оптимальных средств и методах тренировочных воздействий на мышечные компоненты, определяющие выносливость;
- вариант планирования тренировочного занятия, микро-,
мезо-, макроциклов и многолетней подготовки в ЦВС с точки
зрения улучшения Л В.
91
Глава 5
Факторы, лимитирующие
локальную выносливость в
циклических видах спорта
Передвижение спортсмена по дистанции с определенной
скоростью осуществляется за счет сократительной способности мышц. Передвижение с большей скоростью или более длительное время с целью достижения лучшего спортивного результата лимитируется в основном способностью мышц генерировать необходимое количество энергии. Снижение мощности сокращения мышц, несмотря на предельные волевые усилия, происходит, как принято считать [Моногаров В.Д., 1980,
1986; ЭэпикВ.А., Виру А.А., 1990; Gгееn H.J., 1987; Devis J.М.,
1995; Еnока R.М., 1992; Orr G.W. и др., 1982] в результате изменений, происходящих:
- или внутри мышечных волокон, основных для данной локомоции мышечных групп;
- или в результате неспособности ЦНС обеспечивать адекватную импульсацию с мотонейронных пулов этих мышечных групп.
— или нарушения синаптической передачи нервных импульсов на мышечные волокна и распространения возбуждения по волокну.
При относительно небольшой длительности циклического
упражнения (20 - 60 с) одной из основных причин утомления,
связанных с мышцами, считается снижение концентрации
КрФв БМВ [Grenhalf P.L.,1996].
При работе средней длительности (от 1 до 8-10 мин) таким
изменением является высокая степень накопления ионов водорода в мышцах и крови, приводящая к нарушению взаимодействия актиновых и миозиновых миофиламентов, деятельности митохондрий, замедлению анаэробного гликолиза.
92
При длительной работе (10 мин — 3-4 ч), утомление обычно
снизывают с понижением или исчерпанием запасов гликогена н
мышцах, что приводит к снижению мощности аэробного
реcинтеза
АТФ.
В
результате,
для
поддержания
среднедистанционной скорости спортсмен вынужден проявлять
предельные волевые усилия, мобилизуя все ресурсы организма.
Для предотвращения исчерпания жизненно важных веществ
ниже уровня, опасного для жизни, в организме автоматически
включаются
механизмы,
ограничивающие
дальнейшее
выполнение мышечной работы. Эти механизмы могут быть
локализованы:
—в самих мышцах, например — накопление ионов водорода;
—на уровне центральной нервной системы, например — накопление ГАМК или серотонина [Devis J.М., 1995], вторично
вызывающих нарушение в работе вегетативных систем обеспечения мышечной деятельности;
—в отделах нейро-гормональной системы, например — исчерпание пула катехоламинов;
—в миокарде, например — нарушение ионных процессов
(Виру А.А., 1983] и др.
Другими словами, в каждом конкретном случае лимитирующим фактором при преодолении соревновательной дистанции
могут быть как сами мышцы, так и другие системы организма.
Однако принципиальным моментом является то, что любые
формы проявления утомления связаны с недостаточной
способностью основных, для данной локомоции, мышечных
групп выполнять работу требуемой мощности и длительности, а
это, уже вторично, приводит к предельной мобилизации
регуляторных и обеспечивающих систем организма, вызывая в
отдельных случаях отказ от работы даже тогда, когда ресурсы
мышц еще не истрачены полностью. Это подтверждается, например, тем известным фактом, что более тренированные
спортсмены способны выполнить ту же работу с меньшими
проявлениями утомления или вообще без них.
Однако гораздо менее очевидным является решение вопроса о
том, что приводит к указанным изменениям в мышечных
клетках. Гипотетически, причиной этого может быть недостаточная функциональная мощность процессов, локализованных
как в самих мышцах (периферические факторы), так и в других
системах организма (ЦНС, ДС, ССС, гормональной и др., что —
так называемые центральные факторы).
93
Дискуссия по этой проблеме в научной литературе ведется
уже много десятилетий, однако окончательного решения еще
не получила.
В то же время это - ключевой вопрос, на который должна
ответить спортивная наука и от ответа на него зависит стратегия разработки средств и методов физической подготовки в
спорте.
От ответа на вопрос, что вызывает проявление указанных
признаков утомления, зависит выбор объекта, на который должно быть направлено основное тренировочное воздействие,
выбор средств и методов тренировки и все построения целостного тренировочного процесса.
На основе современных данных о физиологических и биохимических механизмах функционирования организма спортсмена можно сделать следующие выводы относительно отмеченных выше изменений в мышечной системе, приводящих к
проявлению признаков утомления:
—скорость исчерпания запасов фосфагенов в относительно
кратковременных упражнениях зависит от АТФ-азной активностимиозина [Greenhalf P.L. и др., 1996], концентрации КрФ
внутри мышечных волокон (МВ) [Яковлев Н.Н., 1983] и мощности других источников энергии, «экономящих» КрФ при
заданной мощности работы мышц (когда его концентрация
оказывается уже пониженной);
—скорость накопления ионов водорода внутри мышечной
ткани при заданной скорости ресинтеза АТФ в ходе реакций
анаэробного гликолиза и, следовательно, скорость их выхода в
кровь (с учетом изменения структуры мембранных белков, тормозящих выход МК при ее высокой концентрации) обратно
пропорционально зависит от мощности митохондриального
аппарата всех типов мышечных волокон [Bangsbo J., 1996] и
емкости внутриклеточных буферных систем [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988];
— скорость расхода углеводов мышц и печени при
заданной мощности работы мышц в длительных
упражнениях (до 2,5 часов) зависит от концентрации
субстратов и мощности митохондриального аппарата
мышечных волокон [Нагgгеаvеs М.,1989].
Таким образом, многие факторы, за счет которых можно
отдалить наступление утомления, локализованы непосред94
ственно в мышечных клетках и могут быть названы мышечными
компонентами, определяющими выносливость.
Однако один вопрос нуждается в специальном рассмотрении.
Дело в том, что в научной и научно-методической литературе имеются многочисленные указания на то, что при напряженной мышечной деятельности выше анаэробного порога,
мышцы попадают в гипоксические условия из-за неспособности
сердечно-сосудистой системы поставлять необходимое
количество кислорода, что и является причиной накопления
кислых продуктов метаболизма и снижения эффективности
работы митохондриального аппарата [Волков Н.И., 1969;
Колчинская А.З., 1973; Astrand Р.О., Rodahl К., 1970; Wasserman
К. и др., 1985]. Другими словами, если эта гипотеза верна, то
даже при высокой плотности митохондрий их функциональные
возможности при напряженной мышечной работе не будут
использоваться полностью в случае недостаточного снабжения
МВ кислородом. В этом случае следует очевидный вывод, что
лимитирующим фактором, по крайней мере на средних и
длинных дистанциях (время работы 2-15 минут), является
центральный фактор — производительность ССС.
В основе этих представлений лежат несколько хорошо известных фактов.
1. В условиях «in vitro», т.е. — «в пробирке», пируват восстанавливается до лактата только при отсутствии кислорода —
прямая пастеровская реакция [Мусил Я. и др., 1984]. Исходя
из этого сделан вывод, что накопление молочной кислоты в
мышцах обусловлено нехваткой кислорода.
2. Максимальное потребление кислорода человеком растет параллельно с увеличением мышечной массы, вовлеченной в работу. Однако это происходит до определенного предела, после которого дальнейший прирост МПК прекращается. Этот факт, полученный на нетренированных людях
[Astrand Р.О., Rodahl К., 1970], интерпретирован таким образом, что существует предел производительности ССС, ограничивающий МПК. В подтверждение этого установлено,
что способность мышц пропускать через себя кровь во много раз превосходит способность сердца перекачивать кровь.
Сердце может обеспечить только 1/3 мышц человека, поэтому при участии в работе большой мышечной массы часть
мышц переводится на «ограниченный кровоток» путем со95
кращения сфинктеров артериол [Saltin В., 1985]. О том же
говорит факт большего кровотока через мышцы при
работе одной ноги по сравнению с работой двумя ногами
на уровне МПК [Аrmstrong R..В. и др., 1987] .
3. Даже относительно небольшое снижение парциального
напряжения кислорода в атмосфере, снижающее насыщение
артериальной крови кислородом, ведет к уменьшению показателей МПК и анаэробного порога и ускорению продукции
Ла при той же нагрузке [Wasserman К. и др., 1985].
4. Нарушение кровотока и, следовательно, нарушение доставки кислорода к мышцам в результате статического или изотонического мышечного напряжения, или при укорочении
паузах расслабления в циклической работе, резко ускоряет на
копление Ла.
5. Максимальный кровоток (а значит, и доставка кислорода) в работающих мышцах конечностей при ступенчатой нагрузке достигается на уровне анаэробного порога, а затем —
падает. Это может объясняться невозможностью сердца обеспечить адекватное снабжение мышц кислородом при сверхпороговых нагрузках [Ю.М. Стойда, 1990].
6. При прочих равных условиях увеличение концентрации гемоглобина в крови (например, гемотрансфузия консервированной крови того же спортсмена) или увеличение скорости кровотока за счет увеличения сердечного выброса могут приводить к (6-15%) увеличению V0 2 А Н П и МПК
[Freedson P.S., 1981].
7. Любая врожденная или приобретенная функциональная
недостаточность
сердечной
мышцы
или
сосудов
сопровождается
выраженным
снижением
аэробной
производительности. В то же время, в противовес
отмеченным фактам известно cледующее:
1 .Доступность пирувата для лактатдегидрогеназы в условиях in vivo или in vitro приводит к образованию лактата в
присутствии кислорода [Gaesser G.A., Brooks G.A., 1984;
Holloszy J.O., 1996]. В мышечных волокнах всегда присутствует мышечная форма ЛДГ, активность которой превышает самую высокую отмеченную скорость производства
лактата [Голник Ф.Д., Германсен Л., 1982|, поэтому
образование лактата происходит всегда и количество
произведенного лактата является разницей между
скоростью продукции
96
пирувата и NАDН и скоростью потребления этих субстратов
митохондриями [Ваngsbо]., 1996].
2. Квалифицированные спортсмены имеют максимальные
значения потребления кислорода в том виде локомоции, в котором они тренируются [Fох Е.L., Маthews D. К., 1981; Withers R. Т.
и др., 1981]. При выполнении неспецифических для них
упражнений МПК ниже даже при большей мышечной массе,
участвующей в работе (например, у велосипедистов в беге). Следовательно, у тренированных лиц МПК зависит от способности работающих мышц потреблять кислород, а не от способно
сти ССС доставлять его к различным тканям организма.
3. У одних и тех же людей МПК, достигаемое в ступенчатом
тесте, меньше, чем МПК, достигаемое в тесте «удержание критической скорости» [Нill D.W. и др., 1997].
4. Рост спортивных результатов на уровне высшего спортивного мастерства происходит параллельно с ростом анаэробного порога, значение которого определяется мышечными факторами, а не ростом МПК, значение которого связано с произнодительностью сердца [см. обзор Верхошанский Ю.В., 1988].
5. Максимальное потребление кислорода мышцей – пропорционально массе митохондрий в этой мышце [Тау1ог С.
Р.,1987].
6. Если бы доставка кислорода в ткани являлась лимитирующим фактором, то улучшение тренированности сопровождапось бы повышением потребления кислорода при нагрузке
ниже МПК (но выше анаэробного порога), однако хорошо установлено, что потребление кислорода или не меняется, или
снижается [Холлоши Дж.О., 1982].
7. Кислород доставляется к мышцам с кровью, если бы кроноток лимитировал поступление кислорода к работающей
мышце, то с ростом тренированности кровоток при немаксимальной нагрузке возрастал, однако установлено обратное
[ Холлоши Дж.О., 1982]. При этом мышцы компенсируют
уменьшение кровотока повышенной экстракцией кислорода
|Карпман В.Л., Любина Б. Г., 1982], что напрямую связано с
периферическими факторами.
8. При улучшении выносливости в первую очередь совершенствуются механизмы перераспределения кровотока между активными и неактивными тканями, между основными и
неосновными мышцами [Мusch T.J. идр., 1987].
97
9. При гипероксии потребление кислорода мышцами не меняется, но количество крови, омывающее работающие мышцы, снижается [Ohlsson J. B.Wranne, 1986].
10. МП К отрицательно коррелирует с показателями кислородтранспортной системы крови и положительно - с тканевыми показателями утилизации кислорода в той же выборке
испытуемых, тренирующих выносливость. Видимо, существует возможность компенсации низких кислородтранснортных
показателей ССС путем улучшения мышечных звеньев транспорта кислорода к митохондриям за счет большей капилляризации и повышения концентрации миоглобина [Немировская
Т.Д. и др., 1993].
11. Концентрация миоглобина в мышцах одной ноги
повышалась при ее тренировке в гипобарических
условиях, но уменьшалась в мышцах другой ноги у тех же
испытуемых, тренирующихся в нормобарических условиях.
Это означает, что при работе в нормальных условиях мышцы
не испытывают гипоксического состояния [Теrrados N. и др.,
1990]. Это же подтверждается фактом повышения
концентрации
миоглобина
в
случае
анемии
[НемировскаяТ.Л., 1992].
12. При тренировке квалифицированных лыжников, сопровождающейся повышением МПК, активность миоглобинпероксидазы достоверно снизилась в медленных мышечных волокнах [Б.С. Шенкман, 1999].
13. Увеличение производительности сердца и связанного с
ней максимального МОК выше некоторого уровня, определяемого периферическими факторами, бессмысленно, так как
при этом увеличивается скорость кровотока через капилляры,
т.е. ниже оптимума сокращается транзитивное время нахождения крови в капиллярах мышечной ткани [Saltin B., 1985],
приводящее к неполной отдаче кислорода мышцам.
14. Квалифицированные спортсмены экстрагируют из кро
ви гораздо больший процент кислорода, чем новички [Карп
ман В.Л., 1994; Карпман В.Л., Любина Б.Г., 1982].
15. Образование МК в мышцах начинается при относительно высоких значениях парциального напряжения кислорода
в оттекающей от мышц крови [Saltin B., 1985]. Это
позволяет предполагать, что градиента парциального
напряжения кислорода в тканях и крови должно с избытком
хватать для адекватного снабжения мышц кислородом.
98
16. Об этом же свидетельствуют эксперименты с b-блокаторами, в которых показано [Карпман В.Л., Любина Б.Г., 1982],
что даже на уровне МПК имеется большой резерв увеличения
артериовенозной разницы по кислороду. Следовательно, парциальное напряжение кислорода в тканях и оттекающей крови может быть уменьшено еще больше без снижения интенсивности потребления кислорода этими тканями.
17. Показано, что вне зависимости от характера работы: ло
кальной, региональной или глобальной — потребление кислорода отдельно взятой мышцей или относительно небольшой
группой мышц растет и после начала продукции и выхода в
кровь МК [Аrmstrong R..В. и др., 1987]. Если бы потребление
кислорода митохондриями уменьшалось в результате его нехватки, то потребление кислорода всей мышцей также уменьшалось бы или как минимум стабилизировалось.
18. При математическом моделировании процессов диффузии кислорода внутрь мышечного волокна показано, что
даже при использовании модели Крога [Кrogh А.., 1918] без
учета «облегченного транспорта кислорода» миоглобином
диффузия кислорода становится лимитирующим фактором
при межкапиллярном расстоянии более 80цм [Schumacker
P.L., R.W.Samsel, 1989], однако в мышцах, особенно трениированных, такого большого межкапилярного расстояния не
бывает [Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта и Г. ТевсаТ. 3., 1996].
19. В тренированных мышцах митохондрии группируются
ближе к поверхности волокна [Неnriksson J.. и др.,
1986;Londraville R.L., Siddel B.D., 1990], а транспорт АТФ к
сократительным элементам осуществляется за счет КрФ-челнока»
[Gollnick P.D.,1986].
20. Использование техники быстрого замораживания позволило показать, что даже при максимальном потреблении кислорода мышцей, парциальное напряжение кислорода в любой
точке волокна составляет величину порядка 1,1 - 1,3 Тоrr, т.е.
значительно выше уровня, при котором поток кислорода
внутрь митохондрий оказывается (в состоянии покоя - 0,4-0,5
Тоrr) максимальным [Gnaiger Т. и др., 1997] и к тому же не
зависит от площади поперечного сечения волокна. Концентрация миоглобина также существенно выше критических
величин [Gayeski E.J., C.R.Honig, 1986].
99
Несмотря на полученные данные [Gnaiger Т. и др., 1997|,
что при увеличении степени стимуляции дыхания митохондрий со стороны АДФ, напряжение О2, при котором достигается максимальный поток кислорода внутрь митохондрий,
существенно повышается до величины 4-6 Тоrr, гипотеза о
критичности парциального напряжения О2 в притекающей
крови (т.е. о гипоксическом состоянии мышечных волокон
из-за неспособности ССС поставлять требуемое количество
кислорода) не может считаться доказанной, так как последние данные получены на клетках печени, в которых отсутствует миоглобин, осуществляющий «облегченную» диффузию кислорода в мышечных клетках. Кроме того, существуют
многочисленные данные об улучшении контроля дыхания
митохондрий при повышении аэробной мощности мышечных клеток [Немировская Т.Л., 1992; Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988].
Таким образом, все приведенные выше рассуждения и факты за и против привели нас к выводу, что гипотеза о ведущей
роли периферических факторов (т.е. локализованных в самих
мышцах) в развитии утомления мышц при преодолении дистанции является более обоснованной, чем «центральная» (в
частности, связанная с сердечно-сосудистой системой). В последние годы все чаще публикуются работы в поддержку этой
точки зрения [Булатова М.М., Платонов В.Н., 1996; Меерсон
Ф.З., 1978; Graham Т.Е., В.Saltin., 1989; Guezennec C.Y. и др,
1991,Мinotti J.D., Jonson E.C. и др., 1990].
В связи с этим в дальнейшем мы будем исходить из соображений, что для снижения вклада, привносимого мышечной
системой в утомлениt спортсмена на дистанции, объектом
тренировочных воздействий должны быть структурные и ферментативные белковые комплексы самих мышц, а не
морфоструктуры ССС, дыхательной системы, гормональной
системы, ЦНС и др.
Установив, таким образом, объект исследования — мышечные компоненты, определяющие выносливость, следует уточнить, что под этим подразумевается. Другими словами, уточним, какие факторы, связанные с мышечной системой спортсменов в ЦВС, определяют его двигательный потенциал. Для
этого воспользуемся приемом имитационного моделирования
100
процессов, происходящих в мышцах при преодолении
соревновательной дистанции.
Для выяснения факторов, которые определяют мышечные
компоненты выносливости спортсменов, рассмотрим процессы,
происходящие в мышцах при преодолении средней дистанции.
Для примера выберем такую интенсивность мышечной
работыты, которая имеет место на дистанциях с предельным
временем около 3 минут.
Этот выбор обусловлен тем, что в литературе достаточно
много экспериментальных данных, полученных при изучении
именно такой длительности работы. Кроме этого, большинство
сделанных выводов можно будет экстраполировать и на более
длинные, и на более короткие дистанции.
В качестве объекта наблюдения выберем условную мышцу
конечности, выполняющую основную нагрузку в какойнибудь циклической локомоции (например, двуглавая мышца
бедра в беге или четырехглавая — при педалировании).
Предположим, что композиция мышечных волокон в мышце,
определенная по АТФ-азной активности миозина, т.е.
обусловленная типом иннервации волокон, следующая: медленные мышечные волокна (ММВ) — 50%, быстрые
окислительные
МВ
(БоМВ)
—
25%,
быстрые
гликолитические (БгМВ) — 25%. Максимальную алактатную
мощность (МАМ) мышцы примем за 100%. Тогда с высокой
долей вероятности можно предполагать, что уровень
анаэробного порога (АнП) у этой мышцы будет около 30% от
МАМ, а критическая (соответствующая МПК для всего
организма) — 40% от МАМ. Следовательно, если МАМ при
педалировании на велоэргометре составляет около 700Вт, то
АнП у этого спортсмена будет 233Вт, а «критическая»
мощность — 280 Вт. Это вполне согласуется с реальными
цифрами для тренированных на выносливость спортсменовневелосипедистов,
полученных
в
ПНИЛ
РГАФК.
Среднедистанционная мощность работы мышц постоянна (за
исключением стартового разгона) и составляет около 50% от
МАМ. Эта цифра, как следует из расчетов энергозапроса,
выполненных Н.И. Волковым [1969 г.]|, также примерно
соответствует действительности. Пиковые значения усилий,
которые придется проявлять мышце и цикле движений,
предположим, будут равны 50% от мак101
симальной произвольной силы (МПС). Эти усилия примерно соответствуют тем, которые проявляет спортсмен при педалировании на велоэргометре с частотой 60 об/мин. Или в
беге, где пиковые значения больше, но длительность напряжения мышц относительно короче.
Задача спортсмена - показать наивысший результат, поэтому в конце дистанции он будет прикладывать максимальные волевые усилия, чтобы поддерживать оптимальную скорость передвижения, несмотря на высокую степень
утомления.
Среди других упрощений схемы, предположим, что в
ресинтезе АТФ принимают участие только три реакции:
креатинфосфокиназная (КФК-реакция), гликогенолиз и
гликолиз (аэробные и анаэробные), объединенные под одним
общим
названием
«гликолиз»
и
дыхательное
фосфорилирование. При этом другие возможные реакции
(например, миокиназная), как имеющие относительно
небольшое значение, приниматься во внимание не будут.
При естественной локомоции известно явление периодического чередования периодов наибольшей электрической
активности нескольких мышц-синергистов. Это дало основание для предположения о таком управлении активностью
мышц в длительном упражнении, при котором периодическое снижение их активности обеспечивает отдых по мере
прохождения дистанции [Моногаров В.Д., 1980]. В нашем
случае мы предполагаем, что синергисты отсутствуют, поэтому механическая работа выполняется только рассматриваемой мышцей и, следовательно, активность мышцы будет
определяться только логикой поддержания требуемой механической мощности без периодического выключения мышцы для «отдыха».
Проследим физиологические и биохимические процессы,
происходящие в мышце (локальный уровень) и на уровне всего организма (системный уровень) при преодолении соревновательной дистанции.
Для простоты мы абстрагируемся от морфологических, биомеханических, психологических, тактических и других факторов, которые, безусловно, могли бы повлиять на результативность спортсмена.
5.1. Схема физиологических и биохимических
процессов, происходящих в мышцах при
преодолении соревновательной дистанции
В основу схемы физиологических и биохимических процессов
в мышце положены представления о функциональной специализации различных типов мышечных волокон в скелетных
мышцах при выполнении физической работы, берущих начало с
классических исследований Неnneman (1965), и которые могут
быть выражены следующим образом:»... как у рыб, так и у
млекопитающих (в том числе и у человека — прим, наше) красные
волокна используются при легкой или умеренной работе, а белые
начинают функционировать либо тогда, когда при тяжелой
работе значительно возрастает приток возбуждающих импульсов
к мотонейронам, либо при утомлении красных волокон»
[Holloszy J.O., Booth F.W., 1976]. Данный способ функционирования нервно-мышечного аппарата у млекопитающих,
исключая человека, считается общепринятым, что подтверждено
большим количеством миографических исследований [Персон
Р.С., 1985;Мiyashita Y. и др., 1981; Shibata M. и др., 1997] и
исследованиями с изучением исчерпания энергетических субстратов при различном характере и мощности работы мышц
[Gollnick P. и др., 1974; Vollestad N.K., Blom PSC, 1985].
При разработке схемы мы принимали во внимание также
слелующие хорошо установленные факты.
1. При работе спринтерского характера (5-20 с — мощность, близкая МАМ) полного исчерпания запасов КрФ в мышце не
происходит [Nevill М.Е. и др., 1996], хотя может снижаться на 75%
[Hirvonen J. и др., 1987]. Это явление наблюдается при работе
максимальной интенсивности или электростимуляции мышц
длительностью 30-40 с [Greenhalf и др., 1996].
2. При работе любой интенсивности первые 10-15 с концентрация Ла в крови не возрастает [Голник Ф.Д., Германсен .П.,
1982].
3. Время достижения потреблением кислорода половины от
своего максимума в среднем - 30 с [Моrton R..Н., G.C.Gass,
1987], однако при интенсивной нагрузке - VО2 развертывается
быстрее [Волков Н.И., 1969].
4. При большей длительности работы до «отказа» и,
соответственно, меньшей интенсивности концентрация КрФ
в
102
103
конце работы оказывается тем выше, чем больше
длительность [Голник Ф.Д., Германсен Л., 1982]. Так,
например, при педалировании до истощения длительностью
77 минут [Sahlin К. и др.; 1997] концентрация КрФ
составляла 80% от исхода, при этом КрФ был полностью
исчерпан как в части ММВ, так и в БМВ. В то время как в
других волокнах всех типов КрФ был на уровне исхода.
5. При работе:
- 43% от МПК рекрутированы с самого начала 45% волокон;
-61% от МПК рекрутированы с самого начала 65% волокон;
- 90% от МПК рекрутированы с самого начала 95% волокон.
Даже в рамках одного типа волокон не все ДЕ участвуют в
работе и разница тем больше, чем выше порог ДЕ [Vollestad
N.K., Blom PCS, 1985].
6. При интенсивности работы 43% от МПК и длительности
60 минут гликоген истощается на 50% в ММВ, тогда как в БМВ
никаких изменений нет [Vollestad N.K., Blom PCS, 1985].
7. При интенсивности 61% от МПК сначала идет исчерпание в ММВ и незначительно в БоМВ, после 30 минут скорость
исчерпания гликогена сравнивается в БМВ и ММВ. Через 60
минут расход в ММВ - 75%, в БоМВ - 40%, в БгМВ - 22%
[Vollestad N.K., Blom PCS, 1985].
8. При интенсивности 90% в конце серии 3-4x10 минут расход гликогена:
Тип волокон
ММВ
БоМВ
БгМВ
Расход % от исхода
74
80
54
9. При физической нагрузке сначала возрастает кровоток в
медленных и быстрых окислительных МВ, а потом — в БгМВ
[Аrmstrong R.В. и др., 1987].
10. Скорость обновления сократительных белков зависит
от степени активности мышц и характера активности.
Тренировка с 70% от МПК приводит к обновлению тяжелых
цепей миозина во всех типах мышечных волокон.
Кратковременный бег
с интенсивностью 190% от МПК ускоряет обновление ТЦ толь
ко в БгМВ и БоМВ [Сээне Т.П., 1990].
11. Срочный эффект аэробной работы различной
мощности приводит к существенно различным изменениям
на уровне ультраструктуры (митохондрий, капилляров,
миофиламентов. СПР, запасов субстратов) мышечных
волокон различного типа [3агоруйкоГ.Е., 1990].
Условно разобьем всю дистанцию на 3 части: врабатывание,
квазиустойчивое состояние, финиш.
5.1.1. Врабатывание
Эту фазу условно ограничивают моментами старта и достижения потреблением О 2 устойчивого или квазиустойчивого
состояния [Коц Я.М., 1986].
Сразу со старта спортсмен развивает, как правило, почти
максимальную мощность, но поддерживает ее 2-7 с до
достижения среднедистанционной скорости. Пиковые значения
усилий, проявляемые мышцей, также приближаются к максимальным.
Таким образом, в связи с высокой величиной усилий в стартовом разгоне в работу сначала должны быть вовлечены большая
часть ДЕ, имеющихся в мышце.
Первая цепочка событий, которые произойдут в актированных
МВ (и быстрых, и медленных), это — выход ионов Са++ из СПР
Ю, взаимодействие миофиламентов Ю, понижение концентрации
АТФ.
Следствиями
этих
событий
будут
являться
многочисленные биохимические процессы. Наиболее значимыми с точки зрения изучаемого объекта будут следующие:
- под влиянием Na+, Са++ и других агентов (адреналин, ацетилхолин, АДФ, АМФ) в самом начале мышечного сокращения активируется фосфорилаза, запускающая первый этап гликолиза и гликогенолиза [Биохимия: Учебник для институтов
физ. культуры, 1986; Голник Ф.Д., Германсен Л., 1982];
- при появлении Са++ и АДФ активируется креатинфосфокиназа, запускающая реакцию перефосфорилирования КрФ и
АДФ с образованием АТФ и неорганического фосфата (Ф);
- появление Ф, Кр и снижение АТФ/АДФ снимают «блок»,
а NН4 и/или ц-АМФ активизирует второй ключевой фермент
гликогенолиза — фосфофруктокиназу и запускает «КрФ-челнок» [Gollnick Р.D., 1986], который немедленно активизирует
дыхание митохондрий, субстратами для которых служит пируват и свободные жирные кислоты.
Наиболее важным выводом из сказанного является то, что все
основные реакции энергообеспечения мышечного сокращения
активизируются практически одновременно с первых с
мышечной активности, хотя скорость и вклад этих реакций
будут быстро меняться по ходу работы.
105
104
В зависимости от вида локомоции (бег, плавание или велосипед, гребля) длительность стартового разгона будет изменяться от 2-3 с до 5-7 с . Как показывают прямые измерения
[Nevill М.Е. и др., 1996], расход КрФ за это время при максимальной или околомаксимальной работе может составить приблизительно 15-50% от исхода (в спринте —до 75% [Нirvonen J. и
др., 1987]). Это означает наличие и быструю активизацию в
мышечных волокнах всех факторов, активирующих ключевые
ферменты основных реакций энергообеспечения и обеспечивающих эти реакции субстратами. Однако известно, что на
уровне целостной мышцы основных признаков высокой активности гликолиза и гликогенолиза (например, накопление Ла) и
окислительного фосфорилирования (например, уменьшение
парциального давления кислорода в оттекающей от мышц крови) в первые с работы еще не наблюдается. Основная причина
этого [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры.
1986; Хочачка П., Дж. Семеро, 1988] — высокая скорость
креатинфосфокиназной реакции, обеспеченной субстратом,
которая с высокой эффективностью ресинтезирует АТФ.
Скорость же ресинтеза АТФ в ходе анаэробного гликолиза (в
БгМВ) и окислительного фосфорилирования (в ММВ и
БоМВ)
определяется
«успешностью»
протекания
креатинфосфокиназной реакции, а именно, несмотря на то,
что концентрация АДФ по мере продолжения работы
остается насыщающей для КФК, скорость этой реакции будет
постепенно снижаться в связи со снижением концентрации
КрФ [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988], при этом внутри
мышечного волокна будут создаваться факторы ускорения
других реакций энергообеспечения.
После стартового разгона мощность работы мышц и сила их
сокращения снижается, как мы предположили, до 50% соответственно от МАМ и МПС. Это означает снижение активирующего влияния моторной зоны коры на мотонейронные
пулы работающих мышц. Снижение активирующих стимулов
приводит к выключению наиболее высокопороговых быстрых
ДЕ из работы или как минимум к существенному снижению
частоты импульсации их мотонейронов. Это явление хорошо
показано в миографических исследованиях [Коц Я.М., 1986].
Какие мышечные волокна участвуют в создании тяги мышц и
каков характер их активности в начале дистанции, когда скорость передвижения уже стабилизировалась?
Наиболее вероятной представляется гипотеза, что для организма наиболее выгодно по возможности более полное использование малоутомляемых ММВ для генерации механической
энергии.
Однако можно ли обеспечить 50% от МАМ исключительно
медленными МВ, даже учитывая, что в начале дистанции в них
имеется еще достаточно самого мощного механизма ресинза АТФ —
креатинфосфата. Это предположение маловероятно, так как при
100%-ой силе не может быть обеспечена максимальная
механическая мощность волокна, которая определяется его
АТФ-азной активностью, а не наличием мощного механизма
ресинтеза АТФ.
Обратная ситуация также маловероятна - т.е. когда скорость
сокращения мышцы слишком высока для того, чтобы ММВ
могли внести существенный вклад в развиваемое усилие и работа
выполнялась бы в основном БоМВ. Так как это противоречит
данным сравнения максимальной скорости укорочения
изолированных ММВ и скорости их укорочения в реальных
локомоциях. Показано, например [Тураев В.Т., 1996], что даже
при максимальном темпе движений или скорости передвижения
ММВ вполне могут вносить существенный вклад в развитие
силы тяги мышц. Тем более это происходит при передвижении
на средних дистанциях.
Таким образом, наиболее вероятной может быть гипотеза, что
с ростом скорости передвижения биомеханика движений, и
частности, соотношение темпа и длины шагов, будет измениться
таким образом, чтобы скорость сокращения основных мышц как
можно дольше находилась в пределах зоны на кривой силаскорость, в которой наблюдается максимальная мощность
сокращения для ММВ. Так как в этой зоне, предположительно,
обеспечиваются условия для оптимального взаимодействия
актиновых и миозиновых миофиламентов ММВ, что выражается
не только в их максимальном вкладе в развитие силы тяги
мышц, но и в наиболее эффективном использовании их
метаболической энергии (наибольшем к.п.д. мышц) [
Платонов В.Н., Булатова М.М., 1992].
Следовательно, можно предположить, что в начале дистанции
ММВ вносят максимально возможный вклад в генерацию усилия
мышцы и практически все из них задействованы в работу, а
недостающая мощность и сила тяги целостной мышцы
107
106
обеспечивается подключением БоМВ и БгМВ с самого начала
работы [Vollestad N.K., Blom PCS,1985].
Относительно участия БоМВ и БгМВ в работе сделаем еще
одно допущение. В связи с тем что среди промежуточных по
размеру мотонейронов, иннервирующих БоМВ, есть мотонейроны с разным порогом возбуждения и частотой разряда, при
которой достигается гладкий тетанус, разделим БоМВ на две
группы: первая - работает в условиях, предположим, гладкого
тетануса и в МВ этой группы наблюдается максимальный энергозапрос; МВ второй - работают в условиях зубчатого тетануса
и скорость реакций ресинтеза АТФ в них не максимальны.
БгМВ задействованы в очень незначительном количестве и
существенного вклада в силу тяги мышц и продукцию лактата в
начале дистанции не вносят. Известно также, что креатинфосфокиназа и митохондриальные ферменты обладают большим химическим сродством к АДФ, чем ферменты гликолиза
[Хочачка П., Дж. Семеро, 1988], следовательно, этот фактор
тоже может вносить свой вклад в задержку формирования Ла в
начале работы.
Рассматривая схему биохимических процессов в мышце на
этой стадии дистанции, можно предположить, что в «отключившихся» после стартового разгона быстрых гликолитических
МВ вполне может идти частичное восстановление запасов
КрФ, утилизация небольшого количества образовавшегося
лактата, удаление ионов водорода. В медленных же МВ (ММВ)
и быстрых оксидативных МВ (БоМВ), которые, как отмечено,
на этом этапе дистанции несут основную нагрузку по перемещению спортсмена, энергия для актино-миозинового взаимодействия поставляется вначале в основном за счет расщепления КрФ. Параллельно снижению его концентрации возрастает скорость его ресинтеза за счет АТФ, ресинтезируемой в
митохондриях. Источником кислорода служит внутримышечный оксимиоглобин [Физиология человека / Под ред. Р.
Шмидта и Г. Тевса. - Т.З., 1996], кислород, растворенный в
саркоплазме, и кислород, высвобождаемый из гемоглобина
капиллярной крови. Два отмеченных выше фактора: 1) использование запасов КрФ в начале работы мышечного волокна; 2)
наличие резервов кислорода в мышцах и притекающей крови,
являются причиной постепенного (в течении 0,4 - 1,5 минут в
зависимости от мощности работы) возрастания потребления
108
кислорода мышцами, что и фиксируется в эксперименте. На
наш взгляд нет оснований категорически утверждать, что в начале физической работы мышцы тренированных спортсменов (у
которых, как можно предположить, имеется «хорошо отлаженный механизм» поставки кислорода от легких к митохондриям) попадают в гипоксические условия в результате существования некого «врожденного дефекта» ССС, называемого
«инерционностью».
Хотя
известны
факты
наличия
гипоксического состояния мышц даже в условиях покоя и на
любой стадии «кислородного каскада» [Колчинская А.З., 1973].
Тем не менее интерпретация процессов, происходящих в
мышцах в этой фазе, традиционно осуществляется [Биохимия:
Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Волков Н.И.,
1969; Мелихова М.А., 1992; Моногаров В.Д., 1980, 116] в свете
гипотезы о гипоксическом состоянии мышечной ткани, возникающей из-за «инерционности» системы доставки кислорода (рис. 4) к работающим мышцам, а именно, О2 запрос с
первых с работы оказывается высоким, а системы доставки
кислорода к работающим мышцам интенсифицируют свою
деятельность постепенно, поэтому возникает дефицит кислорода такой высокой степени, что это ограничивает скорость
выработки АТФ на митохондриях. Все дальнейшие процессы,
происходящие в мышцах, трактуются с этой точки зрения.
Время, мин
__VО2
.-.-. КрФ
Р'ис. 4. Динамика возрастания потребления кислорода (V02) и скорости
КФК-реакции в зависимости от предельного времени упражнения (по
/Волков И.И., 1964])
109
Однако, как уже отмечалось выше, анализ большого числа
проведенных отечественных и зарубежных исследований не
позволил обнаружить ни одной работы, в которой путем прямых
измерений или путем моделирования было бы показано, что: 1)
парциальное напряжение кислорода внутри мышечных волокон
(рО2) в начальный период работы любой мощности; 2) рО2 при
работе максимальной аэробной мощности; 3) рО, при работе
выше максимальной аэробной мощности у тренированных
спортсменов падает ниже критического для митохондрий уровня
(0,1-1 мм рт. ст. [Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта и
Г.Тевса. -Т.З., 1996]) или, что поток кислорода в митохондрии в
состоянии их максимальной активизации [Gnaiger T. и др.,
1997] ограничивает скорость выработки энергии при
парциальном напряжении О2 в 1-3 мм рт.ст., которое, как можно
предположить,
наиболее
типично
для
максимально
активированной мышцы. Это же можно сказать и для степени
насыщения миоглобина кислородом, высокое значение которой
свидетельствует о доступности кислорода для протекания
окислительно-восстановительных реакций в митохондриях. Так
как миоглобин является депо кислорода внутри мышечного
волокна, осуществляет «облегченную диффузию кислорода»
[Холлоши Дж.О., 1982] и степень насыщения которого не
должна снижаться, видимо, ниже 17-19%, что наблюдается в
некоторых участках сокращающегося волокна при максимальном потреблении кислорода этим волокном и соответствует напряжению кислорода 1 мм рт. ст. [Gayeski T.E.J.,
C.R.Honig 1986].
Хотя, разумеется, в связи с ускорением потребления кислорода
митохондриями его тканевое напряжение падает ниже уровня
покоя, что является совершенно необходимым приспособительным механизмом, который обуславливает увеличенный
градиент по кислороду между саркоплазмой МВ и капиллярной
кровью, т.е. ускоренную доставку кислорода внутрь МВ при учете
роли оксимиоглобина в качестве депо и переносчика О2
[Физиология человека/ Под ред. Р. Шмидта и Г.Тевса. -Т.З., 1996;
Gayeski T.E.J., C.R.Honig, 1986]. Следовательно, есть основания
говорить о наличии т.н. функциональной гипоксии, однако нет
никаких прямых или косвенных данных, свидетельствующих, что
степень такой тканевой гипоксии оказывается на- столько
высокой, что ограничивает скорость выработки
110
энергии в митохондриях. Это справедливо (при нормальном
парциальном напряжении 02 в атмосфере), по меньшей мере, и тех
случаях, когда:
—нет нарушений в системе микроциркуляции, как при
сосудистых заболеваниях;
—нет функциональной недостаточности сердечной мышцы,
вызванной, например, относительно небольшим (менее 3-3,5 см2)
«устьем» аорты [47];
- нет состояния полной детренированности сердечной
мышцы, которое может наблюдаться в экспериментах с гипокинезией или после продолжительной болезни;
— отсутствует ишемическая гипоксия, связанная с длительным
напряжением мышц или короткими паузами расслабления мышц.
Кроме того, гипотеза об «инерционности» ССС не согласуется с
тем, что при резком психоэмоциональном стрессе или в начале
мышечной работы предельной интенсивности [Волков I I . И., 1969],
все параметры деятельности ССС возрастают по гораздо более
крутому градиенту, чем в рассматриваемом примере. Представления
об «инерционности» ССС также просто противоречат здравому
смыслу — зачем организму в начале работы создавать себе трудности,
накапливая «дефицит» кислорода, а затем «напрягаться» для того,
чтобы его ликвидировать. Тем более, что существует механизм (см.
ниже) который вполне позволяет обойтись без этих проблем.
Правда, чтобы правильно интерпретировать сказанное, надо ясно
понимать разницу между «энергозапросом», т.е. запросом в АТФ и
«запросом кислорода», т.е. в количестве кислорода, которое способны использовать митохондрии при данном уровне стимуляции
тканевого дыхания и который, естественно, различается в разных
мышечных волокнах в зависимости от их активности, от их
метаболического профиля, в зависимости от стадии развертывания
внутриклеточных реакций энергообеспечения и т.д. Нам кажется,
что эти два понятия постоянно перепутываются.
В подтверждение высказанной мысли, что в период врабатывания
мышечные волокна не испытывают нехватки кислорода для
полноценного тканевого дыхания из-за «инерционности» ССС,
можно привести следующие расчеты.
При максимальной мощности работы мышц (например, в
спринтерском беге или тесте на велоэргометре) снижение на111
блюдаемой мощности начинается на 5-6 с работы (рис. 4), однако,
приблизительно до 8-10-й с человек еще способен поддерживать
практически максимальную мощность, после чего начинается ее
быстрое снижение [Волков Н.И., 1969; Nevill М.Е. и др., 1996].
Проведенные исследования со взятием биопсийных проб [Nevill
М.Е. и др., 1996] показали, что к этому моменту концентрация
КрФ снижается лишь на 50 - 55% (в мышце с 50% ММВ). В
более «быстрой» мышце, вероятно, может быть обнаружена более
низкая концентрация КрФ — до 75% [Greenhalf P.L.и др., 1987]),
что заведомо выше значений, фиксируемых в конце более
продолжительной работы [Greenhalf P.L. и др., 1996; Nevill М.Е.
и др., 1996] и выше критической величины (в среднем по
мышце), при которой энергии фосфагенов начинает не хватать для
обеспечения максимальной мощности и силы взаимодействия
миофиламентов [Greenhalf P.L. и др., 1996] . Для того чтобы
снять это противоречие примем во внимание следующие четыре
факта:
1) скорость расходования КрФ пропорциональна АТФ-азной активности миозина или креатинфосфокиназы [Хочачка
П., Дж. Семеро, 1988; Hirvonen J. и др., 1987; Greenhalf P.L. и
др., 1996], которые максимальны у быстрых гликолитических
мышечных волокон (БгМВ);
2) концентрация КрФ в целом пропорциональна массе сократительных белков мышц (актина), хотя и может несколько
увеличиваться при тренировке [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Яковлев Н.Н., 1983];
3) относительная сила быстрых и медленных МВ в мышце,
или не различается [Биохимия: Учебник для институтов
физ.культуры, 1986], или на 10-30% выше у БМВ. С учетом п. 2,
это означает, что запасы КрФ в быстрых и медленных МВ
различаются в предельном случае не более чем на 40% (в
среднем 10-30%) [Greenhalf P.L. и др., 1996; Nevill М.Е. и др.,
1996];
4) соотношение АТФ-азной активности миозина у ММВ и
БгМВ определено как 1 : 3-4 [Биохимия: Учебник для инсти
тутов физ. культуры, 1986] (реально скорость расхода КрФ в
ММВ медленнее, чем в БМВ только в 2-3 раза и это соотношение
зависит от времени после начала максимальной работы
[Greenhalf P.L. и др., 1996; Nevill М.Е. и др., 1996]).
Из приведенных данных следует очень существенный для
предмета нашего исследования вывод — время снижения концентрации КрФ до критического уровня зависит от АТФ-азной
активности миозина и активности КФК, поэтому если при
максимальной мощности волокон запасов этого субстрата в
БгМ В хватает на 5-6 с [Hirvonen J. и др., 1987] (хотя реально
скорость КФК реакции начинает снижаться уже со второй с
максимальных тетанических сокращений [Greenhalf P.L. и др.,
1996], то в ММВ его запасов должно хватать на 15-20 с. Этот вывод
в целом подтверждается известной схемой Н.И. Волкова [1964] о
динамике вклада КФК-реакции в энергообеспечение мышечной
работы и данными электростимуляции мышц (когда расход
субстрата идет с максимальной скоростью во всех типах МВ) (рис. 5)
[Greenhalf P.L. и др., 1996].
Однако при интерпретации данных рис. 5 следует учитывать
различную длительность активных и пассивных фаз в реальных
локомоциях и при электростимуляции. Другими словами, начало
существенного снижения максимальной мощности около 8-12-й с
работы связано с исчерпанием КрФ главным образом в БгМВ, в то
время как в ММВ, у которых активность АТФ-азы ниже, а запасов
КрФ не намного ниже (на 10-30% - см. выше), концентрации КрФ
должно вполне хватать для обеспечения достаточно высокой
мощности работы этих волокон в течении 15-20 с, даже без
привлечения дополнительных источников АТФ, которыми являются
гликолиз и окислительное фосфорилирование.
О с.
10 с. Время стимуляции ( с )
Рис. 5. Изометрическая сила, АТФ и
20 с.
КРФ в медленных (ММВ) и быст-
Изометр. сипа
ры (БМВ) мышечных волокнах в течении 20 с интенсивной электрической
стимуляции( 1 , 6 с/1,6 с;50Гц)[Greenhalf P.L. и др., 1996]
113
Обратим внимание, что эти цифры приведены для мышечной
работы «спринтерского» вида. Однако для нашего примера (50% от
МАМ) требуется коррекция. По данным И.М. Козлова [Физиология мышечной деятельности, 1982], длительность активности основных мышечных групп в спринтерском беге (250-280
шаг/мин) составляет 50-80% времени от длительности бегового
цикла. В то время как при сопоставимой с нашим примером интенсивности бега (200 шаг/мин) эта длительность составляет только
30-50% от длительности цикла. Это означает, что время
гладкотетанической активности рекрутированных волокон в беге
на средние дистанции будет меньше на 40-60%, чем в спринте. В
других локомоциях, вероятно, сохраняется та же тенденция, хотя
могут быть количестве иные различия. Следовательно, применительно к ММВ и БоМВ, рекрутированным с самого начала в нашем
примере, скорость исчерпания КрФ (с учетом нелинейной
зависимости между запасами КрФ и скоростью ресинтеза АТФ)
увеличится на те же 40-60% и составит, например для ММВ, цифру
порядка 25-35 с. Следовательно, в течение этого времени ММВ не
будут испытывать дефицита энергии (с допущением о том, что
скорость КФК-реакции достаточна для компенсации разницы
между запросом и ресинтезом АТФ в гликолизе и дыхательном
фосфорилировании) для актино-миозинового взаимодействия.
Доказательством вышесказанного являются прежде всего
данные Н.И. Волкова (1969) (рис. 6) о зависимости величины
0
2
Д
О
Л
Г
(
Л
*»
__-_
—.
Алактаный О2-долг .. •—- Лактатный О2-долг1
)
Рис. 6. Значения алактатного (кружочек) и лактацидного
«кислородного долга»(квадратик)\ одной и той же группы бегунов в
зависимости от длительности бега «на результат» [Волков Н.И., 1969]
114
алактатной фракции О2-долга от предельного времени работы.
Хорошо видно, что при длительности работы 23 с (бег на 200
м) алактатный О2-долг не максимален. Однако при длительности
37с (бег на 300 м) и выше эта фракция максимальна и
не
меняется с увеличением длительности работы. Следовательно,
можно предположить, что алактатный О2-долг достигает
максимума приблизительно в диапазоне 25-35 с. Так как два
основных компонента алактатного О2-долга — КрФ и
оксимиоглобин
исчерпываются
параллельно,
а
не
последовательно, то указанное время ( в среднем 30 с) - это
максимальное время работы (с предельной интенсивностью),
когда в мышцах имеются запасы КрФ. Причем, принимая во
внимание АТФ-азную и КФК-активность БМВ и ММВ, логично
предположить, что дольше всего запасы КрФ сохраняются в ММВ
(с учетом постоянного ресинтеза АТФ в ходе окислительного
фосфорилирования). Это же подтверждается данными рис. 5.
Таким образом, в течение по крайней мере 25-30 с ММВ
могли бы работать вообще без доступа кислорода, используя
КФК-реакцию и оксимиоглобин в качестве источников, обеспечивающих ресинтез АТФ. Конечно, при этом градиент снижения
мощности был бы значительно выше из-за снижения скорости
КфК-реакции в связи со снижением концентрации КрФ.
Если приведенные рассуждения верны, то, во-первых, это
объясняет, почему концентрация КрФ в конце спринтерского бега
(10-20 с) не падает до 10-20%, как при электростимуляции до
утомления в течение 30 с [Greenhalf P.L. и др., 1996] или как при
циклической работе длительностью 30 с и более |Nevil М.Е. и др.,
1996], а во-вторых, это является еще одним доводом в пользу того,
что за 30-40 с врабатывания мышцы (по крайней мере ММВ, в
которых высока концентрация миоглобина — резерва кислорода,
роль которого хорошо продемонстрирована в экспериментах по
сокращению мышц в нормальных и ишемических условиях
[Greenhalf P.L. и др., 1996]) не испытывают нехватки энергии изза «инерционности» ССС. То есть, по-видимому, не случайно
длительность двух процессов: 1) постепенного снижения КрФ в
ММВ и 2) нарастания VO2, до порогового уровня (рис. 4)
приблизительно совпадают и подтверждаются расчетами [308,
Nevil М.Е. и др., 1996], что
115
при спринтерском педалировании «во-всю» в течении 30 с 3040 % энергии вырабатывается за счет аэробных источников.
Единственными экспериментальными данными, которые
могли бы свидетельствовать в пользу гипотезы о недостаточном снабжении мышц кислородом в начальный период мышечной работы, могли бы быть следующие. Это:
—повышенная концентрация лактата в первые 5-10 мин
работы на уровне или немного выше анаэробного порога
[Ноlloszy J.O., 1996; Ruzко Н. и др., 1986]. Показано, что по мере
продолжения работы, концентрация Ла может снижаться [ Вол ков Н.И., 1969; Ноlloszy J.O., 1996];
—существенно более низкие значения КрФ в мышце на 2й минуте работы с предельной длительностью 20 минут, по
сравнению с 5-й минутой этого же упражнения [Платонов В. Н.,
1997].
Однако, как и в других случаях, без прямых измерений внутриклеточного напряжения кислорода или концентрации
оксимиоглобина эти примеры не являются достаточно
убедительными.
Так, причиной небольшого повышенного выделения лактата и
снижения КрФ может быть все тот же стартовый разгон.
Произведем несложные расчеты. Например, используя данные
Н.И. Волкова [Волков Н.И., 1969] по избыточному энергорасходу в начале бега со скоростью 5,2 м/с, полученные на основе
расчета калорического эквивалента продукции Ла, можно получить цифру порядка 420-450 «избыточных» калорий для человека массой 70 кг. Используя же формулы элементарной
физики, получаем, что для разгона тела массы 70 кг до скорости
5,2 м/с необходимо затратить 237 кал. Учитывая, что механическая эффективность выполнения физической работы человеком редко превышает 25%, получаем цифру необходимых
энергозатрат для разгона спортсмена в 948 калорий, которая
существенно превышает полученные в эксперименте 420-450
кал. Вероятно, что недостающие калории «скрыты» в алактатной
и лактацидной фракциях кислородного долга. Сюда же можно
прибавить:
— возможную пониженную эффективность работы мышц в
начале работы, когда их температура не превышает уровня покоя;
116
- известный факт, что в метаболизме лактата участвуют
миокард и дыхательные мышцы, которые в первую мин работы еще не начали потреблять «свою долю» лактата и поэтому
может накапливаться его «излишек» в крови;
- начало работы сопровождается, как правило, повышен
ным выбросом катехоламинов, что вполне может привести к
повышению (относительно последующего устойчивого состояния) продукции лактата через активизацию аденилатциклазы,
вызывающую накопление ц-АМФ и прямое действие на
фосфорилазу и фосфофруктокиназу;
- и, наконец, наиболее существенное — в подробном обзоре
Ноlloszy [Ноlloszy J.O., 1996, с. 6-7] рассматривается недавно открытое
явление «реверсивной активизации фосфорилазы ионами Са++».
Смысл его в том, что в начале продолжительного упражнения
действительно имеет место активизация фос-форилазы ионами Са++,
что, как известно, является пусковым моментом гликолиза в начале
работы. Причем получено, что в этом случае происходит избыточная
продукции Ла выше величины, необходимой для удовлетворения
реального энергозапроса МВ. Однако через несколько минут
происходит «реверсия активизации», выражающаяся в прекращении
активизации
фосфорилазы
ионами
Са++,
несмотря
на
продолжающуюся сократительную активность и отсутствие каких
бы то ни было признаков утомления. Одним из результатов этого,
как предполагают авторы, является увеличение доли окисляемых
жиров (не очевидно, что при работе на уровне анаэробного порога и
выше этот механизм может функционировать — прим. нише), а
биологический смысл — сначала ускоренное обеспечение
митохондрий пируватом, а затем — «экономия углеводов».
Таким образом, кроме формального умозаключения что: «Если
потребление кислорода еще не возросло, а мощность работы уже
высокая, то кислорода должно не хватать,» — никаких других
оснований для вывода о дефиците кислорода для нормального
функционирования митохондрий в начале работы найти не удалось.
В заключение этого отступления отметим, что в настоящее время
нельзя точно оценить, какую долю в утомление спортсменов вносит
постепенное ускорение потребления О2 мышцами и вносит ли
вообще, однако, достаточно определенно
117
можно утверждать, что большая или меньшая скорость нарастания потребления О2 мышцами зависит в основном от периферических, а не центральных факторов [Физиология человека /
Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. — Т.З., 1996] и, следовательно,
совершенствуется в процессе тренировки совместно с
последними.
В подтверждение этого можно привести следующее: во-первых,
увеличение МОК (доставка О2 кровью) является функцией
периферического сопротивления — он возрастает, когда падает
периферическое сопротивление в результате «опережающего
расширения сосудов» под воздействием активизирующейся
симпатической системы и местных метаболических реакций
[Физиология человека /Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - Т.З.,
1996; Saltin В., 1985] и выходящего из синапсов двигательных
нервов ацетилхолина; а во-вторых, существует явление
«коиннервации», когда двигательные реакции и соответствующие им вегетативные изменения «запускаются» корой
одновременно, т. е. они точно «подогнаны» друг другу во времени. Причем эти сочетанные приспособительные реакции в
начале мышечной работы предшествуют запланированному
действию, т.е. являются «опережающими реакциями» [Физиология человека [ Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. — Т.З., 1996]
Таким образом, имеются основания не привлекать гипотезу о
неадекватности снабжения мышц кислородом в период
врабатывания (т.е. идеологию, основанную на прямой и обратной пастеровской реакции) к объяснению процессов, происходящих в мышечных волокнах. Точно также нет никаких
оснований утверждать, что такие явления имеют место и в период квазиустойчивого состояния, когда, с одной стороны,
потребление кислорода близко к максимуму, а с другой - явления утомления продолжают нарастать (см. ниже).
Продолжим рассмотрение процессов в МВ в период врабатывания.
В ММВ и БоМВ появление Na+, Са++ в саркоплазме, возрастание роли других агентов, активизирующихся по мере
снижения концентрации КрФ, ускоряют гликолиз и
гликогенолиз, которые в ММВ и БоМВ обеспечивают
субстратом (пируват) окислительное фосфорилирование в
митохондриях, а в БоМВ - еще и анаэробный гликолиз.
Причем если КФК является сильным конкурентом для
фосфорилазы и фосфоф118
руктозы в отношении саркоплазматических АДФ и АМФ, т. е.
можно ожидать, что до замедления КФК-реакции гликолиз не
будет активизироваться максимально [Хочачка П., Дж. Сомеро,
1988] (однако в экспериментах с максимальными вызванными
сокращениями мышц показано, что гликолиз активизируется
максимально к 3-й с работы [Greenhalf P.L. и др., 1996], то
появление свободного креатина (Кр) немедленно включает КрФчелнок, вызывающий появление митохондриальной АДФ и,
следовательно,
быструю
активизацию
мембранного
фосфорилирования. Другими словами, на уровне мышечного
волокна (например, БоМВ) представления о более ранней
активизации гликолиза, по сравнению с дыхательными процессами,
скорее всего не имеет под собой оснований.
В результате доступности пирувата (в силу разницы между
скоростью его формирования и потребления в митохондриях) для
ЛДГ и наличия АДФ в БоМВ начинается продукция и накопление
ионов Ла и Н+, которые из-за своих небольших размеров легко
диффундируют в кровь и соседние ММВ [Волков И.И., 1969; Голник
Ф.Д., Германсен Л., 1982]. Первоначально что является
положительным фактором, так как:
- стимулируется анаэробный гликолиз [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988];
- обеспечивается торможение окисления жиров в ММВ и
снабжение митохондрий дополнительным субстратом - Ла, что
обеспечивает максимально возможную скорость ресинтеза
АТФ в митохондриях [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988];
- повышает протонный потенциал на внутренней мембране митохондрий, и активизируется митохондриальная пируватдtгидрогеназа, что, как предполагается [Албертс Б. и др., 1994;
Bangsbo J., 1996], ускоряет окислительный ресинтез АТФ;
- выход Н+ в капиллярную кровь способствует проявлению
«эффекта Бора», увеличивая степень отдачи кислорода притекающей кровью [Карпман В.Л., 1994, Физиология человека /
Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - Т.З., 1996];
- Н+ взаимодействуют с бикарбонатным буфером, вызыная появление «излишка СО 2», который интенсифицирует
внешнее дыхание;
- эти метаболиты, наряду с К+, воздействуют на сфинктеры
артериол, расширяя капиллярное ложе и т.д.
119
Действие этих факторов вместе с постепенным умеренным снижением [Голник Ф.Д., Германсен Л., 1982] концентрации КрФ
приводят к тому, что к концу первого этапа врабатывания, когда
заканчивается быстрый прирост VО2 (рис. 4), имеют место;
- достижение величиной V02 уровня, примерно соответствующего анаэробному порогу [Моrton R.Н. и др.; 1994];
- максимальная активизация гликолиза и гликогенолиза в
активированных БоМВ;
- несколько повышенная концентрация МК в мышцах и в
меньшей степени в венозной и артериальной крови.
Как предположено выше, механическая мощность сокращения ММВ, определяемая их АТФ-азной активностью, не должна существенно меняться при смене мощного энергетического источника (креатинфосфокиназная реакция) на менее
мощный (окислительное фосфорилирование). Следовательно,
эти МВ большую часть дистанции функционируют на полную
мощность, внося максимально возможный вклад в генерируемую мышцей силу.
В БоМВ ситуация может быть иная. В связи тем что максимальная мощность этих МВ в 3-4 раза выше, чем у ММВ, для
тех из БоМВ, которые работают в условиях гладкого тетануса,
доступность «мощного субстрата» - КрФ - должна обеспечивать
максимально возможный механический вклад этих МВ и
генерируемую мышцей силу, так как имеется возможность одновременного замыкания максимального числа актиномиозиновых мостиков в единицу времени [Биохимия: Учебник
для институтов физ. культуры, 1986]. Но по мере снижения
концентрации КрФ (а длительность снижения запасов КрФ
до критического уровня составляет, вероятно, не более 4-10 с)
и перехода на менее мощные источники энергообеспечения,
вклад этих волокон будет уменьшаться. Следовательно, в связи
с необходимостью поддержания постоянной скорости передвижения, моторная зона коры головного мозга должна
увеличивать
свое
активизирующее
влияние
на
альфамотонейронный пул мышцы, что выражается в
нормальном случае в увеличении частоты импульсации aмотонейронов тех ДЕ, которые функционировали с
немаксимальной интенсивностью (вторая группа БоМВ, см.
выше), а также в подключении дополнительных, более
высокопороговых ДЕ, что выражается и увеличении
амплитуды интегрированной ЭМГ мышцы, если
120
не меняется биомеханика локомоции. Таким образом, процесс
подключения новых, более высокопороговых, ДЕ и вовлечение БМВ
в работу происходит непрерывно с возможной цикличностью этого
процесса 4-10 с.
То что работа нервно-мышечного аппарата организована именно
таким образом, может следовать из факта возрастания ИЭМГ
работающих мышц и сдвига их частотного спектра в сторону
больших частот [Моногаров В.Д., 1980] по мере продолжения
работы.
Во вновь вовлеченных МВ процессы должны происходить по тому
же сценарию. Сначала расходуется КрФ, обеспечивая максимальный
вклад быстрого МВ в генерируемую силу. По мере переключения на
гликолиз и окислительное фосфорилирование, мощность работы
волокон падает, а это вызывает необходимость рекрутирования
новых ДЕ.
Таким образом, если принять длительность периода врабатывания
в I мин, то за это время может произойти несколько эпизодов с
увеличением частоты импульсации работающих ДЕ и подключения
новых
ДЕ,
причиной
чего
будет
снижение
скорости
креатинфосфокиназной реакции в БоМВ из-за уменьшения
доступности субстрата.
В это время продолжается нарастание потребления кислорода
мышцей, что обусловлено развертыванием на полную мощность
процессов окислительного фосфорилирования в функционирующих и
рекрутируемых БоМВ. Период от начала замедления прироста VО2 до
окончания фазы врабатывания можно назвать вторым периодом
врабатывания. К его окончанию потребление кислорода мышцей
должно быть практически максимальным. Так как известно, что в пока
еще неактивных БгМВ плотность митохондрий и активность их
ферментов относительно невелика [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988;
Верхошанский Ю.В., 1988], поэтому их вовлечение в работу
гипотетически не должно привести к существенному приросту V02
мышцей.
5.1.2. Фаза квазиустойчивого состояния
Если бы мощность работы не превышала порогового уровня (7590% от МПК для квалифицированных спортсменов), то после
периода врабатывания показатели внешнего дыхания, потребления
кислорода, ЧСС, гемодинамики и др. практически не изменяли бы
своей величины на протяжении достаточно
121
длительного периода. Как известно, это состояние называется
устойчивым (steady-stay). Применительно к средним дистанциям эта фаза называется фазой квазиустойчивого состояния
или фазой компенсированного утомления [Коц Я.М., 1986;
Моногаров В.Д., 1980], так как наблюдается постепенная интенсификация практически всех вегетативных функций, обеспечивающих сокращение мышц.
В мышечных волокнах в этот период могут происходить следующие процессы.
Функционирование БоМВ в условиях гладкого тетануса
сопровождается максимальным энергозапросом этих волокон,
который при пониженной концентрации КрФ обеспечивается
предельной интенсификацией гликолитических реакций и
окислительного фосфорилирования. Емкость буферных систем МВ конечна, поэтому происходит накопление ионов водорода. Это постепенно приводит к достижению ими некоторого «критического» уровня, который вызывает ряд эффектов,
понижающих механическую силу тяги и эффективность работы
мышечных волокон. Это:
—угнетение миозиновой АТФ-азы (фактор менее значимый,
чем адекватность энергообеспечения [Nevill М.Е. и др., 1996]);
—понижение активности ключевых ферментов ликолиза
- фосфорилазы и фосфофруктокиназы, но при рН ниже 6,6
[Вangsbo J., 1996];
—нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом АТФ
[Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986].
Скорость снижения внутриклеточного рН зависит: от соотношения активности окислительных и анаэробных гликолитических ферментов; емкости буферных систем (бикарбонатной, белковой, фосфатной, а также - карнозин, креатин, ансерин
[Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988]); и скорости, с которой
элиминируются лактат и протоновые эквиваленты (Н+ )
[Westerblad H. и др., 1991]. Можно добавить, что активность
гликолитических ферментов коррелирует с АТФ-азной активностью миозина. Другими словами, также как и в случае со скоростью расходования КрФ, быстрее всего должны утомляться
наиболее быстрые МВ, что, собственно, хорошо известно
[Nevill M.Е. и др., 1996].Существуют расчеты, согласно
которым наличие АДФ в мышечном волокне (а в БМВ, где
высока АТФ-азная актив-
ность во время тетануса при циклических локомоциях АДФ всегда
будет присутствовать) может приводить к полному истощению
запасов КрФ [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988]. Это подтверждено
экспериментально [Nevill М.Е. идр., 1996], а снижение скорости
ресинтеза АТФ в ходе реакций анаэробного гликолиза и в
митохондриях приводит к очень существенному снижению
механической тяги этих волокон, что стимулирует вовлечение новых
ДЕ в работу.
Предположим, что в течение последующих 20-40 с в работу
оказываются вовлеченными и все БоМВ, и значительная часть
быстрых гликолитических МВ (БгМВ). В этих МВ, также как и в
других МВ, по мере расхода КрФ активизируются гликолитические
и дыхательные процессы. Но концентрация митохондрий в БгМВ
меньше, поэтому прирост потребления О2 относительно небольшой.
В то же время высокая активность ЛТФ-азы и ключевых
ферментов гликолиза приводит к быстрому исчерпанию КрФ и
«закислению» этих волокон.
ММВ имеют сбалансированное соотношение АТФ-азной
активности миозина и мощности митохондриальной системы
ресинтеза АТФ (см. выше). В фазе квазиустойчивого состояния при
адекватном снабжении кислородом на полную мощность протекают
реакции аэробного гликолиза, что обусловлено наличием всех
факторов, интенсифицирующих соответствующие реакции (прежде
всего наличие АДФ между мембранами митохондрий), включая
высокую концентрацию катехоламинов. Однако в этих МВ,
вероятно, может постепенно накапливаться Ла в результате его
диффузии из соседних БМВ и количествах, превышающих
возможности окисления Ла в митохондриях. В таких условиях Ла
становится предпочтительным субстратом и обуславливает
максимальную скорость выработки энергии дыхательным путем при
практически полном угнетении в-окисления жиров [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988]. Н+ поступают в ММВ также легко, как и Ла. В
начале, как отмечалось выше, это имеет положительное значение —
увеличивается протонный градиент на внутренней мембране
митохондрий. Кроме того, на внешней мембране митохондрий
протекает окисление НАД-Н, несвязанное с ресинтезом АТФ, но
имеющее буферирующий эффект, так как устраняет ионы водорода.
Энергия при этом рассеивается в виде тепла [Биохимия: Учебник
для институтов физ. культуры, 1986], а сниже-
122
123
длительного периода. Как известно, это состояние называется
устойчивым (steady-stay). Применительно к средним дистанциям эта фаза называется фазой квазиустойчивого состояния
или фазой компенсированного утомления [Коц Я.М., 1986;
Моногаров В.Д., 1980], так как наблюдается постепенная интенсификация практически всех вегетативных функций, обеспечивающих сокращение мышц.
В мышечных волокнах в этот период могут происходить следующие процессы.
Функционирование БоМВ в условиях гладкого тетануса
сопровождается максимальным энергозапросом этих волокон,
который при пониженной концентрации КрФ обеспечивается
предельной интенсификацией гликолитических реакций и
окислительного фосфорилирования. Емкость буферных систем МВ конечна, поэтому происходит накопление ионов водорода. Это постепенно приводит к достижению ими некоторого «критического» уровня, который вызывает ряд эффектов,
понижающих механическую силу тяги и эффективность работы
мышечных волокон. Это:
—угнетение миозиновой АТФ-азы (фактор менее значимый,
чем адекватность энергообеспечения [Nevill М.Е. и др., 1996]);
—понижение активности ключевых ферментов гликолиза
- фосфорилазы и фосфофруктокиназы, но при рН ниже 6,6
[Вangsbo J., 1996];
—нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом
АТФ [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986].
Скорость снижения внутриклеточного рН зависит: от соотношения активности окислительных и анаэробных гликолитических ферментов; емкости буферных систем (бикарбонатной, белковой, фосфатной, а также - карнозин, креатин, ансерин
[Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988]); и скорости, с которой
элиминируются лактат и протоновые эквиваленты (Н+ )
[Westerblad H. и др., 1991]. Можно добавить, что активность
гликолитических ферментов коррелирует с АТФ-азной активностью миозина. Другими словами, также как и в случае со скоростью расходования КрФ, быстрее всего должны утомляться
наиболее быстрые МВ, что, собственно, хорошо известно
[Nevill M.Е. и др., 1996].
Существуют расчеты, согласно которым наличие АДФ в
мышечном волокне (а в БМВ, где высока АТФ-азная актив122
ность во время тетануса при циклических локомоциях АДФ всегда
будет присутствовать) может приводить к полному истощению
запасов КрФ [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988]. Это подтверждено
экспериментально [Nevill М.Е. идр., 1996], а снижение скорости
ресинтеза АТФ в ходе реакций анаэробного гликолиза и в
митохондриях приводит к очень существенному снижению
механической тяги этих волокон, что стимулирует вовлечение новых
ДЕ в работу.
Предположим, что в течение последующих 20-40 с в работу
оказываются вовлеченными и все БоМВ, и значительная часть
быстрых гликолитических МВ (БгМВ). В этих МВ, также как и в
других МВ, по мере расхода КрФ активизируются гликолитические
и дыхательные процессы. Но концентрация митохондрий в БгМВ
меньше, поэтому прирост потребления О2 относительно небольшой.
В то же время высокая активность ЛТФ-азы и ключевых
ферментов гликолиза приводит к быстрому исчерпанию КрФ и
«закислению» этих волокон.
ММВ имеют сбалансированное соотношение АТФ-азной
активности миозина и мощности митохондриальной системы
ресинтеза АТФ (см. выше). В фазе квазиустойчивого состояния при
адекватном снабжении кислородом на полную мощность протекают
реакции аэробного гликолиза, что обусловлено наличием всех
факторов, интенсифицирующих соответствующие реакции (прежде
всего наличие АДФ между мембранами митохондрий), включая
высокую концентрацию катехоламинов. Однако в этих МВ,
вероятно, может постепенно накапливаться Ла в результате его
диффузии из соседних БМВ и количествах, превышающих
возможности окисления Ла в митохондриях. В таких условиях Ла
становится предпочтительным субстратом и обуславливает
максимальную скорость выработки энергии дыхательным путем при
практически полном угнетении в-окисления жиров [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988]. Н+ поступают в ММВ также легко, как и Ла. В
начале, как отмечалось выше, это имеет положительное значение —
увеличивается протонный градиент на внутренней мембране
митохондрий. Кроме того, на внешней мембране митохондрий
протекает окисление НАД-Н, несвязанное с ресинтезом АТФ, но
имеющее буферирующий эффект, так как устраняет ионы водорода.
Энергия при этом рассеивается в виде тепла [Биохимия: Учебник
для институтов физ. культуры, 1986], а сниже-
123
гометре [Nevill M.E. и др., 1996 ] к 30-й с падает на 40-50%. Если
принять во внимание соотношение максимальной мощности
КФК-реакции и гликолиза, а также предположение, что к концу
этой работы ММВ обеспечивают около 150 Вт мощности, то
получим, что к этому времени (к 30-й с) гликолиз еще не
отработал до момента своей остановки.
Уточнение можно провести на основе расчетов Н.И. Волкова
(1996) (рис. 6). У квалифицированных бегунов минимальное
предельное время работы, при котором можно достичь
максимального лактатного О2-долга, - 35 с . Это означает, что
к этому времени гликолиз уже успевает «сработать» с максимальной производительностью во всех МВ.
Запомним эту цифру.
На этой дистанции требуемое условие - рекрутирование всех
ДЕ — практически выполняется. Однако мощность немного ниже,
чем в спринте. Поэтому можно ожидать, что в БгМВ
интенсивный гликолиз начнется не с 3-6-й с, а чуть позже,
предположим, с 10-й с. Эти МВ обладают максимальной АТФазной, КФК-азной и гликолитической активностью, поэтому
сразу начнется интенсивное накопление Ла и Н+ , которые
будут частично буферироваться, а также интенсивно проникать в
соседние МВ. БоМВ, после снижения в них концентрации
КрФ, также начнут продуцировать МК примерно с 15-й с, несмотря на достаточно высокий окислительный потенциал. Таким
образом, функционирование БгМВ в течении 35 - 10 = 25 с и
БоМВ в условиях интенсивного притока Н+ из БгМВ - в течении
35 - 15 = 20 с приводят к максимальному накоплению Ла и,
как следует ожидать, к снижению рН в мышце в целом до 6,3 6,4, так как даже при рН 6,45 скорость гликолиза (и
гликогенолиза) существенно не снижалась [Spriet L.L. и др.,
1987] при минимальных значениях в БМВ. Это «блокирует»
гликолиз, однако окислительное фосфорилирование в ММВ,
вероятно, в этих условиях не страдает. Так как если учесть, что
максимальная скорость выхода лактата из мышцы в кровь -4,5
ммоль/мин [Jorfeldt L., 1978] и принять грубое допущение, что
скорость диффузии Л а и Н+ через мембраны ММВ одинакова и
происходит с той же интенсивностью, то за 20-25
с
концентрация Н+ в ММВ не может достичь высоких значений.
Если приведенные вычисления в целом верны, то из этого
следует:
1. Анаэробный гликолиз в мышцах, несущих основную нагрузку, достигает максимальной скорости к 15-й с и поддерживается на этом уровне только до 35 - 40-й с, т.е. 20 с. Это
полностью согласуется с имеющимися данными о максимальной
скорости накопления Ла в мышцах [Голник Ф.Д., Германсен Л.,
1982] и результатами экспериментов с электростимуляцией мышц,
где показано, что максимальную скорость гликолиз может
поддерживать только 20 с [Greenhalf P.L. и др., 1996].
2. При большей длительности упражнения скорость гликолиза
не максимальна.
С одной стороны, это подтверждает положенную в основу
наших рассуждений гипотезу о том, что в циклических
локомоциях соблюдается правило размера Хеннемана [1965], а с
другой — ставит под сомнение роль мощности гликолиза как
фактора, лимитирующего результат при длительности работы более
40 с!
Действительно, если не все МВ задействованы на полную
мощность с самого начала дистанции, то и суммарная
энергопродукция гликолиза в каждый момент времени будет
складываться только из того количества АТФ, которое вырабатывается в функционирующих на полную мощность БМВ. Другими
словами, энергопродукция гликолиза распределена во времени
работы и его вклад в общее количество ресинтезируемого ЛТФ
будет определяться не мощностью, а емкостью этого источника.
В этой связи возникают вопросы, является ли высокая активность ключевых ферментов гликолиза в БМВ положительным
или отрицательным фактором в отношении общей энергопродукции этого источника при предельной работе от 40 до 120
с, а также какие внутримышечные или центральные факторы
определяют емкость гликолиза? От решения этого вопроса зависит
выбор средств и методов тренировки с целью повышения
гликолитических возможностей человека.
Действительно, высокая активность гликолиза в БМВ при
гладкотетаническом режиме неминуемо приведет к ускоренной
продукции Н+ . Однако при этом каждое МВ будет функционировать с большей мощностью, следовательно, меньшее
число быстрых ДЕ будет рекрутировано и средняя интенсивность
гликолиза, необходимая для поддержания дистанционной скорости
(и закисляющая мышцу), останется прежней. В
127
126
этом случае следует вывод, что при длительности работы более
40 с высокая активность ферментов гликолиза не нужна.
Однако можно рассуждать по-другому. Например, есть мнение, что буферная емкость ткани тонко регулируется способностью этой ткани генерировать протоны [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988], т.е. буферная емкость мышцы возрастает параллельно ее гликолитической способности. В этом случае при
той же средней мощности гликолиза будет ресинтезировано
большее количество АТФ при снижении рН на единицу. Если
буферная емкость действительно тесно коррелирует с активностью ферментов гликолиза, то высокая гликолитическая активность — положительный фактор.
Внутримышечная буферная емкость мышцы определяется
бикарбонатным,
белковым,
фосфатным
буферами
и
гистидинсодержащими дипептидами и белками. Она возрастает
параллельно массе белков органелл клетки [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988]. Тогда возникает вопрос: «А возможно ли
увеличение концентрации буферирующих веществ без
существенной гипертрофии МВ «саркоплазматического» или
«сократительного» типа?» Считается, что такая возможность
существует у ныряющих млекопитающих [Хочачка П., Дж.
Сомеро, 1988]. Кроме того, если бы увеличение буферной
емкости целиком зависело от массы органелл клеток, то в этом
случае наибольшую буферную емкость имели спринтеры,
которые обладают большей относительной мышечной массой (в
частности, массой БМВ), чем бегуны на 400 м и тем более на 800
м. И повышение буферной емкости лучше всего коррелировало
бы с увеличением мышечной силы и содержанием БМВ в
мышцах, поэтому спринтеры были бы способны накапливать
самый большой лактатный О2-долг и достигать наибольших
величин концентрации Лав крови. Однако такой способностью
обладают именно бегуны на 800 м [Волков Н.И., 1969]. От
спринтеров их отличает лучшая капилляризация мышц, большая
масса митохондрий, меньший процент БМВ. Первый фактор,
предположительно, облегчает выход лактата в кровь. Второй —
прямо увеличивает буферную емкость [Биохимия: Учебник для
институтов физ. культуры, 1986]. Третий фактор должен
приводить к уменьшению скорости накопления лактата. Кроме
того в литературе есть данные об увеличении буферной
емкости мышц под воздействием тренировки, близкой по смыслу
к тре128
нировке средневиков (наличие «гликолитического» и «аэробного»
компонентов в нагрузке).
К сожалению, нам не известны работы, в которых было бы прямо
показано увеличение концентрации буферирующих веществ без
параллельного увеличения массы или 1) сократительных белков (и
сопутствующего увеличения саркоплазматического ретикулума и
некоторых других органелл клеток), или 2) митохондриального белка и
сопутствующего увеличения капилляризации мышц и улучшения
региональных сосудодвигательных реакций. В связи с этим в качестве
рабочей гипотезы мы предполагаем, что увеличение буферной
емкости мышц и, следовательно, увеличение емкости гликолиза
обусловлено в основном гипертрофией мышечных волокон (как
правило, под воздействием силовой тренировки) и повышением их
окислительного потенциала (под воздействием аэробной тренировки,
способствующей повышению ОП всех типов мышечных волокон).
Схема продукции и метаболизма лактата и ионов водорода и
БМВ в условиях тетануса может быть представлена на рис. 7.
|
Са++, Nа+, АДФ/АТФ, АМФ, Фi
|
1
Фосфорилаза, фосфофруктокиназа
1
............................................
молекулы гликогена
гл|гл|гл гл|гл|г
1АТФ л 1АТФ
пируват
АТФ | | пируват
1
1ААТ
митохондрия
и
(^
1Ф
СО2,АТФ
Н2О
111111
1.
ОКИСЛЕНИЕ
1.Окислени
| _ Ла. Н+
X^
1
гл|гл|гл
1АТФ
[
пируват
2. УДАЛЕ
НИЕ
1АТФ
| 1
пируват
1
|
Кровь,
сососсососедн
иеседние ММВ
Соседние
ммв
гл|гл|гл
1
Ла,Н+
1
1
Буферы
3.Беферизация.
БУФЕРИЗАЦИЯ
Л а, Н+
!
1Цитозоль
л
|
| |
4. Накопление
(
ч^ЛЕПИЕ^
N Х
1'нс. 7. Схема продукции и метаболизма лактата и ионов водорода в быстрых
мышечных волокнах в условиях тетануса. Емкость гликолитического процесса
будет зависеть от соотношения факторов 1+2+3 и 4
129
Данная схема демонстрирует, что накопление (4) лактата и
ионов водорода в мышечной ткани является разницей между
скоростью их продукции, обусловленной массой и степенью
активизации ключевых ферментов гликолиза (фосфорилаза,
фосфофруктокиназа), и скоростью удаления, определяемой
скоростью потребления пирувата митохондриями (1), скорос- тью
удаления из клетки (2) и степенью буферизации (3). Пер вые два
фактора повышения емкости гликолиза обусловлены аэробными
способностями мышц, третий — гипертрофией МВ.
Есть еще один аспект, который необходимо принимать но
внимание. Существуют данные, что увеличение нагрузки
гликолитической направленности [Обухов С.М., 1991] снижает
аэробные способности мышц. Это подтверждается данными об
отрицательном влиянии низких значений рН на массу митохондрий
и
активности
ферментов
окислительного
фосфорилирования [Ленинджер Р., 1966]. Следовательно,
повышая гликолитические способности мышц, есть вероятность
снизить их аэробные способности.
Подводя итоги обсуждения значимости высоких гликолитичес- ких
способностей для спортивной работоспособности, можно сделать
вывод, что для дистанций с предельной длительностью работы от 20
до 40 с высокая активность ключевых ферментов гликолиза всегда
является положительным фактором. Для работы длительностью 40-120
мин высокая гликолитическая способность, выражающаяся в
большей активности гликолитических ферментов и наличии какихто факторов, увеличивающих емкость гликолиза, также является
преимуществом, однако, при строгом соблюдении условия высоких
аэробных возможностей мышц.
Если работа не максимальной мощности и в ней не участвуют
БгМВ, то длительность функционирования БоМВ будет
пропорциональна их окислительному потенциалу, высокая
величина которого, при прочих равных условиях, будет замедлять
накопление Н+.
5.1.3. Финишное ускорение (фаза максимального волевого
напряжения)
Опыт подготовки и выступления в соревнованиях квалифицированных спортсменов дает им умение преодолевать дистанцию
с очень небольшим снижением скорости вплоть до финишного
ускорения, что считается наиболее рациональным
тактическим вариантом, если ставится задача показать наивысший
результат [Волков Н.И., 1969; Уткин В.Л., 1984]. С точки зрения
физиологии и биоэнергетики финишное ускорение возможно
только в том случае, если в работающих мышцах остались
неизрасходованные запасы КрФ и резервы активизации анаэробного
гликолиза. Исходя из описанной схемы, резервы повышения
мощности сокращения мышц могут сохраниться только в БгМВ.
Хотя КрФ может находиться в высокой концентрации и в ММВ,
однако мощность их сокращений при преодолении дистанции
близка к максимальной, поэтому они не могут увеличить свою
долю в генерируемой мышцей механической мощности. Таким
образом, БгМВ являются «стратегическим резервом» и
практически не должны участвовать в выполнении механической
работы на дистанции, за исключением случаев нерациональной
«раскладки
сил»,
которая
приводит
к
проявлению
некомпенсированного утомления - снижению скорости на
«финишной прямой».
5.2. Схема работы разных типов МВ при
преодолении соревновательной дистанции
Представленный анализ работы МВ позволяет предположить,
что изменение величины вклада каждого отдельного мышечного
волокна в генерацию усилия целостной мышцы при преодолении
соревновательной дистанции будут иметь свои особенности для
ММВ и БМВ (рис . 8).
5.2.1. Медленные мышечные волокна
АТФ-азная активность миозина, зависящая от типа иннервации
мышечного волокна, определяет максимальные скорость и
мощность его сокращения. Известно, что при работе в циклических локомоциях ММВ могут практически не утомляться
длительное время, несмотря на то, что в период напряжения они
сокращаются в условиях гладкого тетануса. Другими словами,
мощности митохондриального аппарата этих МВ хватает для
поддержания максимальной для данной локомоции (т.е. при
заданном соотношении фаз напряжения и расслабления мышцы)
мощности их сокращения в течение длительного времени. Если бы
производительности митохондрий не хватало
130
131
для длительного адекватного ресинтеза АТФ, то в процессе
жизнедеятельности и тренировки в ММВ возросла бы активность гликолитических ферментов. Факт только аэробного
пути энергообеспечения означает, как отмечено выше, что даже при
наличии внутри ММВ высокой концентрации самого мощного
источника АТФ - КрФ (первые 20-25 с активности) вклад этих
волокон гипотетически не может быть выше того, который
наблюдается в (квази-) устойчивом состоянии (при сопоставимых
биомеханических параметрах локомоции в начале и середине
дистанции). Следовательно, первой стадией в работе этих МВ
будет являться стадия максимальной производительности (рис. 8).
Энергообеспечение гипотетически будет осуществляться по
следующей схеме: первые с - КрФ, затем - КрФ и жиры, далее —
вклад КрФ и жиров будет минимизироваться параллельно с
увеличением вклада углеводов, до тех пор, пока углеводы
(гликоген, глюкоза) и лактат не станут практически
единственными субстратами окислительного фосфорилирования.
При этом концентрация КрФ в среднем по мышце будет
сохраняться на относительно постоянном уровне около 70-80% от
исхода [Низко Н. и др., 1986; Sahlin К. и др., 1997] .
Вторая стадия работы ММВ — это стадия снижения вклада
этих волокон в генерацию механического усилия, создаваемого
мышцей (рис. 8). При предельной длительности работы до 10-15
мин снижение производительности этих МВ может вызываться
их закислением проникающими через сарколемму Н+. При более
длительной работе снижение вклада волокна вызывается
исчерпанием внутренних запасов углеводов. Так как
использование в качестве субстрата жиров снижает скорость
выработки АТФ при увеличении потребления кислорода митохондриями [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988 ].
Третья стадия - быстрое снижение производительности ММВ в
результате их закисления (только при длительности работы до 10-15
мин), нарушения в работе клеточных мембран [Пшенникова М.Г.,
1986] гипотетически в связи с гипоксией из-за ухудшения
функционального состояния системы транспорта кислорода и т.н.
5.2.2. Быстрые мышечные волокна
Первая стадия. Быстрые оксидативные мышечные волокна на
средних дистанциях повторяют схему работы ММВ. Боль- шая
часть быстрых гликолитических МВ (за исключением са-
мых низкопороговых, вовлеченных в работу с самого начала) в
начале дистанции (после стартового разгона) или работают в
режиме зубчатого тетануса, или длительность их активности в
цикле движений очень мала и наблюдается только в момент
пиковых усилий, величина которых определяется биомеханическими особенностями упражнения. Поэтому в первой стадии
вклад таких БМВ в производимую механическую работу невелик,
но возрастает под влиянием ЦНС в процессе снижения
производительности уже вовлеченных МВ.
Вторая стадия. Наблюдается максимальный вклад мышечного
волокна в работу. Эта стадия возможна при сочетании высокой
активности а-мотонейронов с частотой гладкого тетануса и
наличия в волокне высокой концентрации КрФ.
Третья стадия. Постепенное снижение вклада волокна в связи с
переходом на анаэробный гликолиз.
Четвертая стадия. Быстрое снижение производительности
волокна в связи с высокой степенью закисления и исчерпания
КрФ. Эта фаза, гипотетически, может быть прервана мотонейронным пулом, выключившим данную ДЕ из работы в связи с
утомлением.
В целом же схема вклада БМВ в генерацию усилий мышцы
представлена на рис. 8.
5.2.3. Парциальный вклад различных типов
механическую работу при преодолении дистанции
МВ
в
Подробно описанная выше схема представлена на рис. 8.
Стартовый разгон обеспечивается работой всех типов мышечных волокон. Затем участие БгМВ в создании механической
тяги мышцы сводится к минимуму. И примерно две трети дистанции
преодолевается за счет ММВ и БоМВ. Однако все ускорения по
ходу дистанции обеспечиваются дополнительным рекрутированием
БгМВ. По мере накопления Н + в работающих МВ их вклад
снижается, что вынуждает ЦНС постепенно подключать БгМВ,
причем со всевозрастающей скоростью, увеличивающей долю КФКреакции и анаэробного гликолиза в ресинтезе АТФ, т.к. как
эффективность работы митохондриального аппарата падает. Если
степень утомления на финише не предельная, то спортсмен
способен к финишному ускорению, которое будет обеспечиваться
при преимущественном участии БгМВ.
132
133
-Финиш
Компенс.
утомление I
-Финиш
Рис. 8. Схема вклада волокон различного типа в генерацию механических
усилий, развиваемых основными мышечными группами при преодолении
средней дистанции. ММВ - медленные мышечные волокна(серый фон); БоМВ быстрые окислительные мышечные волокна(белый фон); БгМВ — быстрые
гликолитические мышечные волокна(черный фон).
5.2.4. Схема энергообеспечения работы мышцы
Последовательность развертывания и протекания основных
реакций энергообеспечения представлена на рис. 9.
КФК-реакция на миофиламентах достигает околомаксимальной скорости ресинтеза АТФ в стартовом разгоне, понижая в
мышце концентрацию КрФ. Затем интенсивность этой реакции
существенно снижается, незначительно превышая скорость
аэробного ресинтеза АТФ, т.к. как субстратом в ней является
КрФ, ресинтезируемый митохондриальной КФК (на
Окисл.фосф (серый фон); Гликолиз (белый фон); КфК-реакция (черный фон)
схеме показана только разница между расходом АТФ и ресинтезом
АТФ, получаемой из КрФ). Снижение концентрации КрФ в
дополнительно рекрутируемых МВ приводит к постепенному
снижению пула фосфагенов в мышце. На финише дистанции
скорость КФК-реакции на миофиламентах вновь существенно
повышается, приводя к значительному исчерпанию запасов
фосфагенов.
Суммарная (по мышце в целом) скорость анаэробного гликолиза
возрастает по мере расхода запасов КрФ в БоМВ, достигая
околомаксимальных значений (т.е. когда одновременно в большом
числе МВ максимально активизированы ключевые ферменты
гликолиза) приблизительно к 25-35-й с. Затем большую часть
дистанции интенсивность гликолиза практически не меняется,
прибавляя свою долю (около 35% в нашем примере) к АТФ,
ресинтезируемой на митохондриях и КФК-реакции. К концу дистанции в зависимости от степени утомления и интенсивности
«спурта» вклад гликолиза может несколько повышаться. В то же
время скорость накопления Ла в мышцах и крови, достигнув
максимума в период 30-40-й с работы, будет снижаться в связи с
активизацией факторов удаления Ла, главные из которых: раскрытие всех капилляров и достижение максимума МОК к 1,5-2 мин
работы, что ускоряет «вымывание» Ла в кровяное русло, а также
максимальная активизация деятельности миокарда, дыхательных
мышц и ММВ неосновных мышц тела, потребляющих Ла из крови.
Однако в БгМВ при достижении концентрацией лактата высоких
значений (более 15 ммоль/л) скорость выхода Ла в кровь
уменьшается.
Скорость ресинтеза АТФ в ходе окислительного (дыхательного)
фосфорилирования также увеличивается по мере снижения
концентрации КрФ в ММВ, практически достигая максимума к
30-35-й с. Далее идет период максимальной производительности с
постепенным снижением вклада этого источника по мере
снижения рН в ММВ и БоМВ.
5.3. Особенности физиологических и биоэнергетических
процессов в мышечном аппарате при более длинных и более
коротких дистанциях
Рис. 9. Схема вклада основных реакций энергообеспечения мышц конечностей в ресинтез АТФ при преодолении средней дистанции
134
Воспользуемся классификацией физических упражнений Н.И.
Волкова [Волков Н. И., 1969] в связи с тем, что она, на наш взгляд,
наиболее точно отражает биохимические и физиоло-
135
гические процессы в мышцах с ростом нагрузки. В то время как
другие классификации созданы, как правило [см. например,
Суслов Ф.П. и др.. 1982], в интересах практики управления тренировочным процессом в ЦВС.
5.3.1. Работа максимальной мощности
Предельная длительность до 1 5 с (бег на 100-200 м, плавание
на 25 м).
После завершения стартового разгона (и смены биомеханических
параметров движений) в мышечных группах, несущих основную
нагрузку, должно быть задействовано максимальное число ДЕ,
доступных для произвольного рекрутирования. Мак- симальная
мощность работы будет пропорциональна мощности одиночных
сокращений мышцы и частоте движений. Мощность сокращений
мышц будет пропорциональна средней АТФ-азной активности
миозина во всех мышечных волокнах и массе сократительных
элементов (миофиламентов) в соответствии с кривой «сила скорость».
Частота движений, вероятно, обус- ловлена
скоростью расслабления мышц, которая зависит от мас- сы
саркоплазматического ретикулума и производительности Са++насосов, осуществляющих возвращение Са++ в МВ. Основ- ной
источник энергообеспечения — КФК-реакция. Триггерами для ее
запуска на максимальную мощность являются, как считается,
АДФ и Са++ , появление которых внутри мышечных во- локон
имеет место с первой сек после начала работы. Однако в БМВ,
видимо, с этого же времени запускается и гликолиз, име- юший
похожие триггеры. Но его вклад несущественен из-за высокой
скорости
фосфорилирования
АДФ
КФК-реакцией.
Окислительное фосфорилирование активизируется также, по
всей видимости, с первой сек работы в результате запуска КрФ
челнока и усиливается по мере снижения концентрации КрФ,
т.к. в МВ в этот период активны все факторы, активизирующие и
поддерживающие дыхательные процессы, включая зарезерви
рованный в оксимиоглобине кислород.
Насколько хватит этого количества О2 без учета диффузии
из капилляров?
Запасы О2, связанного с миоглобином мышц, составляют
около 10 мл на 1 кг массы мышцы [Волков Н.И., 1969; Nevill
М.Е. и др., 1996]. Если соотношение окислительного потенциала БгМВ и ММВ соотносится в среднем как 1 : 5 [Голник
Ф.Д., Германсен Л., 1982], а концентрация миоглобина пропорциональна окислительному потенциалу МВ [Хочачка П., Дж.
Семеро, 1988], то количество кислорода в ММВ (с учетом
промежуточного положения БоМВ) будет составлять около 15 мл на 1
кг ММВ. Если максимальная скорость потребления кислорода
нетренированной на выносливость мышцей спринтера около 150
мл/кг • мин) [Верхошанский Ю.В., 1988], то скорость потребления 02
медленными МВ в этой мышце будет составлять около 200 мл/кг
мин), или 3,2 мл/кг • с). Это означает, что запасенного в миоглобине
кислорода хватит приблизительно на (15 мл/ 3,2 мл/кг/с) = 4,5-5 с
работы ММВ в гладкотетаническом режиме. Если это время
прибавить к 15-24 с работы ММВ до момента ожидаемого, как
установлено ранее, исчерпания КрФ, то это будет означать, что ММВ
могут работать в «спринтерском» режиме без дефицита энергии в условиях полного отсутствия прихода О 2, не менее 20-25 с! Что
подтверждается данными по активизации дыхания (VО2)во время и после
10 [Волков Н.И. и др., 1995] и после 22 [Волков Н.И., 1969] сек-ного
спринта. Через 10 с работы V02 активизируется лишь до 30% от
максимума, а через 20-25 с после окончания работы - до 45%.
Максимум же VО2 после 22 с спринтерской работы составил 80% от
МПК (т.е к концу самого бега — около 70%). Очевидно, что столь
существенный прирост VО, (с 10 до 22 с работы) обусловлен очень
существенной активизацией дыхания в митохондриях, связанной с
достаточно высокой степенью исчерпания КрФ в ММВ (с 15-й по 22ю с), что полностью согласуется с расчетами, приведенными ранее в
этой главе. Очевидно также, что зафиксировать эти процессы по результатам газоанализа внешнего дыхания стало возможно потому,
что за 22 с значительно увеличился МОК, позволивший
экстрагировать из альвеолярного воздуха требуемое количество
кислорода.
5.3.2. Работа субмаксимальной мощности
1-й временной диапазон — 15-40 с.
При такой мощности работы одновременного рекрутирования
всех ДЕ произойти не может, т.к. как это привело бы к снижению
скорости через 10-15 с в результате исчерпания КрФ в БгМВ, а
спортсмены, как известно, способны равномерно «распределять
силы» по дистанции. Субъективно, это обеспе-
137
136
чивается «сбросом напряжения», «расслаблением», включением
«свободного хода» после стартового разгона, осуществляемого,
как правило, с максимальными усилиями. Затем часть БгМВ
может или выключаться, или переходить в режим зубчатого
тетануса, или даже одиночных сокращений. В любом случае, их
вклад в генерацию механического усилия снижается, и работа
выполняется ММВ, БоМВ и какой-то частью БгМВ. По мере
снижения мощности КФК-реакции в рекрутированных МВ
спортсмен вынужден увеличивать степень субъективного
напряжения для поддержания постоянной скорости. Как
правило, этот момент приходится на середину дистанции, после
чего степень напряжения непрерывно нарастает.
Энергообеспечение. Часть КрФ в БгМВ расходуется во время
стартового разгона, что включает на полную мощность анаэробный
гликолиз.
Ресинтезируемый
в
гликолизе
саркоплазматический АТФ, как предполагается, [Уткин В.Л.,
1984] может идти на ресинтез КрФ. Принципиальным
моментом является то, что часть КрФ должна быть сохранена
в БгМВ по крайней мере на первой половине дистанции, т.к.
именно этот КрФ будет являться стратегическим запасом, за
счет которого будет компенсироваться падение силы тяги МВ,
принадлежащих более низкопороговым ДЕ. На этих дистанциях
финишное ускорение могут себе позволить только самые
подготовленные спортсмены. В этом случае ими
используется КрФ БгМВ, т.к. мощности гликолиза может не
хватить для увеличения скорости передвижения при такой
высокой средней мощ- ности работы. В большинстве же случаев
на предварительных кругах соревнования спортсмены стараются
«сохранить силы» Это означает — израсходовать не весь КрФ или
даже включить в работу не все ДЕ. Это является гарантией
немаксимальной
степени
накопления
Н+,
высокая
концентрация которого (на ряду со свободными радикалами
[Пшенникова М.Г., 1986] и механическим повреждением в
эксцентрической фазе работы мышц [Прилуцкий Б.И., 1989] )
считается наиболее деструк- тивным фактором [Раппопорт
Э.А., Казарян В.А., 1996] в от- ношении морфологических
структур МВ, приводящими к «на коплению утомления» от
предварительной до финальной части соревнований. В этой зоне
мощности максимальная степень исчерпания КрФ во всех типах
волокон наблюдается, видимо при предельной длительности
работы 25-30 с.
2-й временной диапазон — 40 - 120 с.
На этих дистанциях схема протекания физиологических и
биохимических процессов аналогична описанной в основной части
главы. С единственным различием — степень вовлечения БМВ будет
существенно выше с самого начала дистанции. Это ускорит
развертывание
всех
энергетических
процессов,
включая
окислительное фосфорилирование в БоМВ, тогда как значимых
изменений в скорости реакций в медленных МВ наблюдаться, как
следует из модели, не будет.
Считается, что основной (или одной из основных) причиной
утомления на этих дистанциях является накопление предельной
концентрации Н+ в основных мышечных группах, вызывающих
снижение рН до величины порядка 6,3-6,4. Из этого факта можно
сделать простое умозаключение, что именно интенсивный гликолиз
является лимитирующим фактором и, следовательно, его участие в
энергообеспечении следует максимально ограничить, или хотя бы не
стараться повысить активность гликолитических ферментов
специализированной «гликолитической» тренировкой. Тем более, что
наличие высокой корреляционной зависимости между способностью
накапливать большой лактацидный долг и спортивным результатом ровным счетом ничего не доказывает, без рассмотрения механизмов
образования долга и энергообеспечения на дистанции с учетом
гетерогенности состава мышечных волокон.
Высказать некоторые идеи для преодоления этого противоречия
позволяет, на наш взгляд, представленная выше схема.
Из схемы следует, что максимальной скорости гликолиз
достигает на более коротких дистанциях, а 40 с — это предельное
время, когда гликолиз успевает «отработать» на полную мощность
до момента «самоостановки». При этом в мышцах накапливается
предельное количество лактата, который затем диффундирует в
кровь и является маркером интенсивности гликолиза. Согласно
модели, на более длинных дистанциях мощность гликолиза (как
сумма скоростей его продукции во всех задействованных
мышечных волокнах) ниже. Это подтверждается расчетами Н.И.
Волкова (1969). Заметим, что концентрация Ла в крови — следствие
соотношения процессов его продукции, диффузии в кровь (с
учетом замедленной диффузии при предельной концентрации и
отдельных МВ) и элиминации (окисление и гликогенез) в
138
139
мышцах, печени, почках и т.п. Поэтому те же величины максимальной концентрации Ла в крови обусловлены тем, что за
более длительное время работы большее количество Ла
успевает диффундировать в кровь. Другими словами, интенсивность продукции Ла ниже, скорость и время элиминации
выше, однако длительность его продукции существенно
выше. Поэтому получаем приблизительно те же цифры концентрации Ла в крови, что и при максимальной скорости его
продукции. Итак, необходимость высокой максимальной
скорости гликолиза (активность ключевых ферментов:
фосфорилазы,
гексокиназы,
фосфофруктокиназы
и
лактатдегидрогеназы) уже может быть поставлена под
сомнение.
Рассмотрим, от чего зависит вклад основных источников
энергообеспечения в этой зоне интенсивности.
КФК-реакция. Ее вклад без учета ресинтезируемого
КрФ зависит только от общего содержания КрФ в мышцах,
т.е. от емкости процесса. Чем этот вклад выше, тем лучше.
Но значимость этого источника быстро уменьшается с
ростом дистанции [Волков Н.И., 1969]. Кроме этого,
свободный Кр обладает буферирующим эффектом [Мелихова М.А., 1992].
Окислительное фосфорилирование. Вопрос также решается
однозначно — чем выше мощность, тем лучше. Значимость
быстро возрастает при увеличении дистанции.
Анаэробный гликолиз. Как установлено выше (схема на рис.
7), вклад этого источника будет зависеть от соотношения количества ресинтезируемого АТФ к величине снижения рН и
МВ. Отношение АТФ/ рН определяется аэробными способностями мышцы и емкостью буферных систем (бикарбонатной,
белковой, митохондриальной, связанной со дипептидами, содержащими гистидин, свободным креатином и др.). Скорость
диффузии МК в кровь, видимо, частично зависит от буферных
систем крови, поддерживающих высокий градиент для Н+ между
цитозолем МВ и кровью, но главным образом - от плотности
капилляров вокруг БМВ.
Подведем итоги. Количество АТФ, которое может быть
ресинтезировано в этой зоне интенсивности, будет зависеть:
- от количества КрФ (как непосредственного источника
АТФ и донора Кр как компонента буферной системы);
- буферной емкости мышц и крови;
140
- от окислительного потенциала мышц (это обеспечивает
акцепцию пирувата, увеличивает емкость буферной системы,
сопровождается высокой капилляризацией мышц).
На последнем факторе следует остановиться подробнее, т.к., на
наш взгляд, высокие аэробные способности редко рассматриваются
как условие высокой емкости гликолиза. В качестве доказательства
значимости гликолитической системы для спортсменов,
соревнующихся в рассматриваемой зоне, обычно приводят
величины максимального лактацидного долга и максимальной
концентрации Ла в крови (или минимальное рН) у этих
специализаций. Однако, если использовать корреляционные
зависимости в качестве доказательства чего бы то ни было,
необходимо вспомнить, что, например, бегуны на 400 м (предельная
длительность 43-46 с) существенно превышают спринтеров на 100200 м (10-21 с) по аэробным показателям (МПК и АнП) [Коц Я.М.,
1986], поэтому если создать выборку спринтеров и бегунов на 400 м
одной квалификации, то будут получены достоверные различия
между специализациями по показателям анаэробного гликолиза.
Но вероятнее всего, с большим уровнем значимости будут получены
различия также и в их аэробных показателях. Причем эти различия
будут иметь физиологическое обоснование. Например, как уже
неоднократно
отмечалось
выше,
акцепция
пирувата,
буферирующий эффект митохондрий, плотность капилляров,
скорость удаления Ла медленными МВ, миокардом и дыхательными
мышцами будут способствовать, кроме увеличения аэробной продукции, увеличению емкости также и гликолитического процесса.
Другим словами, можно предположить, что бегуны на 400 м - это
те же спринтеры, только с более высокими аэробными
способностями, а достичь таких же высоких показателей в
спринте им не позволяет недостаток мышечной силы из-за известного эффекта снижения прироста силы под воздействием
одновременно выполняемой аэробной тренировки [Dubley G..А.,
R.Djamil, 1985;Hickson C. И др., 1980; Hunter G. и др., 1987].
Таким образом, в пользу необходимости специализированной
гликолитической тренировки говорит только гипотеза, что емкость
некоторых компонентов буферных систем нельзя повысить иначе,
как применяя тренировочные нагрузки, приводящие к росту
мощности анаэробного гликолиза.
141
Работа предельной длительности 2-10 мин попадает в диапазон, подробно описанный выше, поэтому специальных комментариев мы делать не будем.
5.3.3. Упражнения умеренной мощности
Предельная длительность более 10 мин. Введем два временных
диапазона, установив границу, предположим, в 120 мин.
1-й временной диапазон — 10 - 120 мин.
Средняя мощность работы находится в диапазоне между
анаэробным порогом и критической мощностью. Это означает,
что в работу вовлечены все ММВ и существенная часть
БоМВ. Степень участия последних определяется величиной
превышения пороговой мощности и утомлением спортсмена. В
БоМВ высока активность митохондриальных ферментов.
Однако активен и гликолиз. Их функционирование будет сопровождаться выделением Ла и Н+, что, как отмечалось выше,
обеспечивает максимальную скорость ресинтеза АТФ за счет
дыхательного фосфорилирования (до момента существенного
снижения рН). Но в то же время приводит к быстрому исчерпанию углеводных запасов организма, стимулирует высокую
активность дыхательных мышц для респираторной компенсации
ацидоза, высокую теплопродукцию. В беге к этому добавляется
интенсивная проприорецептивная импульсация и большие
механические воздействия на НМА. Максимальный О2-запрос
основными мышечными группами конечностей, высокий —
дыхательной мускулатурой, кожная гиперемия в результате
повышения температуры тела и гемоконцентрация приводят к
высокой нагрузке на сердечную мышцу, а уменьшение запасов
гликогена и связанное с этим психическое напряжение — к
высокой активизации симпатоадреналовой системы. Все эти
факторы, как предполагается, могут вызывать «центральное
утомление», что сопровождается накоплением ГАМК и
серотонина в мозге и выражается, в частности, в нарушении
координации [Солодков А.С., 1992], невозможности максимально активизировать мотонейронные пулы мышц и задействовать все мышечные волокна даже при предельном напряжении в конце дистанции. Несмотря на то, что нам неизвестны
работы, в которых специально изучалась бы степень исчерпания
КрФ и активизация гликолиза во время максимального
финишного ускорения после длительной продолжительной
142
работы, имеющиеся данные об относительно высокой концентрации
КрФ в момент отказа при «истощающей» длительной работе [Sahlin
К. и др., 1997] поддерживают гипотезу о «центральном»
происхождении утомления на этих дистанциях. Однако еще раз
подчеркнем, что пусковым моментом для всех перечисленных
факторов, приводящих к «центральному» утомлению, является
продукция Ла в БоМВ из-за недостаточного окислительного
потенциала основных мышечных групп.
2-й временной диапазон — более 120мин.
Марафонские дистанции. Выделение этой зоны целесообразно, на
наш взгляд, потому, что, во-первых, такая работа выполняется не
выше уровня анаэробного порога [Tanaka К., Y.Matsuura, 1984],
т.е. в значительной мере за счет функционирования ММВ, а вовторых, приблизительно с этой длительности работы существенную
роль в энергообеспечении начинает играть окисление жиров, особенно
во второй половине дистанции.
Многочисленными исследованиями показано, что аэробная
тренировка приводит к снижению среднего дыхательного коэффициента при длительной стандартной работе, аферменты bокисления жирных кислот более чувствительны к физическим
нагрузкам, чем другие митохондриальные ферменты [ Kiens В. и др.,
1993; обзор Шенкмана Б.С., 1999]. Это означает, что большая часть
энергии вырабатывается за счет окисления жиров - происходит
«жировой сдвиг». При этом хорошо изучены гормональные и
метаболические
механизмы,
обеспечивающие
повышенную
утилизацию жиров [Теппермен Дж., Теппермен X., 1989]. Кроме то
го, известно, что запасов углеводов в мышцах и печени (максимум 1000 ккал из требуемых 2500-2800 ккал) практически не хватает для
преодоления марафонской дистанции, даже несмотря на углеводное
питание во время работы. В этом случае традиционно считается, что
большее использование жиров позволит «сэкономить» гликоген и,
следовательно, отдалить наступление утомления. Поэтому в дискуссиях по поводу подготовки марафонцев много внимания уделяется
«тренировке окисления жиров» [Современная система спортивной
подготовки/Под ред. Ф.П. Суслова и др., 1995].
Однако почему-то не принимаются во внимание два не менее
хорошо известных факта.
1. Большее использование жиров в качестве топлива в митохондриях может понизить максимальную скорость ресинтеза
143
АТФ до 60% [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988]. Другими словами,
если анаэробный порог и среднедистанционная скорость марафонца при использовании углеводов будут составлять, предположим, 5,8 м/с, то при окислении жиров эта скорость не может
быть выше 4 м/с, что и наблюдается, например при суточном
беге. Следовательно, марафонец должен стремиться к максимальному использованию углеводов, а не жиров, чтобы в полной
мере были задействованы его аэробные способности.
2. Нам не известны исследования, в которых было бы показано, что после «тренировки окисления жиров» спортсмены
начинали преодолевать соревновательную дистанцию с
меньшим дыхательным коэффициентом, т.е. с большим процентом окисления жиров. Наоборот, хорошо известно, что с
уменьшением
предельной
длительности
работы
среднедистанционный дыхательный коэффициент возрастает.
Это означает, что если марафонец улучшит свой спортивный
результат, например с 2 ч 20 мин до 2 ч 10 мин, то его средний
дыхательный коэффициент увеличится, предположим, с 0,89
до 0,92 [Scrimgeour A.G. и др., 1986]. Другими словами, доля
окисленных жиров уменьшится. Если же принять во внимание,
что метаболическая стоимость пути при аэробной работе
практически не зависит от скорости и составляет 0,8-0,9
ккал/кгм [Зациорский В.М. и др., 1982], то уменьшение времени
бега и доли окисляемых жиров будет означать существенное
снижение общего количества окисленных жиров.
Кроме этого, известно, что не все мышцы одинаково активны
в процессе работы. Например, в беге масса мышц, выполняющих основную работу по перемещению спортсмена — не
более 10 кг (в спринте — 15 кг [Nevill М.Е. и др., 1996]). Это
означает, что остальная (большая) часть мышц, так же как и
некоторые внутренние органы, работает с меньшей интенсивностью и, следовательно, с большей вероятностью использует
жиры в качестве основного энергетического субстрата, чем эти
10 кг основных мышц, которые, таким образом, работают почти
исключительно «на углеводах». К сожалению, нам не известны
работы, подтверждающие или опровергающие эту гипотезу.
Приведенные рассуждения не позволяют нам рассматривать bокисление жиров и механизмы мобилизации жировых депо в каче
стве лимитирующих факторов локальной выносливости.
Имеющиеся данные [см., например, Saltin В., 1985] позволяют
предпо-
144
ложить, что большая утилизация липидов является простой
функцией от возрастающих в результате тренировки плотности
капилляров и массы митохондрий основных мышечных групп.
Другими словами, спортивный результат будет зависеть в основном
от мощности аэробных систем энергообеспечения и углеводных
запасов организма, для тренировки которых существуют другие, не
обязательно «дистанционные», средства и методы тренировки.
Поэтому очень широкое использование больших объемов
малоинтенсивной аэробной работы (на уровне или ниже аэробного
порога) — до 50% от общего тренировочного объема [Кулаков В.Н.,
1995] — вероятно, объясняется какими-то другими причинами
(«тренировкой» нейроэндокринной системы, терморегуляции,
устойчивости ионных процессов и др.), а не необходимостью
повышения
функциональных
возможностей
мышечных
компонентов, определяющих выносливость.
5.4. Заключение
Проведенный теоретический анализ процессов, происходящих в
работающих мышцах при преодолении соревновательных
дистанций, позволяет выделить среди мышечных компонентов
факторы, лимитирующие локальную выносливость в
ЦВС.
На спринтерских дистанциях это - масса белков миофиламентов и
СПР, АТФ-азная активность миозина и КФК-азная активность,
концентрация КрФ, активность ферментов гликолиза и все другие
элементы
внутриклеточной
функциональной
системы,
обеспечивающей
максимальную
скорость
сокращения
и
расслабления мышечных волокон всех типов, а также поддержание
их максимальной сократительной активности в течение 10-15 с.
На дистанциях «длинного спринта» (15-40 с) существенными
являются все те же самые факторы, однако в максимальной степени
возрастает значимость мощности анаэробного гликолиза и высокой
емкости внутримышечных буферных систем, а у границы диапазона
- и аэробных способностей, главным образом БМВ.
На «коротких средних» дистанциях (40-120 с) значимость
фосфагенной системы и высокой активности гликолитических
145
ферментов остается также высокой, но решающими факторами
становятся емкость гликолиза, определяемая емкостью буферных систем и аэробными способностями быстрых мышечных
волокон, а также аэробная мощность мышц.
На «длинных и средних» дистанциях (2-10 мин) решающее
значение приобретает аэробная мощность ММВ и БоМВ, сохраняется значимость фосфагенной и емкости гликолитической
систем и добавляется фактор высокой концентрации гликогена в
основных мышечных группах.
На длинных и марафонских» дистанциях (более 10 мин) основным фактором является аэробная мощность МВ и углеводные
запасы всего организма. Эти два фактора являются компонентами т.н. аэробной емкости спортсмена [Биохимия:
Учебник для институтов физ. культуры, 1986].
Среди всех перечисленных факторов, на наш взгляд, наиболее слабо разработанными являются теоретические и методические вопросы, касающиеся повышения аэробной мощности
основных мышечных групп. Потому что, как отмечалось выше,
вопросы аэробной мощности всегда ассоциировались с
производительностью сердечно-сосудистой системы, а мышечным
компонентам выносливости отводилась роль «ведомого»
фактора.
Проблема повышения аэробной мощности мышц в спорте не
может рассматриваться изолированно от других сторон тренировочного процесса. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать целостную систему тренировки в ЦВС, но в контексте интересов повышения локальной мышечной выносливости, среди детерминантов которых аэробные способности
играют решающую роль.
Глава 6
Теоретические аспекты выбора
средств, методов и организации
тренировочного процесса
в циклических видах спорта
с целью улучшения локальной
мышечной выносливости
Точно так же, как выявление лимитирующих факторов физической работоспособности (т.е. определение того, что тренировать), выбор средств, методов и организации тренировочного
процесса может быть корректно произведен только на основе
прогнозирования биологических эффектов тех или иных способов
воздействия на организм. Для того чтобы такой выбор был
обоснованным, нужно, во-первых, знать в каком направлении мы
хотим изменять состояние органов и систем, а во-вторых,
посредством чего и каким оптимальным образом этого можно
добиться.
6.1. Обоснование выбора средств и методов тренировки
мышечных компонентов, определяющих выносливость
в циклических видах спорта
Тренировочное воздействие направлено на стимулирование
различных морфологических перестроек в организме спортсмена.
Ответственным за развертывание всех процессов адаптации и
деадаптации является генетический аппарат клеток. Следовательно,
суть управления тренировочным процессом — это управление
функционированием генетического аппарата клеток и
146
147
создание условий для облегчения синтеза специфических белков
цитозоля, мембран и органелл клеток в зависимости от целей тренировки.
К сожалению, точные молекулярные механизмы стимулирования или ингибирования синтеза белков еще не расшифрованы [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры,
1986; Албертс Б. и др., 1994; Vogt М. и др., 1997], поэтому, обсуждая этот ключевой для теории и методики физического воспитания момент, обычно говорят о факторах, с которыми может
быть связано управление синтетическими процессами и о том,
как посредством физических упражнений или их сочетаний с
сопутствующими
внетренировочными
средствами
(фармакологическими, физиотерапевтическими, гигиеническими)
можно воздействовать на факторы синтеза белка. Некоторые
известные, или гипотетические факторы, стимулирующие синтез,
будут рассмотрены ниже. В общем же случае можно определить,
что выбор средств и методов физической и любой другой
тренировки (вид упражнений, режимы работы мышц и т.п.)
должен основываться на учете факторов стимулирования или
ингибирования синтеза РНК (экспрессирование генов)
соответствующих органелл клеток, а организация процесса
подготовки (сочетание различных средств и методов,
планирование одного занятия, микро- мезо- и макроциклов,
использование внетренеровочных факторов и т.п.) должно
проводиться исходя из интересов облегчения или угнетения
синтеза специфических белков на рибосомах . Это — биологическая
основа планирования тренировочного процесса.
Однако, прежде чем перейти к решению этого ключевого
вопроса, следует рассмотреть, в каких направлениях необходимо ускорять синтетические процессы.
Наибольшее значение для достижения высокого спортивного результата в ЦВС имеет анаэробная производительность
мышц, определяемая конкретными морфологическими структурами и ферментативными комплексами клеток исполнительного
аппарата (мышц), совершенством управления деятельностью
мышц в целом и каждой ДЕ в отдельности, а также производительностью обеспечивающих систем (ССС, нейроэндокринной системы и т.д.). Именно они и являются объектом
спортивной тренировки. А выбор средств и методов тренировки
должен проводиться по критерию эффективности воздействия
на данные структуры организма.
148
Рассмотрим более детально, что является ответственным за
высокую аэробную и анаэробную производительность мышц. Для
этого нужно выяснить, что характеризует высокую производительность мышц (т.е. лимитирующие факторы функциональной
мощности) и что в них изменяется под воздействием тренировки
соответствующей направленности.
6.1.1. Стратегия повышения аэробной
производительности мышц в ЦВС
В литературе обозначены следующие возможные механизмы
адаптации с целью увеличения аэробной мощности МВ:
- увеличение размера мышечных волокон (гипертрофия);
- изменение доли красных, белых и промежуточных волокон;
- увеличение запасов эндогенных субстратов (триацилглицеролов и
гликогена);
- повышение содержания ключевых ферментов, участвующих в
расщеплении субстратов, используемых в дыхательном
фосфорилировании или, что практически тоже самое, увеличение плотности митохондрий;
- повышение эффективности процессов окислительного
фосфорилирования;
- снижение содержания ферментов анаэробного метаболизма при
повышении потенциала аэробных процессов;
- увеличение концентрации миоглобина;
- повышение капилляризации мышц.
Что можно сказать по поводу действительной реализации или не
реализации указанных механизмов?
6.1.1.1. Гипертрофия мышечных волокон
Знакомство с литературой по этой проблеме требует прежде всего
обратить внимание на следствия, которые вытекают из модели
Крога, предложенной в 1918 г, и ее модификаций (модели Тевса,
Димера, Грунсвальда) [Колчинская А.З., 1973], в которой участок
ткани, снабжаемый одним капилляром, рассматривается как
цилиндр, осью которого служит этот капилляр. Если принять
допущение, что кислород внутри ткани перемещается
исключительно за счет свободной диффузии, то расстояние между
капилярами становится критическим для адекватного снабжения всех
точек клетки кислородом. Поэто149
му считается, например, что ткани, потребляющие в активном
состоянии большое количество кислорода, обладают наиболее
развитой капиллярной сетью (миокард, красные мышцы и др.).
Также многократно показана тесная связь между плотностью
капилляров
и
окислительным
потенциалом
мышц
[Немировская Т.Л., 1992], которые при аэробной тренировке
возрастают, как правило, параллельно. Причем увеличение
плотности капилляров иногда происходит за счет уменьшения
площади поперечного сечения мышечных волокон, что
интерпретируется как адаптивная реакция, направленная на
улучшение снабжения мышечной ткани кислородом за счет
снижения диффузионного расстояния [см. обзор Немировской
Т.Л., 1992 ]. Увеличение же размеров мышечных волокон,
например, при тренировке культуристов или штангистов, при
сохранении числа капилляров в расчете на мышечное волокно,
сопровождается снижением плотности капилляров в расчете
на единицу объема (табл. 4). Это, как предполагается, является
одним из факторов низкого окислительного потенциала
мышц спортсменов в этих видах спорта.
Однако существуют хорошо известные факты, которые заставляют усомниться в бесспорности приведенных выше суждений.
1. В модели Крота не принимается во внимание роль миоглобина как фактора депонирования и ускоренного переноса
кислорода внутримышечного волокна. Известно, что оксимиоглобин выполняет две функции — 1) поддержание низкого
внутриклеточного напряжения О2, для обеспечения высокого
градиента по отношению к капилярной крови и 2) транспорт
кислорода внутри МВ, в случае возникновения внутриклеточных градиентов кислорода [Физиология человека / Под ред. Р.
Шмидта и Г. Тевса. — Т. 3., 1996]. Поэтому наличие оксимиоглобина уменьшает градиент парциального напряжение кислорода в разных участках мышечных волокон, ликвидируя «гипоксические» участки.
2. Вокруг гипертрофированных оксидативных мышечных
волокон капиллярная сеть настолько густая, что средняя плотность капилляров оказывается столь же высокой, как в других
местах мышцы [Gayeski T., С.R.Honig, 1986]. Среднее межкапиллярное расстояние при этом оказывается существенно
150
меньше 80 nм, которое считается критическим для адекватного
снабжения ткани кислородом, даже на основании расчетов по
модели Крога (т.е. без учета роли миоглобина).
3. Прямые измерения показали, что напряжение кислорода
внутримышечных волокон в состоянии максимальной респирации митохондрий не зависит от размера волокон [Gayeski T.,
С.R.Honig, 1986].
4. Показано, что в гипертрофированных мышечных волокнах митохондрии располагаются по периметру волокна [Brzang K.D.,
K.S.Pieper, 1987;Londraville R.L., Siddel B.D., 1990]. Это
уменьшает диффузионное расстояние и не вызывает необходимости накопления миоглобина.
5. Существуют наблюдения [Немировская Т.Л., 1992] о
реципрокных отношениях между концентрацией миоглобина, с одной стороны, плотностью капилляров и окисли тельным потенциалом МВ - с другой в процессе объемной
аэробной тренировки, т.е. можно предположить, что система внутриклеточного транспорта кислорода обладает резервами производительности, делающими ненужной высокую концентрацию миоглобина при высокой капилляризации мышц (т.е. при маленьком диффузионном расстоя нии). Это полностью согласуется с принципом симморфоза [Gnaiger T. и др., 1997], в соответствии с которым организм избавляется от избыточных морфологических структур, выходящих за рамки потребностей данной функциональной системы клетки.
6. Существуют многочисленные наблюдения о высокой степени гипертрофии мышечных волокон у спортсменов экстра
класса, тренирующих выносливость (табл. 2).
7. Аэробная мощность и спортивная результативность в ЦВС
растет параллельно с гипертрофией как медленных, так и быстрых волокон основных мышечных групп спортсменов [Шенкман Б.С. и др., 1990].
На основе перечисленных фактов, гипотеза об обязательности
уменьшения размеров мышечных волокон для достижения ими
максимального окислительного потенциала не кажется столь убедительной.
Тем не менее существуют исследования, в которых показано
снижение площади поперечного сечения (ППС) мышечных волокон
под воздействием аэробной тренировки при одновре151
менном росте аэробной производительности организма
[Теrrados N. и др., 1986]. Выявлена меньшая ППС мышечных
волокон (МВ) у велосипедистов экстра класса, по сравнению с
разрядниками [Соуlе Е.F. и др., 1991], а также наблюдения, о
меньшей ППС ММВ с ростом спортивной квалификации у
лыжников (от 1-го разряда до КМС) и меньшей ППС ММВ у
бегунов-любителей с большей работоспособностью, определенной по РWC170 [НемировскаяТ.Л., 1992].
В связи с этим стратегия адаптации мышечных волокон к
спортивной тренировке на выносливость требует
специального рассмотрения.
Влияние аэробной тренировки на размер МВ многократно
служило предметом исследования.
Всю совокупность данных можно разделить на две группы:
Первая — это исследование влияния аэробной тренировки
как таковой на площадь поперечного сечения МВ (ППС). В
связи с тем, что под аэробной тренировкой принято
подразумевать работу не выше уровня аэробного порога или
интервальную тренировку со средним уровнем мощности
ниже уровня анаэробного порога, то в большинстве случаев
исследовался именно такой вид воздействия.
Вторая группа исследований была направлена на изучение
влияния спортивной тренировки в циклических видах спорта с
целью достижения высокого спортивного результата.
Суммируя результаты первой группы работ, можно сделать
следующие выводы:
1. В большинстве случаев при «обычной» аэробной тренировке ППС МВ или не изменяется, или незначительно возрастает [Ноlloszy J.O., Booth F.W., 1976; Шенкман Б.С., 1999;
обзоры Немировская Т.Л., 1992; Saltin В., 1985]. Увеличение
ППС наблюдается тогда, когда гистохимическому исследованию подвергается тренируемая мышечная группа, например
— широкая мышца бедра при аэробной тренировке на
велоэргометре. В тех же случаях, когда исследуется
неосновная группа мышц (например, та же широкая мышца,
но при тренировке в беге), то прироста ППС не наблюдается
[Шенкман Б.С.и др., 1990].
2. Объемная аэробная тренировка животных или человека
приводит к уменьшению ППС мышечных волокон [Теrrados N.
и др., 1986]. В тоже время наблюдается выраженный при152
рост активности окислительных ферментов и увеличение
аэробной производительности организма [обзор Немировская Т.Л.,
1992;Теrrados N. и др., 1986].
3. Получено отчетливое явление уменьшения вариации в размере
мышечных волокон около некоторого среднего уровня в ответ на
выполнение аэробной работы [Немировская Т.Л., 1992]. Это
означает - гипертрофированные МВ уменьшаются, а|
гипотрофированные - увеличивают площадь своего поперечного
сечения.
Анализируя результаты второй группы работ, представленные в
табл. 2 и 3, можно сделать следующие выводы:
1. Как уже отмечалось выше, спортивная тренировка в циклических видах, также как и в штанге, бодибилдинге, спринте и
футболе приводит к гипертрофии как медленных, так и быстрых
мышечных волокон. Это следует из сравнения ППС у неспортсменов
и спортсменов всех представленных специализаций — мужчин и
женщин. Особенно наглядно этот вывод подтверждается данными
рис. 10.
Контроль
Бодибилдеры
Спортсм.
н./конечн
Спортсм.
в./конечн
(1)
Рис. 10. Величина средней (по данным табл. 2) площади поперечного сечения
(мкм2) медленных.мышечных волокон у мужчин: 1)контроля, 2)элитных
бодибилдеров, 3) спортсменов, тренирующихся на выносливость в мышцах
нижних (бег, коньки, гребля, велоспорт) и 4) верхних (плавание, ,гребля)
конечностей
153
На рис. 10 представлена ППС медленных МВ у спортсменов
различной специализации, полученных простым усреднением
данных различных исследователей, перечисленных в табл. 2.
Удивительным является то, что ППС ММВ у спортсменов,
тренирующих выносливость, не меньше, чем у бодибилдеров, чья
тренировка
направлена
на
гипертрофию
МВ
как
саркоплазматического, так и «сократительного» типа.
2. К сожалению, имеющиеся в распоряжении результаты не
позволяют сделать однозначного вывода о степени гипертрофии МВ в зависимости от длительности упражнения. Так как
наиболее показательными были бы результаты, полученные
одной группой исследователей (предполагаются возможные
расхождения в методиках получения биопатов, окраске волокон
и измерении их ППС), при исследовании спортсменов
одинаковой и высокой квалификации и, самое главное, при
исследовании мышц, выполняющих основную нагрузку в данной локомоции. Но таких исследований в нашем распоряжении
нет.
Анализ же данных табл. 2 и 3 не подтверждает вывод, сделанный Б.С. Шенкманом [Шенкман Б.С., 1990] о том, что при
увеличении соревновательной дистанции ППС, в частности
ММ В, уменьшается.
С большей долей уверенности можно констатировать, что
имеет место практически одинаковая степень гипертрофии
ММВ, вне зависимости от длительности соревновательного
упражнения.
При интерпретации данных табл. 2 и 3 мы учитывали данные биомеханических, электромиографических и наших собственных исследований [Мякинченко Е.Б., 1983] по сравнению
изометрической силы мышц - разгибателей и сгибателей коленного сустава, в зависимости от квалификации бегунов на
средние и длинные дистанции в диапазоне от 2-го спортивного
разряда до МСМК — членов сборной команды СССР 1982 —
83гг. (рис. 11).
Из графиков следует, что в то время как сила разгибателей
коленного сустава (четырехглавая мышца бедра) возрастает от 2го разряда до уровня КМС, а затем снижается, то сила мышц —
сгибателей коленного сустава (задняя поверхность бедра)
оказывается наибольшей у наиболее квалифицированных бегунов. Это отражает закономерность совершенствования тех154
2р. 1р.
КМС
МС МСМК
2р.
1р.
КИС
МС
МСМК
2р.
1р.
КМС МС
МСМК
Рис. 11. Зависимость силы мышц-сгибателей и разгибателей коленного
сустава от спортивной квалификации бегунов на средние дистанции
ники бега с ростом квалификации, когда бегуны от «прыжкового»
бега (т.е. использования мышц — разгибателей ног) переходят к
экономичному «катящемуся» бегу (при котором большую роль играют
сгибатели тазобедренного и коленного суставов) [Nelson R.C., R.J.
Gregor, 1976], а также отражает изменение в составе средств
подготовки, когда бегуны от использования широкого круга средств
ОФП переходят к более узконаправленным, преимущественно
беговым средствам [Мякинченко Е.Б., 1983]. Кроме того, из
имеющиеся
данных
биомеханических
и
миографических
исследований [Тюпа В.В., 1978, Физиология мышечной
деятельности / Под ред. Я.М.Коца., 1982] следует, что до 70%
процентов механической работы на опоре выполняется бегуном за
счет работы мышц голени. В связи с этим к «основным» мышечным
группам бегунов можно отнести двусуставные мышцы задней
поверхности
ноги
—
двуглавую,
полусухожильную,
полуперепончатую, икроножную, а также камбаловидную мышцы.
Значительная механическая работа [Тюпа В. В., 1978] выполняется
также при «сведении бедер» на опоре, когда наиболее активны
мышцы
сгибатели
тазобедренного
сустава
—
подвздошнопоясничная, гребешковая и двусуставная прямая головка четырехглавой мышцы бедра [Физиология мышечной
деятельности [Под ред. Я. М. Коца., 1982]. Медиальная и латеральная головки четырехглавой мышцы выполняют уступающую
работу практически только против силы тяжести в фазе амортизации
и в середине опоры. Однако, как известно, с ростом квалификации у
стайеров и особенно длины дистанции
155
вертикальные перемещения ОЦМТ снижаются [Зациорский
В.М. и др., 1982]. Это означает, что снижается доля работы,
выполняемая разгибателями коленного сустава, в частности
широкой мышцей бедра, которая обычно служит объектом гистохимических исследований. Другими словами — делать вы-
воды о влиянии тренировочного процесса на гистохимические и
морфометрические показатели мышц бегунов по результатам
биопатов, полученных из медиальной или латеральной головки
четырехглавой мышцы бедра (что обычно и делается) —
грубейшая методологическая ошибка.
Совершенно аналогичная картина наблюдается в лыжных
гонках классическим стилем, где особенности скользкой опоры
не позволяют выполнить сильного отталкивания «в догонку»,
которое могло бы осуществляться преимущественно мышцами
разгибателями коленного сустава. В связи с этим с ростом
спортивного мастерства спортсмены большую работу выполняют
за счет мышц туловища, разгибателей локтевого сустава,
сгибателей и разгибателей тазобедренного сустава, а не широкой
мышцей бедра. Несколько другое положение в «коньковом» ходе.
Однако данные работ Т.Л. Немировской, Б.С. Шенкмана,
приведенные в табл. 2, 3, собирались в 80-х годах, когда
большинство российских лыжников тренировались, используя
классический стиль. Кроме того, исследование проводилось в
летний
подготовительный
период,
когда
лыжниками
используется в основном высокообъемная работа в легкоатлетическом беге, приводящая, как следует из приведенных
выше данных, к снижению, или, по крайней мере, к стабилизации ППС МВ.
Таким образом, использование мышц передней поверхности бедра для изучения влияния тренировки и состояния
спортсменов в легкоатлетическом беге и лыжных гонках на
силу, ППС и окислительный потенциал МВ некорректно, так
как эта мышца выполняет только небольшую часть работы по
перемещению спортсмена относительно дорожки (лыжни).
Поэтому, например, в табл. 2 имеются данные о чрезвычайно
высокой степени гипертрофии медленных МВ икроножной
мышцы («основная» мышца) у бегунов-марафонцев и стайеров
экстракласса - 8,34 мкм2, а также гипертрофии ММВ широкой
мышцы бедра («основная» мышца) у велосипедистов 6,36
мкм2. Обе эти специализации имеют наибольшее время соревновательной дистанции.
У представителей более коротких дистанций степень гипертрофии ММВ (в мкм2) лежит в тех же пределах:
—бегуны на средние дистанции (икроножная мышца) 6,38;
—пловцы (дельтовидная мышца) — 6,90;
— конькобежцы многоборцы (широкая бедра) — 6,70 — 8.97;
- академическая гребля (широкая бедра) - 6,68 — 10,03;
— гребцы на байдарке/каное (дельтовидная мышца) - 4,926,85.
В то же время ППС в МВ широкой мышцы бедра у бегунов
существенно ниже:
—бегуны-любители — 4,69;
—стайеры — 5,10;
—лыжники — 6,41 — 4,74.
Таким образом, сделанные выше выводы об одинаковой степени
гипертрофии ММВ у соревнующихся на разных дистанциях и ее
проявлении только в
«основных» мышечных группах
подтверждаются данными гистохимического исследования.
3. Об избирательном влиянии тренировки (или отбора) на П ПС
БМВ и ММВ можно судить по их соотношению.
Длинные дистанции: икроножная мышца — 0,78; широкая
бедра-0,97.
Средние дистанции: икроножная мышца — 0,98; широкая бедра
-1,14.
Из этих данных следует, что хорошо известное явление снижения
поперечника мышц у стайеров [Наккinen К., К.L.Keskinen.,
1989] по сравнению со средневиками и спринтерами объясняется
снижением степени гипертрофии БМВ с ростом соревновательной
дистанции. Это подтверждает многочисленные данные об
избирательном влиянии силовой или скоростно-силовой
тренировки у спортсменов на БМВ. Еще большая степень
снижения всех проявлений мышечной силы у стайеров [Наккinen
К., К.L.Keskinen., 1989], по сравнению с поперечником мышц,
вероятно, связано как с меньшей гипертрофией БМВ, так и с
нервно-мышечными факторами.
4. Чем вызывается гипертрофия МВ у спортсменов, тренирующих выносливость, если аэробная тренировка сама по себе к ней
не приводит?
156
157
Считается [Шенкман Б.С., 1990], что такими факторами
могут быть использование анаболических стероидов, специально
организованная силовая тренировка, присутствующая во всех
без исключения ЦВС, или естественный отбор. Значимость
последнего фактора не бесспорна, так как существуют
наблюдения, что квалифицированные спортсмены (в частности,
культуристы и штангисты [обзор Шенкман Б.С., 1990])
достигают высоких результатов не столько за счет предельной
гипертрофии МВ, сколько за счет их большего числа.
5. В связи с данными табл. 2 и 3 возникает вопрос, за счет
каких органелл клеток возникает гипертрофия МВ в ЦВС?
Логично было бы предположить, что наибольшее значение
должно иметь увеличение объемной плотности митохонд рий, капилляризация и накопления эндогенных энергети ческих субстратов (гликогена и триацилглицеролов), т.е.
ППС МВ в ЦВС должна была бы увеличиваться по
«саркоплазматическому» типу. В частности показано, что в
тренированных «на выносливость» мышцах парциальный
объем сократительных элементов может уменьшаться до
60%, а в тренированных «на силу» — возрастать до 85%
[Хоппелер Г., 1987]. Однако, по имеющимся данным, объем
митохондрий может увеличиваться в ММВ с 3-5% у
нетренирующихся лиц, до 8-10% у высококвалифицированных
спортсменов. Количество гликогена и доля капилляров в
мышцах также относительно невелики (2-3%) [Хоппелер Г.,
1987]. Гипотеза о возможной гипертрофии МВ за счет
увеличения массы воды, связанной с гликогеном, не
подтвердилась экспериментально. Таким образом, столь
высокая степень гипертрофии ММВ (до 100-120% см. табл. 2)
не может объясняться только увеличением объема саркоплазмы.
Значительную
роль
играет
«миофибриллярный»
тип
гипертрофии — т.е. увеличение числа сократительных
элементов мышц. Косвенным подтверждением этому выводу
может быть то, что парциальный объем миофибрилл в ММВ и
БгМВ одной и той же мышцы существенно не различается (76
- 82%) [Хоппелер Г., 1987]. Тот факт, что гипертрофия за счет
сократительных элементов в этом случае не сопровождается
адекватным
приростом
силы
и
скоростно-силовых
способностей у спортсменов, тренирующих выносливость,
объясняется, вероятнее всего, нервно-мышечными факторами
и владением техникой скоро-
стно-силовых и силовых движений. Вероятно, эти способности
не являются существенными в ЦВС.
6. Каков биологический смысл адаптации к спортивной
тренировке в ЦВС через увеличение ППС, в частности, за счет
накопления сократительных элементов мышц? Можно было бы
предположить, что степень гипертрофии волокон основных
мышц должна коррелировать с величиной механической нагрузки,
которую приходится преодолевать мышцам при выполнении
аэробных упражнений. Вероятно, некоторые основания у этой
гипотезы есть, так, например, наибольшие величины ППС
зафиксированы в икроножной мышце бегунов, которая
испытывает очень высокие значения механической нагрузки в
беге. Однако этой гипотезе противоречат данные, представленные
в табл. 2, например, в плавании, где пиковая механическая сила
тяги мышц в цикле движения существенно меньше, чем у
представителей «наземных» локомоций, степень гипертрофии
ММВ даже несколько выше. Этот факт может означать, что
гипертрофия
волокон
необходима
не
только
для
противодействия механической нагрузке, но и как фактор
повышения аэробной (в случае ММВ) мощности мышц.
Таким образом, можно резюмировать, что для каждого вида
локомоций существует оптимум ППС в каком-то определенном
сочетании с морфоструктурами, отвечающими за окислительный
потенциал ОП мышечных волокон данной мышечной группы.
Величина ППС и соответствующий ОП МВ детерминирован
величиной механических нагрузок, которые мышцы испытывают в
соревновательном упражнении.
При этом избыточная гипертрофия увеличивает инертную
мышечную массу, а ее недостаток снижает анаэробные пороги (за
счет более раннего подключения БгМВ к работе см. гл. 5), т.е.
приводит к более раннему «закислению» на дистанции.
Как тогда добиться оптимума? Этот вопрос решается в каждом
конкретном случае. Надо только помнить, что при больших
объемах - снижается ППС. При избытке силовой работы страдают
аэробные способности. Следовательно, должно быть оптимальное
сочетание объемных средств (снижающих ППС) и силовой работы,
поддерживающих ППС. В соревновательном же периоде
оптимальной будет - соревновательная интенсивность (в
биомеханическом смысле).
158
159
6.1.1.2. Изменение доли красных, белых и
промежуточных волокон
Максимальная скорость сокращения волокна, АТФ-азная и
КФК-азная активность, экспрессия различных цепей миозина,
гликолитические возможности мышечных волокон и т.п.
определяются типом их иннервации [Whalen, 1981]. т.е. величиной
мотонейрона, его максимальной частотой импульсации и
толщиной двигательного нерва. Последние факторы генетически обусловлены, поэтому изменения соотношения типов
волокон, определяемых по миозиновой АТФ-азе (т.е. переход
ММВ в быстрые и обратно), под воздействием тренировки, как
правило, не происходит [обзор П.Хочачка, 1988].
Однако существует такое понятие как «метаболический профиль» волокна, определяемый по соотношению активности окислительных (например, малатдегидрогеназы или цитратсинтетазы)
и гликолитических ферментов. Под воздействием тренировки
может меняться активность ключевых ферментов и, следовательно, метаболический профиль волокон. Однако считается, что
при «обычной» аэробной тренировке окислительный потенциал
ММВ и БМВ повышается параллельно. В то же время имеются
данные о переходе быстрых гликолитических МВ в быстрые
оксидативные МВ (см. обзор Шенкман Б.С., 1990].
6.1.1.3. Повышение содержания ключевых ферментов,
участвующих в окислительном расщеплении субстратов
При спортивной тренировке, как обосновано в главе 5, наиболее важной является мощность метаболических путей аэробного окисления углеводов. Известно, что повышение окислительного потенциала мышц всегда сопровождается увеличением
количества ключевых ферментов гликолиза на всех его стадиях
от расщепления гликогена до челночного переноса электронов
на внутренней мембране митохондрий [Хочачка П., Дж. Сомеро,
1988].
6.1.1.4. Увеличение плотности митохондрий
Наиболее очевидным признаком повышения дыхательных
способностей мышц является увеличение объема и числа митохондрий, которые могут составить до 13% объема ММВ
[Г. Хопеллер, 1987 ]. В мышечном волокне митохондрии располагаются вокруг миофиламентов, в местах использования
160
Таблица 4. Плотность капилляров в мышцах спортсменов различной специализации (адаптировано по Т.Л. Немировской [Немировская Т.Л., 1992]
№
Спортивная специализация
1
Стайеры
2
Триатлон
3
Велогонки шоссе
4
---— "
"
5
Бегуны
6
Лыжники
7
Конькобежцы
8
Пловцы
Культуристы
9
1
0
Штангисты
Мышца
Плотность капилляров (на
мм2)
Колич. капилляров (на 1 МВ)
Латеральная
бедра
и II
" __
444
2,47
||
1
___
и
509
3,3
м
464
2,90
II
450
II
1' ____
II
".-
— " ----- " --" __
Дельтовидная
Латеральная
бедра
и и н
427
415
415
427
320
2,64
199
2,06
6.1.1.5. Повышение эффективности процессов
окислительного фосфорилирования
хания креатином свидетельствует об активизации работы митохондриальной креатинкиназы, которая играет ключевую роль
во внутриклеточном аэробном синтезе КрФ, а также способствует
облегченной диффузии АДФ в мышечных клетках, уменьшая Кт
для АДФ [Шенкман Б.С., 1999].
6.1.1.6. Снижение активности ферментов анаэробного
метаболизма в соответствии с повышением потенциала
аэробных процессов
Наиболее типичным паттерном изменения активности ключевых
ферментов анаэробного гликолиза при аэробной тренировке
является то, что в ММВ их активность немного возрастает, а в БМВ
- немного падает [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988]. Тем не менее,
достаточно определенно можно сказать, что аэробная
тренировка существенного отрицательного воздействия на
активность ферментов анаэробного гликолиза не оказывает.
2,0
Повышение аэробных способностей мышц при тренировке
может происходить не только в результате увеличения способности к потреблению кислорода, но и за счет увеличения эффективности работы митохондриальной дыхательной цепи
[Шенкман Б.С.,1999]. Это может выражаться в экономизации
использования кислорода за счет снижения базального уровня
дыхания митохондрий и в увеличении синтеза макроэргических
соединений митохондриальной креатинкиназой без увеличения
максимальной скорости потребления кислорода. То, что оба
этих
пути
повышения эффективности окислительного
фосфорилирования могут реализовываться при тренировке
квалифицированных спортсменов показано в исследовании
Б.С. Шенкмана [1999]. В частности, было показано увеличение
активности
цитохром-С-оксидазы
и
скорости
креатинстимулированного дыхания без увеличения МПК и объемной
плотности митохондрий. Увеличение степени активации ды-
6.1.1.7. Увеличение концентрации миоглобина
Стратегия адаптации систем внутриклеточного транспорта
кислорода, как можно было бы предположить, могла бы включать в
себя:
—увеличение концентрации миоглобина, который ускоряет диффузию кислорода внутри волокна;
—снижение ППС волокна для уменьшения диффузионного
расстояния;
—локализацию митохондрий по периметру волокна.
Гипотеза о возможности увеличения концентрации миоглобина
возникла на основании данных о повышении его концентрации
при экспозиции в гипоксических условиях, или при анемии
[Немировская Т.Л., 1992, Теrrados N.и др., 1990], а также из
представлений о гипоксическом состоянии мышц при физической
нагрузке.
Однако из перечисленных возможностей реализуется только
периферическая локализация митохондрий. Как оказалось, ППС в
большинстве случаев возрастает (см. выше). За исключением
случаев объемной истощающей тренировки или нахождения в
высокогорье (т.е. в состоянии компенсированной стресс-реакции
[Теrrados N. и др., 1986]), а концентрация ми-
164
165
оглобина у квалифицированных спортсменов или не отличается
от контроля, или даже снижается [Соу1е Е.F. и др., 1991], это же
наблюдалось под воздействием аэробной тренировки [Теrrados
N. и др., 1986, 1990], а увеличение содержания миоглобина
наблюдалось, напротив, при силовых и скоростных нагрузках
[Верхошанский Ю.В., 1988; Яковлев Н.Н., 1983], т.е. при
увеличении ППС волокон. Поэтому, учитывая гипертрофию
ММВ у элитных спортсменов, можно заключить, что общее
содержание миоглобина в основных мышечных группах
увеличивается [Яковлев Н.Н., 1983], но без увеличения его
концентрации, что никак не согласуется с гипотезой о
гипоксическом состоянии мышц при экстремальной аэробной
нагрузке.
Тот факт, что при этом концентрация миоглобина не возрастает, дает основания предполагать, что внутриклеточный
транспорт кислорода, хотя и является неотъемлемым звеном
системы транспорта и утилизации кислорода, обладает достаточными адаптационными возможностями для того, чтобы не
лимитировать аэробную производительность мышц. Этот вывод
подтверждает и отрицательная корреляция концентрации
гемоглобина в крови (отвечающего за транспорт О2) с пиковым
кровотоком в конечности и концентрацией миоглобина в мышцах
этой конечности [Немировская Т.Л., 1992].
6.1.1.8. Повышение капилляризации мышц
Этот феномен, также как и увеличение плотности митохондрий, всегда сопровождает регулярную аэробную тренировку и
тесно коррелирует с изменением окислительного потенциала
мышц. Прирост в процессе тренировки связан с исходной
плотностью капилляров. Плотность повышается только до определенного предела, а затем стабилизируется [Немировская
Т.Л., 1992].
6.1.1.9. Заключение по разделу
Как следует из приведенного анализа, стратегией адаптации в
отношении увеличения аэробной производительности мышц
является следующее:
1. Гипертрофия ММВ на 50-120% относительно контроля.
Причем существенно, что сама по себе аэробная тренировка не
вызывает гипертрофии мышечных волокон. Увеличение
166
ППС вызывается, вероятнее всего, применением специальных
силовых упражнений, которые являются неотъемлемой частью
тренировочного процесса во всех без исключения циклических
видах спорта.
2. Накопление эндогенных энергетических субстратов, среди которых наибольшее значение для аэробного компонента
спортивной работоспособности имеет гликоген мышц.
3. Повышение окислительного потенциала мышц на 100200% за счет гипертрофии ММВ, повышения общей массы и
плотности митохондрий, изменения ферментативного состава митохондриальных белков, оптимальной концентрации
миоглобина и высокой капилляризации мышц.
6.1.2.
Стратегия
повышения
производительности мышц в ЦВС
анаэробной
Как было определено в предыдущей главе, под существенными
для спортивной работоспособности компонентами анаэробной
производительности, влияющими на выносливость, следует
понимать:
а) максимальную мощность и емкость КФК-реакции и анаэробного гликолиза в упражнениях длительностью до 40 с;
б) максимальную емкость КФК-реакции и анаэробного гликолиза в упражнениях длительностью от 40 с до 2-3 мин.
Также как и в случае аэробной производительности, имеющиеся
в литературе данные по поводу стратегии адаптации к
анаэробной работе можно свести к следующим позициям
[Немировская Т.Л., 1992; Сарсания С.К., Селуянов В.Н., 1991;
Хочачка П.,Дж. Семеро, 1988; Шенкман Б.С., 1990]:
—увеличение размера мышечных волокон (гипертрофия);
—изменение доли красных, белых и промежуточных волокон;
—повышение запасов эндогенных субстратов (креатинфосфата и гликогена);
—повышение содержания ключевых ферментов, участвующих в анаэробном метаболизме и его регуляции;
—изменение изоэнзимов в различных звеньях метаболических путей;
—увеличение буферной емкости мышц.
Что можно сказать по поводу действительной реализации или
нереализации указанных механизмов?
167
6. Т .2.1. Гипертрофия мышечных волокон
Факт повышения ППС в ответ на интенсивную анаэробную
работу различного характера за счет накопления главным образом
сократительных элементов мышц хорошо известен. Также не
вызывает сомнений высокая корреляция между анаэробной
производительностью и гипертрофией обоих видов МВ. Как
подробно описано в 5-й главе, это обусловлено тем, что в
генерации механического усилия, даже максимальной интенсивности, существенный вклад вносят не только быстрые, но и
медленные мышечные волокна. Тем более это справедливо в
аспекте выносливости, когда требуется не максимальная анаэробная мощность, а высокая емкость процессов энергообеспечения. В этом случае запасы КрФ и аэробная мощность ММВ
служат фактором «экономии» ресурсов БМВ. Справедливость
этих рассуждений подтверждается тем, что избирательная гипертрофия БМВ наблюдается только у представителей скоростносиловых видов (штангистов, спринтеров и т.д. [см. обзор
Шенкман Б.С, 1990].
Считается, что возможности переходов ММВ в БМВ, также как
и обратно, очень ограничены [Хочачка П., Дж. Семеро, 1988;
Шенкман Б.С., 1990] .
6.1.2.2. Повышение запасов эндогенных субстратов
(креатинфосфата и гликогена)
Насколько можно судить из имеющихся данных, анаэробная
тренировка приводит к увеличению общего количества КрФ
[Хочачка П.,Дж. Сомеро, 1988; Яковлев Н.Н., 1983]. Запасы
гликогена возрастают при любом виде физической нагрузки.
Однако существует, вероятно, некоторый морфологический или
другой предел, выше которого увеличить запасы гликогена иначе,
как путем гипертрофии мышц, не удается. Этот вывод следует из
экспериментов с методом углеводного насыщения [Алиханова
Л.И., 1983]. Кроме того, при длительности работы, где
существенный вклад вносят анаэробные источники энергии (15 с
— 2-3 мин), снижение запасов гликогена не является фактором
снижения скорости гликолиза [Nevill М.Е. и др., 1996]. Однако
известно [Ваngsbo J., 1996], что более высокий исходный уровень
гликогена в мышцах корреляционно связан со скоростью
гликолиза. Но эта корреляция может явиться ложной, поскольку
большая концентрация гликогена
168
может сопровождаться большим содержанием ключевых ферментов
гликолиза, так как при тестирования разных ног при нормальном и
суперкомпенсированном гликогене такой зависисмости не
подтверждено [Ваngsbo J., 1996].
6.1.2.3. Повышение содержания ключевых ферментов,
участвующих в анаэробном метаболизме и его регуляции
Количество АТФ-азы и КФК-азы, связанных с типом иннервации волокон, вероятно, под воздействием тренировки
существенно изменяться не должно. Однако содержание миокиназы
и ферментов анаэробного ресинтеза АТФ (фосфорилазы,
фосфофруктокиназы, лактатдегидрогеназы), может повышаться на
100-150% [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988] за счет простой
гипертрофии мышц и за счет изменения относительного
содержания ферментов. Под воздействием тренировки может
изменяться и изоинзимный состав анаэробных ферментов.
Например, это хорошо показано для изоэнзимов лактатдегидрогеназы [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988].
6.1.2.4. Увеличение буферной емкости мышц
Система буферирования протонов в мышечных волокнах
подробно описана в главе 5 и включает бикарбонатный, белковый,
дипептидовый (при содержании имидазольных групп гистидина),
креатиновый, митохондриальный компоненты и систему удаления
ионов из мышечного волокна.
К сожалению, нам не известны механизмы увеличения концентрации буферирующих веществ или, даже, какой точно характер
нагрузки способствует их преимущественному накоплению.
Имеются данные, что у спортсменов, тренированных в
«гликолитической» зоне, повышена способность накапливать Ла в
крови [Волков Н.И., 1969) и увеличения отношения DЛа/DрН
[Sahlin К., 1986], что косвенно может свидетельствовать о при- росте
емкости их буферных систем, т.к.. вероятно, минимальное рН, при
которых
происходит
резкое
замедление
процессов
энергопродукции в МВ, не отличается у тренированных и
нетренированных, поэтому если значительная часть Н+
буферируются. то больше Ла может накопиться в мышцах, а затем
выйти в кровь. В то же время большая концентрация Ла может
явиться следствием его облегченной диффузии в кровь (см.
169
ниже) в результате большей капилляризации мышц (их большего окислительного потенциала) у средневика, по сравнению
со спринтерами.
В литературе имеются также указания, что концентрация
гистидина (одного из компонентов белкового и дипептидного
буфера) растет параллельно активности гликолитических ферментов [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988].
Свободный креатин выполняет функцию буферирования
ионов водорода. Увеличение емкости этого звена буферной
системы происходит параллельно с увеличением пула Кр и КрФ
[Greenhalf P.L., и др,, 1996].
Диффузия лактата и ионов водорода в другие (ММВ) мышечные волокна и в кровь снижают скорость накопления Н+
Известно, что скорость прохода этих молекул через мембрану
ограничена [Jorfeldt L. и др. 1978], особенно при их большой
концентрации, но нет сведений о возможности ускорения их
диффузии в результате тренировки. Можно только высказать
предположение, что ускорению элиминации молекул
молочной кислоты будет способствовать гипертрофия ММВ и
увеличение капилляризации мышц, которые, предположительно, могли бы способствовать увеличению мембранного градиента для Ла и Н+ и тем самым скорости их выхода из БМВ,
Увеличение окислительного потенциала МВ, в частности объема митохондрий. Это снижает доступность пирувата для
М-лактатдегидрогеназы, митохондрии потребляют протоны, а в
ММВ, предположительно, ускоряется окисление Ла.
6.1.2.5. Заключение по разделу
Как следует из приведенного анализа, стратегией адаптации в
отношении увеличения анаэробной производительности
мышц является:
1. Гипертрофия МВ на 50-100% относительно контроля.
Гипертрофии волокон способствует сам анаэробный характер
физической нагрузки.
2. Накопление эндогенных энергетических субстратов, среди
которых наибольшее значение имеют запасы КрФ. Высокая
концентрация гликогена на дистанциях, где существенна
анаэробная мощность и емкость (15 с — 2-Змин), как представляется, значимой роли не играет.
170
3. Накопление гликолитических ферментов и изменение их
изоэнзимного состава.
4. Небольшое повышение содержания АТФ-азы и КФК-азы
и существенное повышение содержания ферментов гликолиза
(20-50%), независимо от гипертрофии волокон.
5. Повышение буферной емкости мышц за счет накопления
буферирующих веществ, капилляризации мышц, гипертрофии
МВ и повышения окислительного потенциала всех типов волокон.
6.2. Тренировочные средства и методы развития
локальной выносливости
Простая логика и данные по гипертрофии МВ (табл. 2 и 3)
указывают на то, что для квалифицированных спортсменов
наибольшее место в тренировочном процессе важно уделять
воздействию на т.н. основные мышечные группы, участвующие в
продвижении спортсмена вперед с учетом биомеханических
особенностей локомоции и внешней среды.
Насколько нам известно, этот тезис не подвергался сомнению ни
практикой спорта, ни научными исследованиями.
В то же время это утверждение не противоречит требованию о безусловном соблюдении целесообразной гармоничности развития различных мышечных групп, В этом смысле деление на «основные» и «второстепенные» мышечные группы
условно. Тем более что существует мнение, что в некоторых
локомоциях (например, беге) длительная тренировка сама оптимизирует технику движений [Саvanagh P.R. и др., 1985;
Nelson R.S., R.J.Gregor,, 1976] и «формирует» под эту технику «топографию» производительности мышечных групп. В то
же время показано, что правомочно и обратное явление – имеющееся соотношение мышечных групп откладывает серьезный отпечаток на основные биомеханические параметры локомоции [Мякинченко Е.Б , 1983]. Однако в свете того, что гипертрофия МВ — неотъемлемая часть адаптации к спортив
ной деятельности (см. выше), а наиболее действенное сред
ство гипертрофии МВ ... силовая тренировка, вопрос выявления «основных» мышечных групп для целенаправленного
воздействия на них посредством силовых упражнений важен
171
и актуален. Этот вопрос рассмотрен в конце главы. Ниже, где
речь будет идти о средствах и методах силовой подготовки,
мы подразумеваем, что основным объектом воздействия являются именно «основные» мышечные группы.
6.2.1. Средства и методы тренировочного
воздействия на ММВ
ММВ играют наиболее существенную роль практически на
всех дистанциях в циклических видах спорта и их работоспособность является решающей для обеспечения высокой аэробной производительности спортсмена в ЦВС.
Как установлено в предыдущих разделах, высокая работоспособность ММВ обеспечивается гипертрофией МВ за счет
накопления главным образом сократительных элементов и
сопутствующих им органелл, одновременным повышением их
окислительного потенциала за счет гиперплазии и гипертрофии митохондрий, капилляризации и накоплением запасов
гликогена.
Напомним, что предмет нашего исследования — локальная
выносливость мышц, т.е. внутримышечные факторы, приводящие к увеличению спортивной работоспособности. Поэтому,
говоря о средствах и методах силовой тренировки, мы чаще будем
говорить, например о гипертрофии мышечных волокон, а не об
увеличении мышечной силы, так как улучшению локальной
выносливости в большей мере будет способствовать тренировка,
приводящая именно к увеличению ППС (в том числе и за счет
несократительных элементов мышц), по сравнению с тренировкой,
приводящей только к увеличению мышечной силы, что происходит,
например, при применении упражнений скоростно-силового
типа.
6.2.1.1. Средства и методы, направленные на
гипертрофию (увеличение силы) ММВ
Точные механизмы и стимулы индукции синтеза сократительного белка неизвестны. Среди факторов, приводящих к
гипертрофии МВ, выделяют как минимум следующие:
1) Основное условие — наличие импульсной активности
мотонейрона как фактор нейротрофического контроля
[Валиулин В.В. и др., 1996].
На стадии синтеза РНК:
2) наличие свободного креатина, аденозинмоиофосфорной
и инозиновой кислот [Walker J.В. 1980, Н.И. Волков, В.И.
Олейников, 2001|;
3).наличие ионов Н+ (способствует либерализации мембран, увеличению пор и раскручиванию структур белков) [Панин Л.Е, 1983].
На стадии синтеза белка:
4) присутствие необходимых стероидных гормонов [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Виру А.А.,
Кырге П.К., 1983);
5) наличие свободных аминокислот (как составных частей
сократительных белков — строительный материал) и пептидов
[Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Виру
А.А.,Кырге П.К., 1983; Н.И.Волков, В.И.Олейников, 2001);
Наиболее очевидный и, видимо, эффективный способ обеспечения
этих условий и, следовательно, гипертрофии ММВ — это силовая
тренировка.
Силовая тренировка.
Высокие концентрации свободного креатина и Н+ в мышце в
целом, а также повышение концентрации анаболических гормонов
(соматотропный гормон, инсулин, тестостерон [Виру А.А. Кырге
П.К., 1983; Ahtiainen J. и др., 2001] возникают при
высокоинтенсивных упражнениях. Однако известно, что гипертрофия ММВ при таком характере тренировки выражена
относительно не сильно, видимо, из-за краткосрочности действия
стимула, а проявляемая гипертрофия БМВ часто является негативным
фактором в видах на выносливость, т.к. увеличивает мышечную
массу без увеличения окислительного потенциала мышц. Поэтому
наиболее приемлемой кажется гипотеза [Арнис В. Р., 1994; Платонов
В.Н., Булатова М.М., 1992; Сарсания С.К., Селуянов В.Н., 1991;
Селуянов В.Н., 1992], что гипертрофии ММВ будут способствовать
изотонические и статодинамические упражнения, выполняемые при
строгом соблюдении следующих правил:
—медленный, плавный характер движений;
—относительно небольшая величина преодолеваемой силы
или степени напряжения мышц (40-70% от МПС);
—отсутствие расслабления мышц в течение всего подхода;
—выполнение подхода до «отказа».
173
172
—проведение тренировки, как правило с применением суперсетов [Вейдер Д. ,1992 ], на все основные мышечные группы;
—достаточно большая длительность всей тренировки (не
менее 1 часа) (более подробно см. Б.Б. Мякинченко, Е.Н. Селуянов, 2001).
Такой характер упражнений приводит к следующим целесообразным явлениям:
—первоначально, и что наиболее важно, будут рекрутироваться ММВ;
—затрудняется доступ кислорода в ММВ и тем самым ускоряется снижение концентрации КрФ и накопление Н+ именно в
этих волокнах;
—достаточно большая длительность подходов (60-90 с) и
большое число подходов (4-10) обеспечивает длительное действие указанных стимулов в ММВ;
- есть основания предполагать, что из-за длительности подхода, даже при максимальных волевых усилиях в конце подхода,
степень вовлечения БМВ в работу и, следовательно, их гипертрофия будет относительно небольшой.
В пользу сделанного предположения, что подобная тренировка будет способствовать гипертрофии ММВ, свидетельствует
опыт подготовки бодибилдеров [ Вейдер Д., 1992], у которых
ММВ гипертрофированны в отсутствие специализированной
тренировки на выносливость (табл. 2), особенно если применяются подходы с большим числом повторений [Платонов В.Н.
Булатова М.М., 1992]. Их тренировка отличается от предложенной выше только большими весами (70-85% от МПС), а
также исследованиями, проведенными в Проблемной лаборатории РГАФК (см. выше).
В то же время возможно отрицательное влияние, подобного
вида силовой тренировки на окислительный потенциал ММВ.
т.к. известно, что высокая степень и длительность закисления
мышц приводит к деструкции митохондрий (Дин Р., 1981;
Ленинджер Р., 1966: Лузиков В.Н., 1980].
При рассматриваемом варианте тренировки этот эффект
снижается гипотетически за счет:
— локального характера упражнений, который исключает
существенное снижение рН крови и, следовательно, обеспечивает высокий градиент между саркоплазмой и кровью для
Н+, облегчающий выход последних в кровь;
174
—невысокой средней мощности упражнения и небольшого
задействования БМВ, что замедляет скорость прироста концентрации Н+<см. ниже);
—возможности использования аэробных упражнений небольшой длительности (2-6 минут) между подходами и серия
ми для ускоренной элиминации МК.
Основываясь на практике спортивной подготовки и данных
исследований, можно отметить еще два гипотетических пути
гипертрофии ММВ:
1) использование т.н. аэробно-силовой тренировки [Верхошанский Ю.В., 1988 ];
2) использование обычной аэробной тренировки, но при
гормональном статусе организма, благоприятном для развертывания анаболических процессов.
Аэробно-силовой метод [Верхошанский Ю.В., 1988].
Под этим обобщенным названием подразумеваются хорошо
известные в ЦВС варианты тренировки в «утяжеленных» условиях
(Нурмякиви А.А., 1974; Современная система спортивной
подготовки / Под ред. Ф.П. Суслова и др., 1995; ФомиченкоТ.Г.,
1999].
Биологическим обоснованием этого метода являются прямые
данные, свидетельствующие о высокой степени гипертрофии
мышечных волокон в тех мышцах, которые испытывают
наибольшую резистивную нагрузку в данном виде локомоции
([Уилмор Дж.Х,, Костил Д.Л., 1997] — у бегунов), [Шенкман Б.С. и
др., 1990] — у гребцов), а также то, что, несмотря на установленный
факт преимущественного увеличения окислительного потенциала в
ММВ при аэробной тренировке [Holloszy J.O., Coyle E.F., 1984],
увеличение интенсивности нагрузок или добавление механического
отягощения способствует повышению ОП в БМВ [Dudley и др., 1982;
Rusko и др., 1991].
В легкой атлетике этот метод реализуется путем бега по песку, в
гору, с сопротивлением; в велоспорте — во время «горной»
подготовки или езды с большой передачей; в плавании -при плавании
«на привязи», с тормозом или лопатками; в лыжных гонках - при
тренировке на сильно пересеченной местности, растягивании
резиновых амортизаторов или специальных блочных устройств и др.
Смысл всех этих вариантов заключается в создании большего
относительно обычной локомоции механического уси-
175
лия, проявляемого основными мышцами и рабочей фазе движения
при соблюдении в целом аэробного или смешанного характера
энергообеспечения.
К сожалению, нам не известны работы, в которых целенаправленно исследовалось бы воздействие аэробно-силовых упражнений на ППС ММВ. Однако в исследовании [Уилмор
Дж.Х.. Костил Д.Л., 1997] показана очень высокая степень гипертрофии ММВ икроножной мышцы у элитных стайеров и
марафонцев (см, табл. 2). Нельзя утверждать, что эти бегуны
применяли аэробно-силовой метод, однако известно, что трехглавая мышца голени испытывает самые высокие механические
нагрузки в беге (см. выше). То есть, предполагаем, что сочетание
высоких нагрузок и аэробного характера тренировки может
обеспечивать гипертрофию ММВ. Кроме этого, хорошо установлен
факт увеличения мышечной силы и спортивного результата под
воздействием аэробно-силового метода во всех ЦВС.
Тренировка в аэробном режиме.
В разделе 7.1. описаны случаи увеличения ППС у людей под
воздействием самой аэробной тренировки в хорошо контролируемых условиях. Это же получено при умеренных беговых
нагрузках у крыс, причем прирост ППС и скорости дыхания
митохондрий не сопровождались увеличением плотности капилляров [Немировская Т.Л., 1992]. Стимулы, которые могут
приводить к гипертрофии МВ в этих условиях, не известны,
кроме гипотетического «фактора-регулятора» [Меерсон Ф.З.,
1978], действия лизосомальных ферментов на геном ядра [Панин
Л.Е.. 1983] при повреждении органелл клеток, «стимула
нагрузкой» [Шенкман Б.С., 1990], фактора роста фибробластов
[Панин Л.Е., 1983]. Есть данные [Watt Р. и др., 1982], свидетельствующие в пользу того, что гипертрофия ММВ реализуется через замедление деградации белков, тогда как гипертрофия БМВ — через ускорение их синтеза. О меньшей интенсивности процессов деградации в МВ после аэробной тренировки свидетельствует также факт повышения активности
дегидрооротатдегидрогеназы, являющейся индуктором синтетических процессов (в БМВ больше, чем в ММВ) и небольшое
снижение активности глютаматдегидрогеназы, что говорит о
снижении активности окисления аминокислот после аэробной
тренировки [Немировская Т.Л.. 1992].
176
Однако точно установлено действие эндогенных или экзогенных анаболических гормонов, приводящих к гипертрофии
волокон при сочетании их повышенного уровня в крови и физической нагрузки практически любого вида [Виру А.А., Кырге
П.К., 1983]. При этом установлено, что анаболические гормоны в
большей мере воздействуют на БМВ, ускоряя синтез быстрого
миозина, а глюкокортикоиды, экскреция которых особенно
выражена в конце длительной утомительной работы (Виру А.А.,
Кырге П.К., 1983], в большей мере ответственны за экспрессию
генов медленного миозина в ММВ [Валиулин В. В., 1996(2)].
Из всего сказанного можно сделать вывод, что, вероятно,
возможен путь гипертрофии ММВ просто за счет рационального
тренировочного процесса, стимулирующего, а не угнетающего
гормональную систему спортсменов. Правда, примечательным
является факт, что наиболее выраженным стимулирующим
эффектом на анаболический пул гормонов обладает силовая
тренировка в оптимальном объеме. Таким образом,наиболее
надежным путем [см., например, Шенкман Б.С. и др.,1990]
повышения работоспособности ММВ через их гипертрофию
представляется включение специально организованной силовой
тренировки в подготовку спортсменов в ЦВС.
6.2.1.2. Средства и методы, направленные
на повышение окислительного потенциала ММВ
В многочисленных исследованиях показана большая плотность и размер митохондрий, объединенных в митохондриальную
сеть, связанная с ними масса ферментов дыхательного
фосфорилирования, изменение относительной активности
дыхательных ферментов [Немировская Т.Л., 1992; Шенкман
Б.С., 1990; Неnriksson J., Reitman ., 1977] у спортсменов, по
сравнению с нетренированными лицами, а также увеличение
окислительного потенциала (ОП) ММВ при начале регулярной
тренировки, или увеличение ее объема [Немировская Т.Л., 1992].
О механизмах и факторах индукции синтеза окислительных
ферментов известно еще меньше, чем о механизмах гипертрофии
МВ. Длительно бытовавшая гипотеза о гипоксии мышц как основном
стимуле для увеличения их ОП не подтвердилась в экспериментах с
различными моделями гипоксии и ишемии
177
мышц [НемировскаяТ.Л., 1992; Dаub W..Р. и др., 1982], в которых
показано, что при пассивном нахождении в гипоксических
условиях окислительный потенциал, размеры волокон и
капилляризация падает. В то же время умеренная тренировка в
среднегорье, или периодическая экспозиция в гипоксических условиях в сочетании с тренировкой оказываются более сильным
стимулом в отношении ОП мышц [Булатова М.М., Платонов В.Н.,
1996]. Было выяснено, что для роста ОП необходима аэробная
нагрузка, а увеличение активности митохондриальных ферментов
связано с синтезом митохондриальной ДНК и ускорением синтеза
и- РНК в ядре. В то же время показано, что аэробная работа ниже
уровня аэробного порога является очень слабым стимулом для
роста ОП мышц и процессы экспрессии генов при такой нагрузке
активизируются только в конце длительной работы в фазе
утомления [Некрасов А.Н., 1982]. Равномерная тренировка на
уровне анаэробного порога, повторная тренировка с
интенсивностью между анаэробным порогом и МПК, а также
интервальная тренировка со средней интенсивностью в зоне
мощности аэробного-анаэробного порогов обладают высокой и
примерно одинаковой эффективностью, зависящей от объема
тренировки и исходной подготовленности испытуемых.
Обнаружено, что при тренировке наиболее лабильной (т.е.
тренируемой)
является
плотность
поверхностных
субсарколемальных митохондрий [Неnriksson J., Reitman ., 1977].
Синтез митохондриальной РНК ускоряется уже через 1-2 часа
после начала аэробной работы [Некрасов А.Н., 1982]. Однако в
первые 10-12 дней тренировки ОП мышц не меняется, но выявлены адаптационные сдвиги в дыхательном контроле внутри
митохондрий, в пиковом кровотоке, углеводном и липидном
обмене внутри мышечных волокон, чувствительности на Са++
стимул [Green H.J., 1996; Williams R.S. и др, 1986].
В большинстве исследований найдено, что активность окислительных ферментов интенсивно повышается в течение первых
1-3 месяцев, а потом происходит стабилизация этого показателя,
если тренировочный стимул не изменяется [Биохимия: Учебник
для институтов физ. культуры, 1986; НемировскаяТ.Л., 1992;
Неnriksson J., Reitman., Williams R.S. . и др., 1986]. Прекращение
тренировки сопровождается быстрым (в течение 2 недель)
возвращением активности ферментов к исходномх уровню
[Неnriksson J., Reitman., 1977].
178
6.2.2. Средства и методы тренировочного
воздействия на БМВ
БМВ вносят существенный вклад на относительно коротких
дистанциях (до 3 минут). Наиболее важными аспектами,
касающимися их работоспособности, являются: гипертрофия
(увеличение силы), окислительный потенциал (ОП), буферная
емкость, активность ферментов фосфагенной и гликолитической
систем.
6.2.2.1. Средства и методы, направленные на
гипертрофию БМВ
Факторы, стимулирующие увеличение ППС БМВ. те же, что и у
ММВ. Создание необходимых условий в БМВ существенно
облегчается высокой активностью КФК-азы и ферментов
анаэробного гликолиза, поэтому гипертрофия БМВ — наиболее
типичное следствие любой физической тренировки, включая
аэробную [Сээне, 1990; Шенкман Б.С., 1990; Неnriksson J. и др.,
1986;Теst А.,Каrlsson J., 1985].
Эффективные варианты тренировки, направленной на
увеличение силы — гипертрофию БМВ, описаны в 4-й главе.
Под воздействием силовой тренировки можно добиться
очень высокой ППС и силы БМВ, однако в ЦВС гипертрофия
быстрых волокон важна только как условие высокой мощности и
емкости процессов энергообеспечения.
Другим традиционным путем повышения силы мышц являются
прыжковые упражнения различного вида. Известно, что такие
упражнения способствуют приросту силы мышц [Верхошанский
Ю.В., 1988], не приводя, как правило, к значительной гипертрофии
МВ. Поэтому считается, что причиной повышения силы в этом
случае
является
совершенствование
нервно-мышечных
механизмов управления мышечным сокращением, например
повышение частоты импульсации и перестройка паттерна
активности мотонейронов, приводящие к улучшению способности к
наращиванию усилия {Персон Р.С., 1985], повышение доли
рекрутированных ДЕ, синхронизация импульсов разных ДЕ,
улучшение техники движений, психические факторы и т.п.
Положительное влияние улучшения таких способностей на
спортивный результат в спринте очевидно и многократно
подтверждено экспериментально и на практике. Однако в связи с
179
тем что совершенствование этих механизмов не оказывает прямого
влияния на мощность и емкость основных источников
энергообеспечения на более длинных дистанциях, т.е. они не
улучшают локальную выносливость, их значимость для
спортивного результата на более длинных дистанциях является
дискуссионной, за исключением случаев, когда такие упражнения
используются с целью укрепления соединительно-тканных
элементов (СТЭ) опорно-двигательного аппарата (ОДА) (чаще в
переходном и подготовительном периоде). Другой случай — когда
они используются как предпосылка повышения эффективности
силовой тренировки, направленной на гипертрофию мышц. В
этом случае применение такого вида упражнений, как средства
«стимуляции центральных компонентов НМА», целесообразно в
начале тренировочного занятия, а и макроцикле — в конце
переходного периода, перед началом этапа акцентированной
силовой тренировки (подробнее см. ниже).
6.2.2.2. Средства и методы, направленные
на повышение окислительного потенциала БМВ
Такая постановка проблемы в значительной степени не типична для спортивных исследований в области ЦВС. Традиционно основным достоинством БМВ считается их высокая
анаэробная (алактатная и гликолитическая) производительность. Это совершенно справедливо, особенно для дистанций
длительностью 15-180 с. Однако анализ метаболических путей
расщепления КрФ и углеводов не выявляет какого бы то ни было
антагонизма между высокой активностью КФК-азы, ЛДГ и
митохондриальными ферментами. То есть вполне возможно
сочетание высоких окислительных и гликолитических возможностей мышц. Это убедительно доказывает существование быстрых окислительных МВ, в которых плотность митохондрий
может практически не уступать таковой в ММВ.
Однако существуют исследования, в которых показано, что
высокая степень закисления мышц при гликолитической тренировке может негативно сказываться на митохондриальном
аппарате [Дин Р., 1981; Ленинджер Р., 1966; Лузиков В.Н.,
1980], а при аэробной тренировке могут немного понижаться
гликолитические возможности [Хочачка П., Дж. Сомеро, 1988].
Однако в этих исследованиях не рассматривались варианты
параллельного воздействия на ферментативную активность
гликолитический и аэробных реакций. Но гипотетически такое
сочетание вполне может обеспечить прирост обоих показателей.
Точные механизмы и факторы повышения ОП БМВ, также как и
ММВ, не известны. Однако показано, что их окислительный
потенциал растет при относительно интенсивных интервальных или
повторных нагрузках, причем даже в большей степени, чем в ММВ.
Это следует из прироста массы ферментов [Daub W.P. и др., 1982;
Duadley G..А., R. Djamil, 1985; Ingier F., 1979] и повышения скорости
синтеза РНК [Некрасов А.Н., 1982;Каvashina K., J-Zawa M., 1982].
Таким образом, анализируя все доступные данные относительно
механизмов стимулирования экспрессии митохондриальных генов
как в медленных, так и БМВ, можно заключить, что все сводится к
соблюдению двух достаточно простых условий [Селуянов В.Н.,
1993]: 1) интенсивное функционирование митохондрий (т.е.
активное состояние данного мышечного волокна); 2)
относительно невысокая степень закисления цитозоля мышечных
волокон, в которых митохондрии функционируют. Вероятно,
некоторое положительное влияние может оказывать снижение
степени оксигенации гемоглобина, что происходит в среднегорье
или барокамере [Булатова М.М., Платонов В.Н., 1996; Современная
система спортивной подготовки/Под ред. Ф.П. Суслова и др.,
1995]. Хотя и в нормобарических условиях достигается высочайшая
степень окислительного потенциала и уровня выносливости
спортсменов. Эффект тренировки будет определяться только
временем работы, т.е. длительностью активного состояния мышечных
волокон. Длительность работы, в свою очередь, может
ограничиваться скоростью «закисления» мышцы, исчерпанием
запасов углеводов, «центральным» утомлением, механической
перегрузкой ОДА и т.д., а эффективность повышения ОП волокон —
еще и состоянием организма в период отдыха, точнее - состоянием
нервной, гормональной и иммунной систем организма [Виру А.А.,
1981; Суркина И.Д., Готовцева Е.П., 1991; Шубик В.М., Левин М.Я.,
1985]
В случае ММВ проблема обеспечения указанных двух условий
решается просто — возможно большим поддержанием интенсивности нагрузки не выше анаэробного порога.
180
181
Как добиться таких условий функционирования для БМВ?
Для обеспечения рекрутирования быстрых ДЕ мощность
механической работы в активной (для данной мышцы) фазе
движений должна быть выше значений, которые могут быть
обеспечены ММВ (см. п. 5.1.1).
Для предотвращения их закисления есть четыре способа:
1. Средняя метаболическая мощность работы мышцы должна
быть не выше анаэробного порога. Это означает, что в таком
упражнении значительная сила одиночного сокращения (это
необходимое условие задействования БМВ в работу, см. выше)
должна сочетаться с низким темпом движений [Верхошанский
Ю.В., 1988]. Тогда образующаяся МК успевает частично
окисляться в ММВ, а частично уходить в кровь и окисляться в
миокарде и ММВ менее активных скелетных мышц во время
относительно длительной фазы расслабления. Следовательно,
упражнение может выполняться достаточно долго без
выраженного ацидоза в мышцах и крови.
Такие условия могут быть созданы, например, при медленном
беге, или прыжках широкими шагами в гору, или с сопротивлением, плавании «широкими шагами» на привязи, езде с
пониженной передачей на велосипеде и т.д. Во всех этих случаях
мы получаем средство, уже описанное в аэробно-силовом методе
тренировки (см. п. 6.2.1.1)
Для предотвращения случайного понижения рН мышц ниже
оптимального уровня упражнение может выполняться интервально с длительностью рабочего периода 1,5-3 мин и отдыхом 23 мин [Мякинченко Е.Б., 1983] .
2. Следующий метод также описан в литературе — это «ветровой
спринт» [Гилмор Г., Снелл П., 1972], «миоглобиновая»
тренировка [Биохимия: Учебник для институтов физ. культуры,
1980). Его суть - использование многочисленных, но
относительно коротких ( 5 - 15 с) ускорений во время работы в
зоне аэробного - анаэробного порогов. Интервал между
ускорениями 1,5-2,5 мин. Таким образом, это — интервальная
спринтерская тренировка, выполняемая переменным методом.
Смысл ускорения — вовлечение в работу практически всех
мышечных волокон и существенное понижение в них концентрации фосфагенов (на 30-50%), это обеспечит развер-
тывание всех процессов энергообеспечения в активных МБ на
полную мощность (см. п. 5.1.1), включая окислительное
фосфорилирование. Однако короткий период работы предохраняет от существенного снижения рН. Важно, что период
активного функционирования митохондрий в БМВ гипотетически
будет продолжаться и после завершения ускорения, когда идет
активный ресинтез КрФ и окисление лак-тата. Эффективность
такой тренировки, кроме теоретического обоснования, имеет и
экспериментальное подтверждение [Верхошанский КЗ.В., 1988;
Обухов СМ., 1991; ВосЬ РЖ, 1981].
Назовем этот метод «интервальный спринт».
3. Традиционная интервальная тренировка с длительностью рабочего периода 30-60 с и интервалом отдыха 2-4
мин. В таком варианте гипотетически также задействованы БМВ, но, вероятнее всего, только часть БоМВ, так как
невысокое снижение рН крови свидетельствует о невысо кой интенсивности анаэробного гликолиза, несмотря на
достаточно продолжительный рабочий период (т.е. о не вовлечении БгМВ).
4. Как следует из схемы развертывания процессов энергообеспечения, описанной в первой и пятой главах, на первой
половине дистанции, преодолеваемой с любой интенсивностью,
включая спринт, соблюдаются условия, необходимые для повышения ОП мышц, а именно — доступность кислорода, наличие всех факторов, активизирующих окислительное фосфорилирование, невысокая степень накопления Н +. Следовательно, повторная или интервальная работа с соревновательной
скоростью на отрезках, не превышающих 1/2 или даже 2/3 от
длины соревновательной дистанции (т.е. до начала или середины зоны компенсированного утомления), и интервалом отдыха 3-5 мин (или восстановления ЧСС до 120-130 уд/мин)
является прежде всего средством аэробной подготовки, а не «смешанной», гликолитической и т.п. В таком качестве ее и стоит
рассматривать. При этом можно ожидать, что эффект тренировки будет выражен в большей степени в отношении БМВ,
так как для ММВ длительность действия стимула, с учетом
плотности митохондрий в них, будет недостаточной для заметного прироста их ОП.
182
183
6.2.2.3. Средства и методы, направленные на повышение
буферной емкости мышц и массы ферментов анаэробного
гликолиза
Как было установлено в 5-й главе, максимальная
гликолитическая мощность требуется только в спринте - при
работе до 40 с.
К сожалению, нам ничего не известно о механизмах и факторах повышения массы (или плотности) ферментов гликолиза в
цитозоле. Можно только предположить, что:
—количество ферментов гликолиза будет расти параллельно
с гипертрофией и повышением массы сократительного белка в
БМВ. Этого можно добиться методами силовой подготовки;
—стимулом к ускоренному синтезу и-РНК (активация цепочки: медиаторы, гормоны Ю ц-АМФ, ц-ГМФ Ю ферменты
Ю генетический аппарат) могут являться факторы, стимулирующие высокую скорость протекания гликолитических реакций,
т.е. высокий градиент накопления и высокая концентра
ция Са++, Кр, АДФ. Это достигается посредством спринтерских ускорений максимальной интенсивности при длительности работы не менее 8-10 с (для существенного понижения КрФ
в БМВ);
—будет наблюдаться высокая концентрация ионов водорода в цитозоле волокна.
В отношении последнего предположения можно заметить,
что, с одной стороны, этот фактор является индуктором синтеза
белков, а с другой- именно снижение рН ограничивает скорость
протекания гликолитических реакций, поэтому кажется
маловероятным, что фактор-ограничитель скорости реакции
может
одновременно
являться
фактором-индуктором
повышения скорости той же реакции!
К сожалению, это все - предположения, для которых нужны
серьезные основания.
Классическим вариантом «гликолитической» тренировки
является повторное преодоление 3-4 отрезков длительностью 4090 с с околомаксимальной интенсивностью и сокращающимся
интервалом отдыха (5-2 мин). В этом случае удается добиться
максимальных значений концентрации Ла в крови и, видимо,
минимума рН. Предполагается, что это является признаком
высокого тренировочного воздействия на гликолитические
системы. Однако исследование двух упражнений дли-
184
тельностью 30 с максимальной интенсивности с интервалом отдыха
4 мин [Nevill М.Е, и др., 1996] с взятием биопсийных проб показало,
что перед второй попыткой в мышце были понижены концентрации
гликогена, КрФ, АТФ и рН. В этих условиях при повторной попытке
повышенными оказались только показатели аэробной мощности (!) (на
18%). Выход АТФ из фосфагенов и анаэробного гликолиза
сократились на 25 и 43%. Это означает, что активность алактатных и
гликолитических анаэробных процессов энергообеспечения при таком
варианте тренировки снижается. Таким образом, если серия
повторных интенсивные нагрузок более эффективна в отношении
гликолиза, чем однократные предельные нагрузки (хотя нам не
известны эксперименты, где такое сравнение проводилось бы), то
фактором воздействия на гликолитическую производительность
является не столько интенсивность функционирования этого
механизма или глубина снижения рН, сколько длительное
поддержания низкого рН и пониженного содержания субстратов в
мышце.
Если предположить, что накоплению буферирующих веществ
будет способствовать низкая рН, поддерживаемая достаточно
длительное время, то максимальной буферной емкостью обладали бы
культуристы, для которых длительное поддержание низких значений
рН в мышце, при выполнении, например суперсетов, - одно из
условий эффективности тренировки. Однако нам не известны
сравнительные данные, о концентрации буферируюших веществ
(например, бикарбонатов или накоплении гистидина) в мышцах этих
спортсменов в сравнении с другими специализациями.
Таким образом, проведенный анализ с достаточно большой
вероятностью позволяет сделать вывод, что росту «гликолитических
возможностей» (повышению массы иди плотности ключевых
ферментов гликолиза и «емкости» гликолиза) будут способствовать
спринтерские упражнения (10-20 с), все виды силовой тренировки
быстрых мышечных волокон, все виды «аэробной тренировки
быстрых мышечных волокон». С меньшей вероятностью таким
эффектом будет обладать «гликолитическая тренировка», а
известный из практики высокий стимулирующий эффект таких
упражнений в отношении спортивного результата может объясняться
другими причинами. Например, психологическим эффектом
(волевой подготовкой –
185
«умением терпеть»), совершенствованием техники, «стимуляцией» нейро-эндокринной системы, увеличением силы основных
мышц спортсмена, при некоторых условиях — стимуляцией
максимальной аэробной производительности и т.д.
6.3. Теоретические основы планирования одного
тренировочного занятия, тренировочных микро-,
мезо- и макроциклов
Исходным пунктом для составления тренировочного плана
является ожидаемый тренировочный эффект (ТЭ). В нашем
случае — улучшение показателей локальной выносливости
снорстменов в ЦВС.
Улучшения локальной выносливости (также как и других
компонентов физической подготовленности) можно добиться,
решив три задачи:
1) целесообразно подобрав средства и методы воздействия на
генетический аппарат соответствующих морфоструктур организма (т.е. стимулировав синтез определенного вида и-РНК),
2) обеспечив оптимальные условия для протекания процессов синтеза органелл клеток, подвергшихся тренировочному,
воздействию за время восстановления;
3) обеспечив оптимальные последовательность и уровень
развития мышечных компонентов, определяющих локальную
выносливость применительно к выбранной соревноватсльной
дистанции.
Первая задача решается путем планирования тренировочного занятия, вторая — организацией отдыха и планированием
микро- и мезоциклов, третья - макроциклов.
6.3.1. Теоретические основания для планирования одного
тренировочного занятия
Как определено ранее, основными морфоструктурами, которые должны подвергаться воздействию с целью развития
локальной выносливости, являются:
структурные и сократительные элементы мышц;
капилляры и митохондриальный аппарат;
ферментативные комплексы КФК -регкции и гликолиза.
сокого тренировочного эффекта, направленного на синтез указанных
органелл мышечных клеток и капилляров мышц?
В наиболее общем виде основным правилом является: обеспечение
максимальных стимулов для синтеза и-РНК соответствующего типа при
минимальном повреждении структурных и сократительных элементов и
исчерпании углеводных запасов мышц, а именно создание оптимальных
условий для развертывания анаболических (ассимиляционных) процессов при
минимизации катаболического эффекта
Ускоренный синтез и-РНК обеспечивается адекватными
стимулами, воздействующими на генетический аппарат. Можно
ожидать, что количество молекул и-РНК будет пропорционально
длительности действия стимула. В нашем случае —длительности
выполнения
упражнений
определенной
направленности.
Ограничителями длительности тренировки являются, повреждения
элементов мышц за счет действия механических [Friden J. и др., 1983,
Armstrong, 1991; Еston R.G. и др., 1994; или химических [Пшенникова
М.Г. 1986; Мoreau D. и др.. 1995] факторов; исчерпание запасов
гликогена в мышцах [Westerblad Н. и др., 1991; Kiens В. и др., 1993);
«центральное» утомление. связанное с ЦНС, ССС или
нейроэндокринной системой (см главу 5) и др. По мере
продолжения тренировки степень проявления «повреждающих»
факторов увеличивается, достигая максимума в конце занятия в
связи с повреждением клеточных мембран со стороны свободных
радикалов
[
Пшенникова
М.Г.,
1986],
деградации
адениннуклеотидов, снижением запасов гликогена, «накоплением»
повреждений в структурных и сократительных белках, утомлением
нервной системы и ухудшением координации и др.
Существуют представления, что, для того чтобы получить
высокий анаболический эффект (т.е. сильно стимулировать синтез
и-РНК и белков), необходимо довести спортсмена до высокой
степени утомления. В общем случае это верно, так как утомление часто
связано с разрушение клеточных структур, что сильно
интенсифицирует синтетические процессы. Особенно выраженный
эффект (пролиферация и гипертрофия ядер МВ, содержание, в них
ДНК) удается получить, например, при высокоинтенсивной
электростимуляционной
тренировке [Cabric M. И др., 1988],
приводящей к интенсивным послетренировочным мышечным
болям. Однако разрушение – не един-
По каким правилам должно строиться тренировочное занятие (далее,
для краткости – тренировка) для обеспечения вы186
187
ственный стимул синтетических процессов, которые в этом
случае носят компенсаторный характер. Вторым и наиболее
важным для спортивной тренировки стимулом является создание
таких условий в мышечных клетках, которые ускоряли бы
приспособительные (адаптационные) синтетические процессы,
лежащие в основе развития физических способностей. Причем
создание таких условий совершенно необязательно должно
сопровождаться выраженным повреждением морфоструктур
мышц.
Таким образом, при выборе средств и методов тренировки
очень важно четко представлять, какие из упражнений несут в
себе
высокий
катаболический
потенциал
(они
будут
стимулировать синтез, но компенсаторный), а какие не только
разрушают, но и способствуют развитию мышц, то есть
реализуют цель физической тренировки.
Этот вопрос для теории и методики спортивной тренировки
является наиважнейшим, и в тоже время он практически не
разработан.
В настоящее время есть основания предполагать, что наиболее
высоким катаболическим эффектом, при минимальном
анаболическом, будут обладать скоростно-силовые упражнения, в
которых в явном виде присутствует уступающий режим работы
мышц, т.е. когда мышцы насильно растягиваются с высокой
скоростью. «Классический» пример — спрыгивания «в глубину»
и бег под гору, а также прыжки и быстрые приседания со штангой
или другими отягощениями, резкие маховые движения при
«развитии гибкости», любые прыжковые и спринтерские
упражнения или даже просто беговые нагрузки в большом
объеме, если проводятся спортсменами, у которых специальной
предварительной тренировкой ОДА не подготовлен к такому
характеру работы. Повреждение мышц легко диагностируется по
появлению послетренировочных мышечных: болей и снижению
силы этих мышц.
Второй вид таких упражнений — это те, при которых достигается глубокое локальное и «глобальное» «закисление» организма, сопровождающееся значительным понижением и долгим
удерживанием низких значений рН крови. При такой тренировке в
максимальной степени активизируется симпатоадреналовая и
глюкокортикоидные системы, что сопровождается выбросом
«стресс-гормонов», максимально мобилизующих
188
не только энергетические, но и пластические ресурсы организма, а
также воздействуют на иммунную систему. Кроме того, высокая
концентрация ионов водорода в мышцах и медленная их
элиминация из-за низкого градиента между саркоплазмой и
кровью является одним из основных «химических» факторов
повреждения органелл и мембран клеток.
Применение таких упражнений, предположительно, будет
отвлекать часть пластических ресурсов для «компенсаторного», а не
«развивающего» синтеза белков, так как пластический и
гормональный пул организма ограничен (Виру А.А., Кырге ПК.,
1983].
Сказанное не означает, что мы расцениваем такие упражнения
как безусловно вредные. Их применение в нужное время и в
нужном месте может быть необходимо (см. ниже в этой главе и часть
7- и главы). Однако всегда надо помнить об их особенностях, и
соответственно строить тренировку, например, в те периоды, когда
необходимо добиться максимального «анаболического» эффекта быстрого прироста тренируемой способности.
Об упражнениях, которые обладают, на наш взгляд, максимальным «анаболическим» потенциалом, уже говорилось выше.
Таким образом, первым принципом построения тренировочного занятия, основной целью которого является улучшение
компонентов ЛВ мышц, можно считать «принцип учета анаболического/катаболического потенциала упражнения».
В связи с тем что скорость накопления повреждений увеличивается к концу занятия, а это увеличивает время и стоимость
восстановления, то вторым принципом будет «принцип укороченных,
более частых занятий», который предполагает, что две коротких
тренировки дадут больший прирост способности, чем одна длинная
такого же объема. В то же время «укороченные» тренировки
предполагают экономию времени и ресурсов организма только за
счет низкоэффективных средств подготовки, но не за счет
эффективных средств, под которыми мы понимаем такие, которые с
предельной интенсивностью воздействуют на развиваемую
способность. Такие средства улучшения основных компонентов Л В
выносливости списаны выше.
В то же время для недопущения ошибок в построении
реального тренировочного процесса еще раз необходимо подчерк-
189
путь, что данные принципы относятся к построению занятий «в
интересах» развития ЛВ. Однако существуют задачи развития
других компонентов выносливости, например, накопление
гликогена в мышцах, повышение устойчивости деятельности
нейро-эндокринной системы, системы терморегуляции и т.п.,
которые могут требовать для своего решения использования других
принципов построения занятия.
Как уже отмечалось, ЛВ зависит от степени развития в основном трех мышечных компонентов
—сократительных элементов мышц,
—митохондриального аппарата и системы микроциркуляции;
—ферментативных комплексов, обеспечивающих высокое
содержание субстратов, высокую емкость и скорость КФК и
гликолитической реакции.
Для обеспечения прироста функциональных возможностей
указанных структур требуются в большинстве случаев совершенно различные внутриклеточные условия и характер сокращения мышц. Для гипертрофии волокон — анаэробные усло вия;
для митохондриального аппарата -- аэробные: для ферментативных
комплексов,
определяющих
алактатные
и
гликолитические характеристики мышц, предположительно —
высокая скорость и степень исчерпания субстратов и т. п. В
процессе выполнения какого-то упражнения в ядрах МВ
происходя совершенно конкретные изменения, ускоряется синтез
строго определенных молекул и-РНК. и т.д. В реализации этих
изменений участвуют специфические энергетические, пластические и гормональные процессы. Таким образом, существует
очень мало доводов в пользу так называемых «комплексных
занятий, когда в одной тренировке ставится задача развитие
сразу нескольких способностей, связанных с ускорением
синтетических процессов различных морфоструктур внутри мышц.
Поэтому целесообразно считать третьим принципом построения
тренировочного занятия — «принцип однонаправленного воздействия» [Верхошанский Ю.В.,1985],в основе которого лежит
предположение, что серия разного вида (например, «на силУ» и
«на выносливость»
однонаправленных занятий будет более
эффективной в отношении развиваемых способностей, чем серия
комплексных занятий. Этот принцип не отменяет имеющиеся
рекомендации [Платонов В.Н., 1984] использовать
в одном занятии весь спектр эффективных средств и методов для
развития, например, аэробных способностей. Или совмещения,
например, технической подготовки с любым из средств улучшения
локальной выносливости и т.п. В то же время он отражает
современные
тенденции
в
организации
подготовки
высококвалифицированных спортсменов [Верхошанский Ю.В.,
1985; Платонов В И., 1984].
Но в реальном тренировочном процессе часто становится
невозможным использование только однонаправленных заня- гий,
поэтому возникает проблема оптимального комплексирокания
упражнений различной направленности в одном занятии.
Наиболее часто используемые виды тренировки — это «на силу»
и «выносливость», и от их рационального сочетания в большинстве
случаев зависит эффективность тренировки.
Увеличение мышечной силы подразумевает 1) улучшение
«нервного» компонента силовых способностей и 2) гипертрофию
мышечных волокон.
Вероятно, особого значения не имеет, в какой частя тренировки
применять упражнения, улучшающие «нервный» компонент силы
(это упражнения с околопредельными весами и с максимальной
мощностью — «взрывные» упражнения), так как ЛВ в большей мере
зависит от внутримышечных факторов. Хотя считается, что
выполнение таких упражнений в начале занятия, когда спортсмен
«свежий», дает лучший эффект. Объем таких упражнений зависит
от механической прочности мышц и при передозировке они начнут
болеть. Поэтому лучше за один раз применять меньший объем
таких упражнений. Более рациональный вариант — понемногу, но
чаще, например, на каждой тренировке
В то же время планирование тренировки с целью гипертрофии
мышечных волокон и одновременного повышения содержания
«аэробных» энзимов — существенный вопрос.
Для того чтобы синтез сократительных белков мышц (гипертрофия мышц) происходил успешно, нужно (кроме самого
тренировочного воздействия) обеспечить наличие достаточных
запасов углеводов в мышцах (как источника энергии), в крови
должно быть достаточное количество аминокислот –
строительного материала для мышц и (наиболее существенно)
повышенное содержание в крови так называемых анаболичес-
190
191
ких гормонов (например, тестостерона и соматотропина) [Теппермен Дж., Теппермен X., 1989; Galbo Н., 1981].
Ускоренный синтез же аэробных ферментов обеспечивается
другими условиями. Основными характеристиками которых
является высокая энергетическая стоимость и выброс другой
группы гормонов (называемых стресс-гормонами), главные
среди которых глюкокортикоиды [Теппермен Дж., Теппермен X.,
19891. «Анаболическая» функция глюкокортикоидов — ускорение
синтеза митохондриальных компонентов, Однако во время
занятия эти гормоны выполняют мобилизацию (т.е. расщепление)
белковых ресурсов организма. Проще говоря, они вызывают
расщепление мышечных белков (а задача - их накапливать) и
белков лимфатической системы, которые выполняют иммунные
(защитные) функции в нашем организме. Именно поэтому при
перетренировке увеличивается частота заболеваний [Fitzgerald L..,
1988], а слишком «объемная» аэробная тренировка приводит к
уменьшению толщины мышечных волокон, потере миоглобина
[Теrrados N. и др., 1986] Кроме того, высокая энергетическая
стоимость такой тренировки приводит к утилизации (сжиганию)
не только углеводов, но и гормонов, аминокислот, т.е. тех
веществ, которые нужны для «строительства» мышц.
Силовая тренировка может «вредить» выносливости еще и
потому, что при тренировке, направленной на гипертрофию
мышц, в мышце накапливаются в высокой концентрации и
удерживаются длительное время ионы водорода, «закисляющие»
внутреннюю среду мышечных клеток, что ускоряет разрушение
митохондриальных
компонентов,
поэтому
аэробная
выносливость мышц может ухудшаться [Luthi J.M., и др., 1986;
Масdougal J.D., и др., 1979].
Какое сочетание рациональнее - сначала тренировка силы, а
потом выносливости, или наоборот?
Нам известно только одно исследование, в котором этот
вопрос изучался в контролируемых условиях [Jackson С. и др.,
1990]. Показано, что если сначала применять силовую, а затем
аэробную нагрузку, то объем МБ уменьшается, если наоборот увеличивается
Эти данные подтверждаются и объясняются результатами
имитационного компьютерного моделирования, выполненного в
ПНИЛ РГАФК.
192
Суть полученных результатов следующая,
Как отмечалось, нагрузки на выносливость приводят к расщеплению белков до аминокислот и их использованию в качестве
топлива. То же происходит и с гормонами. Таким образом, если
сначала выполнить силовую тренировку, то в самих мышцах
повышается концентрация метаболитов, а в крови -концентрация
аминокислот и гормонов, необходимых для начальной стадии
синтеза белков. Если после нее следует аэробная, то происходит
элиминация этих веществ и, таким образом, эффективность силовой
тренировки будет очень низкой.
Если же сначала выполнить аэробную нагрузку, а потом
силовую, то выделившиеся полезные для ускоренного синтеза белка
вещества будут в восстановительный период беспрепятственно выполнять
свою функцию ускорения синтеза белков.
Кроме этого, есть предположение, что создаваемый в результате
силовой тренировки «анаболический фон» в организме, будет
положительно влиять и на синтез аэробных ферментов, особенно
если между аэробной и силовой тренировкой сделать 15-20минутный перерыв и выпить сладкий напиток.
0
20
40
60
80
100
Эффективность тренировочного занятия (%)
Рис. 12. Схема планирования одного тренировочного занятия: наиболее
эффективно однонаправленное занятие; в случае комбинирования — сначала
выполняется аэробная нагрузка, затем - силовая
193
Таблица 5. Рациональные варианты построения тренировочных занятий
Варианты занятий
1 . Однонаправленное занятие любого
вида и небольшой длительности
2. Аэробная нагрузка - силовая нагрузка
3. Скоростно-силовая - силовая
4. Скоростно-силовая - аэробная
5. Скоростно-силовая - аэробная -|
силовая
6. «Гликолитическая»
Примечания
Будет обладать максимальной эффективностью
Будут обладать средней
эффективностью
Будет обладать минимальной эффективностью
Такая нагрузка всегда должна применяться на отдельном занятии
Если стоит задача сочетания скоростно-силовой и силовой
нагрузки, то оптимальным будет такое же сочетание — сначала
интенсивные нагрузки, пока не ухудшена координация, пока
ЦНС способна к обеспечению спринтерских и скоростносиловых упражнений, пока не созданы предпосылки для микротравмирования мышц во время силовых упражнений. Также
можно предположить, что интенсивные средства, примененные
в начале, будут иметь стимулирующий эффект в отношении
повышения эффективности «анаболической» силовой тренировки.
На тех же основаниях можно предположить, что при сочетании скоростно-силовой и аэробной тренировки первая должна
выполняться в начале.
При трехкомпонентном занятии рациональным будет сочетание: спринт + скоростно-силовые упражнения, далее аэробная нагрузка, затем — силовая.
Но эффективность таких занятий очень сомнительна и их
применение целесообразно только в тренировке юношей в
переходный период в «разгрузочных» микроциклах для поддержания способностей.
В обобщенном виде материалы этого раздела представлены в
табл. 5 и на рис. 12.
В приведенных выше рассуждениях не затрагивалась проблема технической подготовки. Она подробно будет рассмотрена ниже.
6.3.2. Теоретические основания для планирования
микроциклов
При планировании микроциклов, согласно известной концепции
Г.В. Фольборта, можно ориентироваться на правило, что следующая
нагрузка развивающего характера должна приходиться на фазу
суперкомпенсации.
Когда наступает фаза суперкомпенсации после различных
упражнений?
Считается, что это зависит от вида упражнений, величины
нагрузки и варианта чередования занятий различной направленности [Платонов В.Н., 1984].
Однако более целесообразно ориентироваться не на внешние, а
на внутренние факторы. Например, мышечные ферментативные
комплексы, обеспечивающие выносливость, более лабильны, т.е. они
быстрее, чем сократительные белки синтезируются при тренировке,
но и быстрее расщепляются при ее прекращении (период
«полужизни» первых - 6,5, вторых — 11 суток) [Меерсон Ф.З., 1978:
Flеск S.J., Кraemer W.J., 1987]. Это отражается в известном положении
о гетерохронности восстановления, поэтому, в частности после
силовой тренировки на крупные мышечные группы, фаза
суперкомпенсации наступает не ранее чем через 3-4 дня [Платонов
В.Н., 1984]. Следовательно, в микроцикле может применяться не
более 2 силовых тренировок на одни и те же мышечные группы при
условии, что величина нагрузки была значительной, но не чрезмерной, после которой фазы суперкомпенсации может вообще не
наступить.
В тоже время есть основания предполагать, что механизмы
ускорения синтеза белков митохондриального аппарата и пролиферации капилляров обладают высокой мощностью и способны
обеспечивать прирост плотности митохондрий, даже при ежедневных
многочасовых тренировках. Например, показано, что если синтез
миофибриллярных белков сразу после истощающего бега
оказывается угнетен и возрастает только через сутки, то синтез
саркоплазматических белков ускорен сразу же после нагрузки
[Некрасов А.Н., 1982; Сээне Т.П., 1987]. Поэтому после аэробных
занятий восстановление зависит в основном от скорости восполнения
запасов гликогена в мышцах, которое может затягиваться на 2- 3 суток
[Платонов В. Н., 1984]. Но у квалифицированных спортсменов
механизмы ресинтеза
195
194
гликогена имеют высокую мощность. Кроме этого, если не использовать истощающих занятий, а ту же нагрузку распределить
на 2-3 тренировки в день (при этом восстановление завершается
через 10-12 часов) и использовать дробное углеводное питание, то
одних суток после тренировки выносливости хватит, чтобы
синтезировать
некоторое
дополнительное
количество
митохондрий, увеличить капиллярную сеть около мышечных
волокон, улучшить работоспособность сердца и в тоже время
восстановить запасы гликогена в мышцах и печени. На практике
же обычно используют тренировочные занятия с большой
нагрузкой в два соседних дня, после которых идут 1 -2 дня отдыха
для восстановления указанных ресурсов мышц.
В то же время нельзя забывать, что в некоторых локомоцииях
(например, бег) структурные и сократительные белки мыши могут
сильно страдать в силу биомеханических причин из-за наличия
«отрицательной фазы работы мышц» в период амортизации,
когда опорно-двигательный аппарат работает в режиме «гашения»
ударных механических нагрузок. Этот фактор может
существенно замедлять процессы восстановления и должен всегда
учитываться при планировании нагрузки. Например, темповой
бег по шоссе в большом объеме чаще всего должен
приравниваться к силовой нагрузке, т.е. для восстановления до
фазы суперкомпенсации требуется не менее 3 суток.
После силовых тренировок концентрация гормонов в крови
повышена достаточно длительное время — до 1-2 суток [ Виру А.А.,
Кырге П.К., 1983]. Весь этот период протекают процессы синтеза
сократительных белков. Поэтому если на следующий день после
силовой тренировки провести нагрузочную аэробную, то это
остановит синтетические процессы белков миофибрилл [Сээне
Т.П., 1987) и эффект силовой тренировки будет в значительной
степени ликвидирован. Чтобы, этого не происходило, после
силовой тренировки в течение 36-48 часов должен планироваться
отдых.
Таким образом, получаем «элементарный» микроцикл, состоящий из 4 дней: 1-й день — две аэробных тренировки утром и
вечером; 2-й день — аэробная тренировка вечером; 3-й день силовая тренировка вечером; 4-й день - отдых.
Если это подготовительный период и этап развития силовых способностей (гипертрофии ММВ), то для того чтобы
«привязаться» к недельному циклу, следующий микроцикл
196
может состоять из 3 дней: I -и день — «аэробный»; 2-й - «силовой», 3й — отдых.
При таком недельном микроцикле может быть обеспечен
максимальный эффект развития силы спортсмена при поддержании
или даже улучшении аэробных способностей. Это многократно
подтверждено в исследовании наших сотрудников и аспирантов
кафедры легкой атлетики и ПНИЛ РГАФК, проведенных на бегунах
[Масленников А.В., 1986; Обухов С.М., 1991; Паленый Б И., 1991;
Чесноков Н.Н., 1991]. Однако, кроме улучшения ЛВ, необходимо
решать и другие задачи, поэтому на практике «день отдыха» чаще
бывает днем «активного отдыха», когда проводится скоростносиловая, техническая или восстановительная тренировка, но в
объеме не более 1/2 от обычной развивающей. Это вполне
допустимо или даже может иметь положительные стороны, т.к.
показано [Платонов В.Н., 1986], что дополнительное занятие
принципиально другой направленности ускоряет восстановление и
наступление фазы суперкомпенсации.
На этапе развития аэробных способностей происходит лишь
одна замена - вместо второй силовой тренировки проводится
еще одна аэробная с использованием «эффективных средств
аэробной подготовки» (см. выше) и т.д.
В то же время известно, что в тех ЦВС, где мышцы не испытывают
больших механических воздействий (плавание, велосипед — шоссе)
удается увеличить тренировочное время до 5-7 часов в день за счет
планирования двух-, трехдневных тренировочных занятий. Может
создаться впечатление о расхождении наших выводов с выводами,
например, такого признанного авторитета, как В.Н. Платонов
[Платонов В.Н., 1980, 1984; Полунин А.И., Снесарев Н.К., 1990].
Однако следует отметить, что расхождение только кажущееся из-за
различий в использовании терминов. Например, такое средство, как
интервальный спринт мы относим исключительно к средству
аэробной подготовки (см. раздел 6,2.2.2), а не скоростной или
«параллельной» (Платонов В.Н., 1984, с. 201]. Хотя бы уже на том основании, что скоростные возможности мышц генетически предопределены [Гурфинкель В.С., Левик Ю.С., 1985] и «тренировать»
их, по крайней мере у взрослых людей, бессмысленно. Поэтому,
признавая большую целесообразность использования вариативных
средств как способа увеличения тренировоч197
ного объема, мы предпочитаем все же классифицировать нагрузки по их физиологической и биохимической направленности, а не по внешним, часто не существенным, признакам. В
связи с этим, когда мы говорим о дне «аэробной» нагрузки и
возможности ее разделения на три тренировочных занятия, то
это может выглядеть в том же плавании так:
1-е занятие (дополнительное, утром). Отработка техники на 50100-метровых отрезках с соревновательной скоростью на 400 м, с
ИО — 3-5 мин. Нагрузка - средняя (1 час).
2-е (основное) занятие. Первая половина — плавание с дополнительным сопротивлением, интервально — 3 мин через 3
мин длительность —50-60 мин). Вторая половина (через 15-20
мин отдыха и приема сладкого напитка) — интервальная тренировка на 50-метровых отрезках с соревновательной скоростью
на 400м, ИО—2-3 мин (длительность 30-40мин). Нагрузка —
большая (2 часа).
3-е занятие (дополнительное, вечером). Первая половина —
занятие в зале «сухого плавания» — интервальная работа на тренажере для «специальной силовой подготовки пловцов»: подход 3040 с, ИО — 2-3 мин. Сопротивление подбирается так, чтобы
локальное утомление мышц рук ощущалось, но не накапливалось на
протяжении всего занятия длительностью 30-40 мин. Вторая
половина (через 15-20 мин и приема сладкого напитка) — интервальный спринт: ускорение 5-8 с с максимальной скоростью, ИО —
2-2,5 мин покойного плавания (длительность 30-40 мин).
По нашей классификации, все используемые в течение дня средства
будут способствовать развитию аэробных способностей основных
мышц пловца, а не «смешанных», «гликолитических», «скоростных» способностей или «силовой выносливости», «скоростной выносливости» и т.п. Хотя в тренировках применялись
достаточно вариативные средства.
6.3.3. Теоретические основания для планирования
мезоциклов
Период полужизни большинства морфологических структур
ОДА, за исключением костей и коллагеновых волокон, составляет
1 -2 недели. Это означает, что в течение этого времени при
правильно организованной тренировке можно добиться
положительных сдвигов в развиваемой способности. Об этом
свидетельствуют результаты большого числа лабораторных и
198
естественных экспериментов (см., например, [Воробьев А.Н.,
1977]). Правда, в тех случаях, когда происходит относительно резкая
смена средств и методов тренировки, 1-2 недели занимает период
адаптации к ним, во время которого работоспособность может
понижаться в силу различных причин как «центрального», так и
«локального» уровня. Например, известно, что в начале тренировки
мышечная сила растет в большей мере за счет нейрогенных, а не
миогенных (мышечных) факторов [Современная система
спортивной подготовки / Под ред. Ф.П. Суслова и др., 1995;
Хоппелер Г., 1987]. Однако даже с учетом этой оговорки в течение
обычного мезоцикла (3-6 недель) должны быть достигнуты
положительные изменения в показателях тренируемой функции.
Если этого не происходит, то это означает лишь одно — неверное
планирование тренировочного процесса. Мы полагаем, что это должно
быть общим правилом для большинства видов спорта. В
схематическом виде такой мезоцикл представлен на рис. 13.
Исключение может представлять тренировка прыгунов, у
которых специфика соревновательного упражнения вынуждает
применять высокоударные прыжковые упражнения для адаптации
соединительно-тканных и сократительных элементов ОДА к
высоким механическим нагрузкам. В связи с тем, что период
полужизни белков коллагеновых волокон относительно большой, а
при массированном применении такого вида нагрузок
сократительные элементы мышц находятся в «полуразрушенном»
состоянии, то продолжительность снижения показателей может
продолжаться 1-2 месяца [Верхошанский Ю.В., 1982]. В то же
время следует отметить, что сформулированный принцип не
входит в противоречие с выявленными С.М. Вайцеховским [1985]
тремя фазами реализации (например, силовых качеств) в процессе
тренировки, которые близки по смыслу представлениям Ю.В.
Верхошанского (1985) об отставленном тренировочном эффекте,
когда (1-я фаза) в течение 4-6 недель после начала интенсивной
силовой подготовки степень реализации силовых качеств в
соревновательном упражнении и соответственно спортивный
результат ухудшаются, в течение следующих 3-4 недель (2-я фаза)
происходит постепенное повышение реализации возросших
силовых способностей и только после этого (3-я фаза) увеличение
силовых возможностей будет идти параллельно
199
ны) с последующей реализацией...». Когда такие спекуляции
имеют место, то в большинстве случаев тренируется одно,
измеряется второе, а говориться о третьем.
Величина нагрузки (%)
6.3.4. Планирование макроциклов
1нед
2 нед
3 нед
4 нед
Показатель 1 (жирн.)Показатель 2 (пункт.)
1
тестир.
Рис. 13 Принципиальная схема планирования мезоцикла (4 недели) и оптимальная динамика показателя тренируемой способности (1) и поддер
живаемой на достигнутом уровне (2)
техническому совершенствованию, в процессе этого будет на
блюдаться выраженный прирост спортивных результатов. В
нашем случае речь идет о приросте функциональных возможностей
мышц, которые могут и не находить выражение в улучшении
результатов в соревновательной локомоции, но могут быть выявлены
в специфических тестах, наилучшими из которых будут являться
такие, в которых характер проявления усилий мышц будет
наиболее близок к характеру работы мышц, в котором происходит
тренировка. Только в этом случае может быть произведена
адекватная оценка происходящих изменений в состоянии мышц, а
также ликвидирована почва для различных спекуля- ций на тему
«о возможности накопления двигательного потенциала в
течение 2-6 месяцев (когда способности пониже -
Какие теоретические основания можно положить в основу
разработки принципиальной схемы планирования макроцикла? На
наш взгляд, таковыми могут явиться следующие:
1. Аэробная тренировка с интенсивностью ниже анаэробного
порога у тренированных спортсменов обладает очень низкой
эффективностью в отношении показателей всех мышечных
компонентов системы транспорта и утилизации кислорода
(активность
ферментов
окислительного
фосфорилирования,
плотность капилляров, концентрация миоглобина). Это означает,
что их производительность адекватна имеющейся массе
сократительного белка в ММВ, и для дальнейшего прироста
аэробной мощности ММВ (основных в ЦВС) требуется увеличение
количества (массы) сократительных белков, т.е. гипертрофия ММВ.
Это должно найти отражение в увеличении силы ММВ. Этот вывод
особенно справедлив для регулярно тренирующихся спортсменов.
2. Белковые структуры различных тканей организма человека,
как уже отмечалось, обладают различной лабильностью, т.е.
средним периодом полураспада (от нескольких часов у кишечного
эпителия до нескольких месяцев в костной ткани) [ Биохимия:
Учебник для институтов физ. культуры, 1986; Меерсон Ф.З., 1978;
Сээнэ Т.П. и др., 1990; Яковлев Н.Н., 1955; Fleck S.J., Kraemer
W.J., 1987]. Это означает, что и реактивность на воздействие
факторов индукции соответствующих белков также различается.
Лабильность белков основных структур мышц может быть
проранжирована следующим образом:
— наиболее долгоживущими белками являются структуры
соединительно-тканных элементов мышц и сухожилий (коллаген и
эластин);
— далее идут сократительные белки мышц;
- затем комплекс белков, обеспечивающий транспорт и
утилизацию кислорода, включающий структурные белки капилляров, митохондрий и ферментативные комплексы митохондрий и
миоглобин;
201
200
— более лабильными по сравнению с окислительным комплексом являются гликолитические ферменты, локализованные в
цитозоле, а также фосфагеновая система;
- миокард, как наиболее жизненно важный орган, занимает
особое положение в этом ряду. Известно, что при искусственной
ишемии масса миокарда удваивается за три недели [Меерсон
Ф.З., 1978], исследования на уровне экспрессии генов [Некрасов
А.Н., 1982] показали, что синтез РНК и белков в миокарде
начинается уже через несколько минут после начала нагрузки, в
то время как в скелетных мышцах - только через несколько
часов после окончания работы. Показано, что достоверные
изменения в сердечной деятельности (например, увеличение
ударного объема в покое и при стандартной нагрузке [Saltin В.,
1985]) наблюдаются уже через несколько дней после начала
тренировки. Тогда как на уровне митохондриального аппарата
скелетных мышц в этот период еще никаких изменений не
обнаруживается [Williams R.S., 1986]. Это означает, что
реактивность генетического аппарата миокардиоцитов очень
велика, миокард обладает очень высокими адаптационными
возможностями и способен реагировать на изменяющуюся
ситуацию существенно быстрее, чем даже ферментативные
комплексы скелетных мышц.
Подтверждением представленному ранжированному ряду
могут служить данные многочисленных исследований, в которых
изучалась скорость прироста и снижения показателей соответствующих способностей человека.
3. К моменту основных стартов спортсмен должен обладать
максимальной работоспособностью и согласованностью в деятельности основных биомеханических, физиологических и биохимических систем организма, от которых зависит спортивный
результат. Среди мышечных компонентов таковыми являются:
—аэробные способности ММВ и БМВ;
—высокая активность ферментов анаэробного гликолиза
(для спринта);
—высокая буферная емкость мышц (для средних дистанций);
— максимальное содержание энергетических субстратов —
КрФ и гликогена.
Этими факторами определяется специальная работоспособность спортсменов, от которой зависит спортивный результат.
202
4. У квалифицированных спортсменов большая аэробная
мощность ММВ, большее содержание КрФ, большие запасы
гликогена в мышцах и большая буферная емкость прямо или
косвенно связаны с гипертрофией мышечных волокон, увеличивающей «морфологическое пространство» для накопления
ферментативных белков [Виру А.А., 1981], от которых непосредственно зависят ЛВ и связанный с ней спортивный результат. Поэтому можно считать, что высокое содержание сократительных элементов и связанных с ними органелл клеток являются структурной основой или главным условием повышения производительности других систем мышц (и всего организма в целом). Следовательно, высокие сократительные возможности мышц являются биологической «базой» специальной работоспособности, а специализированная тренировка
(главным образом силовая в той или иной форме), направленная на улучшение сократительных свойств мышц (силы, скоростно-силовых качеств, локальной выносливости и т.п.), должна занимать «базовое» положение в системе подготовки
спортсменов. Другими словами — сначала увеличиваем мышечную силу и связанные с ней способности, а затем повышаем
способности, определяемые ферментативными системами
(гликолитическими и окислительными) и совершенствуем технику локомоции, которая должна соответствовать новому состоянию мышц и обеспечивающих систем.
В некоторых случаях возможно параллельное развитие этих
способностей.
Однако, исходя из ограниченных гормональных, пластических и
энергетических ресурсов организма, необходимых для обеспечения
адаптации, последовательное распределение средств воспитания
«базовых» и «реализационных» способностей может быть более
целесообразным.
Определяя сократительные свойства мышц как базовые,
следует отметить, что в таких видах локомоции, как легкоатлетический бег, в силу биомеханических особенностей взаимодействия с опорой важное значение имеет профилактика травматизма и перенапряжения опорно-двигательного аппарата
(ОДА), что подразумевает, в частности, повышение прочности
соединительно-тканных элементов ОДА путем специальной
тренировки (например, прыжковых упражнений).
203
Если пирамиду «положить на бок», то получим принципиальную
схему (модель) планирования многолетней
подготовки
спортсменов в ЦВС, схему планирования 4-летнего олимпийского цикла, годичного или полугодичного макроцикла в
контексте воспитания локальной мышечной выносливости. В
основе этой модели лежат три положения:
1 . Максимальная производительность главных ферментативных
систем энергообеспечения должна достигаться к моменту
основных стартов (достижение состояния «спортивной формы»).
2. Соединительно-тканные и сократительные элементы
мышц занимают «базовое» положение в структуре специальной подготовленности в ЦВС.
3. Длительность этапа акцентированного воздействия на те
или иные морфоструктуры определяется временем достижения
«плато» в приросте их показателей при данном (оптимальном)
объеме тренировочных средств (объем определяется значительным числом факторов). При этом надо учитывать, что время
достижения «плато» может варьироваться в очень широких пределах (2-7 месяцев), которые определены в значительной мере
индивидуальными особенностями спортсменов [Бондарчук
А. П.., 1989]. Кроме этого, достижение «плато» можно отодвинуть, достигнув тем самым более высокого прироста способности, если использовать варьирование видами средств и объема
ми нагрузки (той же направленности) в занятиях, микроциклах
и мезоциклах [Воробьев А.Н., 1977], или последовательно добавляя все более эффективные средства [БондарчукА.П., 1986].
Таким образом, получаем, что в начале макроцикла (в переходный период) или многолетней подготовки основной задачей является укрепление соединительно-тканных элементов
опорно-двигательного аппарата, а в тех видах спорта, где проблема травматизма ОДА не актуальна (как, например, в плавании,
велоспорте) — начинать можно сразу с увеличения силы ММВ
или силы ММВ и БМВ (в зависимости от соревновательной
дистанции). Остальные средства подготовки обязательно
присутствуют, но в «поддерживающем» объеме.
Следующий этап посвящается преимущественно аэробной
подготовке, но не только ММВ (непрерывный и переменный
метод на скорости анаэробного порога), но и БМВ (средства:
интервальный спринт, аэробно-силовой метод, интервальная
тренировка и др. (см. п. 6.2.2.2). Несмотря на внешнюю высо-
кую интенсивность упражнений (необходимо вовлечение в работу
БМВ), основным методическим требованием является отсутствие
существенного закисления мышц. Таким образом, тренировка должна
носить истинно аэробную направленность. При
нарушении этого ключевого правила получим «классический» вариант
форсирования спортивной формы со всеми вытекающими отсюда
последствиями и_дискредитацией всей идеи.
Этап имеет два подэтапа. На первом допускается использование
средств, отличающихся по биомеханической структуре от основного
соревновательного упражнения (бег в гору, плавание с тормозом и
т.п.). Эти средства на практике называются средствами для развития
«силовой выносливости». На втором этапе используются в большей
мере соревновательные упражнения (например, многочисленные
пробежки или заплывы с соревновательной скоростью повторно
или интервально, интервальный спринт, темповой бег на уровне
АнП). На длинных дистанциях этот подэтап постепенно переходит в
предсоревновательный период, на котором осуществляется так называемая интегрирующая тренировка [Н.Г. Озолин, 1970], в процессе
которой происходит сонастройка различных систем организма.
Третий этап присутствует только в спринте и на средних
дистанциях. Его цель — повышение гликолитических способностей
(активности ферментов гликолиза и буферной емкости). В связи с
тем что:
—ферменты гликолиза очень мобильны;
—гликолитическая тренировка носит явно выраженный стрессовый
характер, оказывающий очень глубокое воздействие на пластические и
энергетические ресурсы организма, на нейроэндокринную и
опосредованно на иммунную систему[Сашенков С.Л.и др., 1995];
—гликолитическая тренировка может негативно сказаться на
накопленном аэробном потенциале, так как ацидоз стимулирует
протеолиз [Раппопорт Э.А., Казарян В.А., 1996], в частности
митохондриальных белков [Лузиков В.Н., 1980];
- длительность третьего этапа должна быть небольшой (например, месяц), во время которого может быть проведено не более
4-5
специализированных
«гликолитических»
тренировок.
Дальнейшая «доводка» гликолитического потенциала осуществляется
во время проведения «прикидок» или выступления в
предварительных соревнованиях.
206
207
Отклонения от этой принципиальной схемы могут быть следующие.
1. Как уже отмечалось, в видах спорта, где проблема травматизма ОДА не актуальна, первый этап может быть опущен.
2. На уровне высшего спортивного мастерства вполне мо
жет возникнуть ситуация, когда уровень силы мышц (гипертрофии МВ) достаточен для того, чтобы:
— этап силовой тренировки был сокращен до минимума;
- силовая тренировка проводилась не концентрированно, а
распределеннно — в течение всего подготовительного периода;
— в качестве средства силовой тренировки использовался
аэробно-силовой метод (см. п. 6.2.2).
3. При использовании анаболических стероидов этап силовой тренировки также может быть сокращен или вообще не
проводиться.
4. В тренировке стайеров и марафонцев этап «гликолитической» подготовки опускается.
В аспекте многолетней подготовки обозначенная теоретическая
модель получила экспериментальное подтверждение в работах
ученых института медико-биологических наук (см., например, докт.
дисс. Б.С. Шенкмана, 1999), которыми с использованием прямых
методов измерения размера мышечных волокон и эффективности
дыхания митохондрий на самых различных экспериментальных
моделях тренировки и детренировки показано, что стратегия
повышения и снижения окислительного потенциала мышечных
волокон принципиально проходит три стадии (рис. 15-1).
1. В начале эффективность энергообеспечения мышц повышается без заметных структурно-метаболических изменений
внутри МВ (в нашем случае — «втягивающая» тренировка или
начальная аэробная тренировка).
2. На второй стадии прирост окислительного потенциала
обусловлен параллельными процессами гипертрофии МВ и
увеличением массы окислительных ферментов, капилляров и
миоглобина. Эта стадия дает основную величину прироста
окислительного потенциала мышц (т.е. аэробной производительности). При этом степень гипертрофии мышечных волокон пропорциональна величине резистивных нагрузок (степени проявления силы мышц в соревновательном упражнении,
величине «ударных нагрузок» при беге и т.п.), которые мышца
испытывает в процессе тренировки.
208
Три стадии изменения окислительного потенциала (ОП) мышц
под воздействием тренировки и детренировки (по Шенкману
Б.С. 1999)
Регуляция
Рис. 15-1. Обозначения: ОП — окислительный потенциал мышц; МХ —
митохондриалъный аппарат; Кп — капилляры; Мг — миоглобин; Fрезист. —
резистивные нагрузки, которые испытывают мышцы в соревновательной
локомоции или при выполнении силовых упражнений
3. На высшей стадии аэробной тренированности (в нашем случае
— этап высшего спортивного мастерства) окислительный потенциал
растет за счет повышения эффективности работы митохондрий без
существенных морфологических изменений внутри волокна.
Необходимо сделать еще некоторые уточнения к представленным
выше схемам построения макроцикла.
1. В подготовке квалифицированных спортсменов все средства
силовой, аэробной и гликолитической подготовки должны быть
предельно «специализированы». В плане повышения силовых
способностей (гипертрофии МВ) основное внимание должно
уделяться воздействию на ММВ, а для спринтеров и, в значительно меньшей степени, средневиков, так же и на БМВ, но только
основных мышечных групп. И по возможности при соблюдении
принципа сопряженного воздействия [Дьячков В.М., 1972].
2. Средства и методы гипертрофии ММВ очень существенно
отличаются (см. п. 6.2.1.1) от традиционных видов силовой и скоростно-силовой подготовки, под которыми часто понимают упражнения со штангой, на тренажерах, спринтерские и прыжковые упражнения примерно в таком же варианте, как это используют представители скоростно-силовых и силовых видов
209
спорта. Это, по нашему мнению, является грубейшей ошибкой,
так как при этом отсутствует воздействие на ММВ (наиболее
«работающая» часть мышц в ЦВС), спортсмен приобретает
ненужную мышечную массу. Такая тренировка может очень
негативно сказаться на экономичности техники, резко повышается риск травматизма.
3. Глубоко бытующее убеждение, что главное в высокой
аэробной производительности - это производительность ССС,
привело на практике к «игнорированию интересов» исполнительного аппарата — мышц. В результате этап «накопления
аэробного фундамента» в целом описывается формулой:» ...
большие объемы в умеренном темпе» [СусловФ.П. и др., 1982, стр.
28, ]. Длительность такого этапа в различных ЦВС может быть 36 и более месяцев [Макаров А.Н. , 1973]. При этом необходимость
поддержания высокого силового потенциала на практике
упускается, так как этап повышения силовых способностей
спланирован
на
конец
подготовительного
периода
[Набатникова М.Я.,1975;Суслов Ф.П.и др., 1982]. В результате
получается хорошо прогнозируемый эффект:
1) на этапе аэробной подготовки снижается сила мышц [Суслов Ф.П. и др., 1982], в особенности - БМВ (результаты в
спринте и прыжковых тестах падают);
2) в предельной степени повышаются окислительные способности ММВ (при низкой мощности (аэробный порог и
ниже) активны в основном ММВ, см. главу 4).
На первый взгляд, цель — высокая аэробная мощность (например, высокий анаэробный порог и высокое относительное
МПК) — достигнута. Однако на следующем этапе, когда планируется увеличение силы мышц, повышение интенсивности
основного упражнения и воспитание гликолитических способностей, происходит следующее:
—если оказывается успешным силовое воздействие, то происходит гипертрофия мышечных волокон, приводящая к неминуемому одновременному понижению удельного окислительного
потенциала всех МВ, где гипертрофия произошла. Кроме того,
силовые упражнения сопровождаются существенным понижением рН мышцы, требуют больших пластических ресурсов и
дадут эффект только при снижении объемов других видов подготовки. Таким образом, имеются альтернативы:
—или силовая тренировка будет не успешной, или, в резуль-
тате понижения окислительного потенциала мышц (белки митохондрий относятся к лабильным белкам — см. выше), будет
ликвидирован единственный положительный эффект предыдущего этапа
— высокая аэробная производительность;
—если процесс увеличения силы оказывается не успешным,
то емкость фосфагенного и гликолитического источников
энергообеспечения к этапу соревнований окажется существенно
меньше возможного;
— изменение силового потенциала мышц неминуемо отрицательно
скажется на экономичности техники [МякинченкоЕ.Б., 1983], а времени
по «настройке» техники под новое состояние мышц может не хватить
для успешного выступления в соревнованиях.
Таким
образом,
или
рассматриваемый
этап
предсоревновательной подготовки оказывается неэффективным и
спортсмен остается со «слабыми» мышцами, пониженной
емкостью креатинфосфатного источника и гликолиза на весь сезон
соревнований,
или
понижаются
аэробные
способности
[Набатникова М.Я., 1975].
4. Использование более интенсивных режимов тренировки в
конце подготовительного и в предсоревновательныи период среди
возможных положительных эффектов («настройка» техники,
отработка тактики, психологическая подготовка, увеличение силы и
скорости) может способствовать повышению окислительного
потенциала БМВ. Однако представляется нелогичным разнесение во
времени воздействий на окислительный потенциал ММВ и БМВ.
При оптимальном планировании повышение окислительного
потенциала всех мышечных волокон должно производится
одновременно и не совмещаться с параллельным повышением силовых
возможностей гликолитического потенциала и отработкой техники
движений. То есть на этапе аэробной тренировки в обязательном
порядке должно производится воздействие на ОП БМВ и ММВ (даже в
большей мере — БМВ, т.к. у квалифицированных спортсменов ОП
ММВ, вероятно, находится на околопредельном уровне), а
принцип постепенности должен реализовываться не (!!!) путем от
«медленной скорости к быстрой» или — «от ММВ к БМВ» (т.е.
сменой объектов воздействия!!!), а регулированием объема нагрузки при
оптимальной ее структуре.
5. У средневиков этап тренировки гликолитических возможностей
должен быть минимизирован как по объему нагрузки,
210
211
так и по длительности (не более 1 месяца), а в случае если планируется длительный соревновательный сезон и большое число
предварительных стартов, не проводиться вовсе. Тезис, что
гликолитические способности являются ведущими на средних
дистанциях, справедлив (см. главу 5), но не должен пониматься
таким образом, что повышению гликолитических возможностей
следует уделять основное место в тренировочном процессе. Как
многократно отмечалось выше, решающий вклад в проявление
гликолитических способностей вносят аэробные и силовые способности спортсменов, улучшению которых уделяется основное
внимание в подготовительный период макроцикла.
6.4. Проблема взаимосвязи уровня и
особенностей подготовленности нервномышечного аппарата с техникой и
экономичностью локомоции
Основные закономерности взаимосвязи техники локомоции с
уровнем и особенностями подготовленности нервно-мышечного
аппарата общие для большинства локомоции. Поэтому мы
рассмотрим только бег как наиболее хорошо изученный.
Изменение функциональных показателей нервно-мышечного
аппарата всегда закономерно изменяет биомеханические параметры спортивных упражнений [Бальсевич В.К., 1965; Дьячков
В.М., 1972; Суслов Ф.П. и др., 1982; Мякинченко Е.Б., 1983]. В то же
время, рациональная биомеханическая структура движений
(техника) является условием достижения высоких результатов.
Таким образом, возникают вопросы: как изменение в показателях
НМА спортсменов будет отражаться на биомеханических
характеристиках локомоции и какие из этих изменений можно
считать положительными, а какие нет; какие показатели изменяются в связи с изменением физического состояния, а какие
под воздействием обучения? Так как основным показателем
совершенства техники в ЦВС является ее экономичность, то
вопрос можно конкретизировать — как изменения в НМА будут
влиять на экономичность, основной характеристикой которой
является метаболическая стоимость пути? В то же время не
решена проблема: насколько критерии экономичности на
низкой скорости, на которой возможно точное определение
энергорасхода, информативны для соревновательной скорости?
Чтобы ответить на эти и другие, возникающие по ходу работы
вопросы, было проведено исследование [Мякинченко Е.Б., 1983] на
примере легкоатлетического бега, в котором изучалась взаимосвязь с
показателями техники следующих параметров:
— квалификации бегунов;
— различий в силе мышц разгибателей суставов ног;
—различий в соотношении силы мышц сгибателей коленного сустава (задняя поверхность бедра) к силе мышц разгиба
телей коленного сустава (передняя поверхность бедра);
—пороговой скорости бега;
—специализации (стайеры/средневики);
—метаболической стоимости пути (МСП) — отношение скорость бега к потреблению кислорода в устойчивом состоянии
при беге по дорожке (VО2);
—коэффициента механической эффективности бега (КМЭ)
— отношение механической работы по перемещению общего
центра масс тела (ОЦМТ) к МСП.
Кроме этого, проводилось сравнение техники бега в фазе
компенсированного и некомпенсированного утомления и у одних
и тех же спортсменов в подготовительном и соревновательном
периодах.
При изучении литературы по обозначенным вопросам было
выявлено следующее (подробнее см. Мякинченко Е.Б., 1983).
1. Квалифицированные бегуны совершают меньшую механическую работу и тратят меньше метаболической энергии при преодолении единицы расстояния, чем бегуны низкой квалификации. В
тоже время есть исследования [Williams R.S.,1986 ], где не обнаружено никакой связи между МСП на скорости 3,57 м/с и спортивным
результатом на 10000 м. У более квалифицированных, как правило,
наблюдается меньший период опоры и больший — полета.
2.Критериями экономичности бега считаются меньшие вертикальные колебания и меньшие потери горизонтальной скорости движений ОЦМТ.
З.При постановке ноги на опору критерием техничности
считается активность всех движений. Нога должна ставиться
«загребающим» движением, мягко, с передней части стопы.
4. Показателями технически правильного выполнения движений в
фазе амортизации являются: укорочение ее длительности
относительно времени опоры; уменьшение амплитуды
213
212
амортизационного сгибания опорной ноги; большее ускорение
ОЦМ в фазе амортизации, т.е. большая средняя сила воздействия
на опору. Для достижения этого требуются активные маховые
движения и активное «сведение бедер» на опоре.
5.В фазе отталкивания должно наблюдаться полное разгибание ноги в тазобедренном и голеностопном суставах, обеспечивая «острый» угол отталкивания.
6. Рациональному соотношению длины и частоты шагов
придается очень большое значение. Было показано;
—длина шагов возрастает до уровня КМС, но у МСМ К длина шагов меньше.
—с ростом квалификации конкретного спортсмена (т.е. скорости преодоления соревновательной дистанции), вероятно, во всех
циклических видах спорта прослеживается тенденция увеличения
скорости за счет длины шагов при стабилизации частоты около
некоторого «оптимального» для данного спортсмена уровня, который зависит от антропометричесих признаков, мышечной композиции, особенностей подготовки и т.п. [Верхошанский Ю.В.,
1985; Попов Ю.А., 1968; Вrandon L.J., Boileau, 1987];
—тем не менее в одном лонгитудинальном исследовании
было показано [ Nelson R.S., Gregor., 1976], что за 4 года тренировок спортсмены уменьшили длину шагов (рассчитываемую
как среднюю для 3 пробежек со скоростью от минимальной до
максимальной) на 7 см. Тем не менее почему-то никак не комментировался факт, приведенный в том же исследовании, где
показано, что лучший бегун мирового уровня, достигший наибольшего
прогресса, за 4 года наблюдений увеличил длину шагов на 15 см. Интересно, что здесь же показано, что бегуны, достигшие наибольших приростов в результате, увеличивали скорость бега до 6-7
м/с (т.е. до значения соревновательной скорости) в большей
мере за счет прироста длины шагов, тогда как спортсмены, имевшие наименьший прирост или не имевшие его, увеличивали
скорость бега за счет прироста частоты шагов;
— в той же группе (10 человек) квалифицированных бегунов [Nelson R.S., Gregor., 1976], несмотря на снижение
длины шагов, уменьшился период опоры (на 0,026с) и увеличился период полета (на 0,013с), т.е. увеличился ритмовой
коэффициент (соотношение периода полета и периода опоры).
Это означает, что спортсмены стали развивать на опоре большую мощность [Мякинченко Е.Б., 1983], что не согласуется с
214
мнением, что основным признаком повышения экономичности бега
является снижение механических энергозатрат, в частности за счет
уменьшения вертикальных колебаний ОЦМ;
—было показано [Саvanagh P.R,. и др., 1977], что элитные
спортсмены на стандартной скорости бега имеют меньшую
длину и большую частоту шагов;
—для каждого спортсмена имеет место некоторое оптимальное соотношение длины и частоты шагов, при котором наблюдается минимум метаболической стоимости пути |Уткин В.Л.,
1984; Саvanagh P.R. и др., 1977];
—среди «общепринятых» факторов, влияющих на длину и
частоту шагов, выделенных таким признанным авторитетом по
биомеханике бега как Р. Саvanagh (1989), а именно: скорость;
рельеф местности; обувь; поверхность; антропометрические
показатели; биологический возраст; мышечная композиция;
степень утомления; предшествующие травмы и др., тем не менее отсутствует наиболее логичный - уровень физической подготовленности, в частности — сила мышц ног.
7. Показатели физических качеств связаны с техникой бега
следующим образом:
—ритмовой коэффициент (время полета/время опоры) связан с
силой мышц подошвенных сгибателей голеностопного сустава;
—спортсмены с более сильными ногами имеют более широкий шаг;
—повышение силовых показателей у одного и того же спортсмена сопровождается увеличением длины шагов при сохранении оптимальной частоты;
—величина амортизационного сгибания в коленном суставе
опорной ноги меньше у более физических сильных спортсменов;
—сильные спортсмены имеют возможность использовать
«низкий» бег, характеризующийся острым углом отталкивания.
Тем не менее, по значительному числу обозначенных вопросов
данные были противоречивы или отсутствовали. В связи с этим
было предпринято самостоятельное исследование.
Метод. В сравнительных и лонгитудинальных экспериментах
принимали участие взрослые спортсмены-бегуны на средние и
длинные дистанции от 2-го разряда до МСМК — членов сборной
СССР 1982-1983 гг. 34 механических и энергетических
характеристик бега со скоростью 7 м/с, 6,2 м/с и 4,7 м/с
рассчитывались по опорным реакциям естественного бега
215
по дорожке манежа с наступанием на тензоплатформы одной и
второй ногой. Бег проводился с равномерной скоростью по кругу
200 м под звуколидер. Регистрация опорных реакций
проводилась через 150 и 350 метров после старта (7 м/с), 350 и 950
м (6,2 м/с) и через 350-750 м (4,7 м\с). Всего регистрировалось
не менее 4 опор. Данные усреднялись. Также определялась
метаболическая стоимость пути при беге на дорожке (4,7 м/с),
анаэробный порог, показатели относительной изометрической
силы и градиента силы мышц сгибателей и разгибателей
суставов ног, максимальная скорость бега и результат прыжка в
длину с места, антропометрические признаки спортсменов,
биомеханические свойства мышц голени. Всего статистической
обработке подвергалось 57 показателей, характеризующих
спортсменов и технику их бега.
Исследование выявило следующее:
Установлено, что квалифицированные бегуны (КМС-МС) на
средние дистанции по сравнению с менее подготовленными (21-й разряды) имеют следующие статистически достоверные
отличия по показателям, имеющим отношение к локальной
выносливости:
-по антропометрическим признакам особенностями выборки
было то, что более квалифицированные бегуны имели достоверно
меньшую массу тела и индекс «длинноногости».
Среди физических показателей:
—большую максимальную и пороговую скорость бега;
—лучше результат прыжка в длину с места;
—большую силу мышц разгибателей ног;
- лучше показатели скоростных свойств мышц ног (относительный градиент силы);
— меньшую жесткость трехглавой мышцы голени.
Среди биомеханических показателей на стандартной скорости
7 м/с+0,05:
—большую длину шагов;
—меньший период опоры;
—большее ускорение ОЦМТ на опоре (т.е. большую механическую мощность работы мышц);
—большее вертикальное ускорение ОЦМТ относительно
горизонтального;
—большие вертикальные перемещения ОЦМТ (р<0,07);
—меньшую «потерю» скорости в фазе амортизации;
216
— меньшую длительность фазы амортизации относительно
длительности фазы опоры и др.
Среди энергетических характеристик:
- меньшую метаболическую стоимость пути (экономичность
бега). Примечательно, что МСП снижалась за счет увеличения
коэффициента
механической
эффективности
(Wмеханическая/Wметаболическая), так как величина механической
работы по перемещению ОЦМ у спортсменов разной квалификации
была одинаковой.
При изучении техники бега на скорости 4,70+0.05 м/с у спортсменов,
существенно (р<0,001) различающихся по метаболической стоимости
пути (т.е. по экономичности бега), но с одинаковыми
антропометрическими показателями и квалификацией, снова были
получены результаты, противоположные ранее полученным данным
(например, [Мiura М. и др., 1973, Williams R.S. и др., 1986]). В
частности, более экономичные бегуны имели большие вертикальные
перемещения ОЦМ (р<0,02), больший коэффициент «активности
доталкивания» (определяемый работой трехглавой мышцы голени) в
конце опоры (р<0,03) и на уровне тенденции большим отношением
механической работы, совершаемой в вертикальном направлении по
сравнению с продольным направлением (р<0,07). У экономичных
бегунов был более длительный опорный период (р<0,10).
Таким образом, принимая допущение, что «экономичные» на
скорости 4,7 м/с бегуны не могли стать «не экономичными» на
соревновательной скорости, а также проведенный анализ тенденций
изменений биомеханических характеристик с ростом скорости бега у
одних и тех же спортсменов [Мякинченко Е.Б., 1983], приходим к
достаточно неожиданному, исходя из сложившихся представлений,
выводу— «прыжковый», «упругий», «активный» бег оказывается (на
соревновательной скорости!) более экономичным, чем бег с низкими
вертикальными колебаниями ОЦМТ, меньшими ускорениями, меньшей
фазой полета и т.д. Подчеркнем, что при этом более подготовленные бегуны
имели одновременно существенно большие силовые и аэробные показатели
мышц. Такие особенности НМА позволяют им отталкиваться от
опоры с большими усилиями без риска накопления в мышцах
ионов водорода (закисления) и лактата или проявления других признаков локального утомления.
Однако остается вопрос: почему на стандартной скорости
217
квалифицированные бегуны предпочитают путь более полного
использования двигательного потенциала НМЛ, а не путь
«экономизации» за счет уменьшения, например, внешней механической работы по перемещению ОЦМТ?
Анализируя литературные данные и собственные результаты,
мы пришли к выводу, что такой путь более рационален как
минимум по двум причинам:
1. Увеличение длины шагов снижает так называемую внутреннюю механическую работу по перемещению конечностей
относительно ОЦМТ [Зациорский В.М. и др., 1982], «стоимость» которой на скорости 5-6 м/с начинает превышать стоимость внешней механической работы по перемещению
ОЦМТ, т.е. ее вклад в общие энергозатраты на соревновательной
скорости выше, чем «полезная работа» по перемещению
спортсмена вперед относительно дорожки.
2. ОДА обладает способностью к рекуперации (повторному
использованию) энергии, запасаемой в его упругих элементах, а
количество рекуперируемой энергии возрастает как раз при
«активном», «упругом беге». При этом возрастает коэффициент
механической эффективности и спортсмен при той же внешней
механической работе (например, вертикальных перемещениях
ОЦМТ) оказывается способным снижать метаболическую
стоимость пути. Эти особенности в полной мере проявились при
сравнительном исследовании бегунов различной квалификации
и различной физической подготовленности. При этом путь
«экономизации»
используется
только
в
отношении
механической работы, затрачиваемой на торможение и разгон
ОЦМТ в продольном направлении.
Описываемый «активно-экономичный» вариант техники бега
характеризуется активной постановкой ноги на опору, «под
себя», так, чтобы всем телом как бы «накатываться» на ногу.
Кроме того, «активно» выполняется встречный мах руками и
сводятся бедра. Все это создает большее напряжение мышц разгибателей опорной ноги и мышц задней поверхности бедра,
что позволяет дополнительно их активировать и накопить в них
энергию упругой деформации, которая затем реализуется в
отталкивании. Во время отталкивания квалифицированные
бегуны в среднем больше усилий направляют вверх, однако
акцент делается на завершающей стадии отталкивания, когда
создаются условия для направления усилий больше впе218
ред, а не вверх. На тензограмме это выражается в сдвиге максимума
силы в продольном направлении ближе к окончанию опоры и
увеличении активности завершающего разгибания ноги в
голеностопном суставе.
Таковы основные черты техники квалифицированных бегунов
на средние дистанции, которые, предположительно, обусловлены
лучшей локальной работоспособностью основных мышечных групп.
Следующими вопросами явились:
1. Какие мышечные группы ответственны за те или иные
особенности техники?
2. Как изменяется техника при увеличении длины дистанции?
3. Как сформировать экономичную технику?
4. Чем отличается бег в утомленном состоянии?
Для выяснения этих вопросов было проведено дальнейшее
изучение взаимосвязи техники и физических способностей
бегунов.
Была изучена техника бега (на скорости 6,96±0,06 м/с) спортсменов
одинаковой квалификации, но существенно различающихся по
пороговой скорости бега (Р<0,001). Можно предположить, что среди
бегунов, специализирующихся на средние дистанции и имеющих
относительно более высокую пороговую скорость, преимущество будут
иметь спортсмены, которые идут к результату «от выносливости» и
имеют более «дистанционную» направленность тренировочного
процесса. По данным тестирования физических способностей, это слабые, медленные и легкие спортсмены. Их технику бега
характеризует хорошее «доталкивание», т.е. они лучше используют
трехглавую мышцу голени, а сдвиг максимума усилий в продольном
направлении ближе к концу опоры свидетельствует о том, что ближе к
завершению отталкивания они больше усилий направляют вперед, а не
вверх. При этом у них меньшие потери горизонтальной скорости в фазе
амортизации. Однако снова обнаружена положительная взаимосвязь
хорошей аэробной подготовленности с вертикальными колебаниями
ОЦМ тела.
Считается, что «экономичным» стилем бега обладают стайеры
относительно средневиков. Поэтому мы провели сравнение бегунов на
800-1500 и 3000-10000 м по всем исследуемым показателям на
одинаковой скорости бега (6,89 м/с). Было выяснено, что стайеров
характеризует, как и ожидалось, большая по219
роговая и меньшая абсолютная скорость бега и большее отношение силы мышц- сгибателей к силе мышц - разгибателей коленного сустава. При этом их технику характеризуют существенно
меньшие потери горизонтальной скорости в фазе амортизации
(0,281 - 0,313 м/с, р<0,05) и большее отношение механической
работы в вертикальном и продольном направлениях (0,546 0,488 м/с, р<0,05), т.е. они большую, чем средневики, часть
энергии мышц направляют вверх, экономя в то же время
энергию, затрачиваемую на торможение и разгон ОЦМТ в продольном направлении. Вертикальная скорость вылета, перемещение ОЦМТ по вертикали и отношение периода полета к периоду опоры (т.е. все традиционные показатели «экономичности») оказались ниже только на уровне слабой тенденции.
Нам удалось получить только однажды «классическое» [Мiura М.
и др., 1973] проявление «экономизации» бега (снижение вертикальных перемещений ОЦМ) — когда мы сравнивали технику
бега в начале дистанции и в фазах компенсированного (бег
выполнялся под звуколидер, поэтому обязательное требование
равенства скоростей было соблюдено) и некомпенсированного
утомления (когда скорость немного снижалась). Бег в состоянии
утомления по сравнению с нормальным действительно хаТаблица 6. Биомеханические показатели бега у исп ытуемых с различной силой
мышц — разгибателей коленного сустава на скорости 7м/с и 4,7м/с
№ Показатель
1 Скорость бега
(м/с)
2 Сила мышц разгибателей
ног
^
3 Длина шагов/длина ног
4 Ускорение
центра масс
тела (м/с2)
5 Фаза полета/фаза опоры
6 Верт./горизонтальная механ.
работа
Группа I Группа П 1-критеРий t
6,98
6,92
0,6
Группа1 Группа 2 (-критерий
t
4,76
4,81
0,40
26,6
20,4
3,83
26,6
20,4
3,83
2,22
2,12
4,41
1,81
1,73
3,62
31,5
28,4
3,12
24,3
22,1
2,09
1,092
1,011
3,03
0,802
0,783
2,64
0,53
0,45
3,08
1,06
0,91
2,18
Примечание. (— критически при р<0,05 — 2,03
220
рактеризуется снижением времени полета, механической работы и
ускорения ОЦМТ в вертикальном направлении и соответственно
вертикальных перемещений ОЦМТ, при этом ухудшились все
остальные показатели активности и механической эффективности
бега, которые, как показано выше, положительно связаны с
экономичностью на соревновательной скорости бега. Следовательно,
описанные особенности «утомленного» бега не могут рассматриваться в
качестве «эталона» экономичности и тренировка бегунов должна быть
направлена как раз на предотвращение таких изменений техники, а не на
их «культивирование». Так как, не изменяясь по существу, они заметно
усиливаются в фазе некомпенсированного утомления.
Следующие данные позволяют сделать вывод о значимости силовых
показателей мышц. В табл. 6 приведены данные бегунов одинаковой
квалификации и антропометрических признаков, но с разной силой мышц
— разгибателей ног (определяемой в тесте, когда из положения сидя
надавливают на тензометрическую педаль).
Таким образом, нет оснований сомневаться, что большая длина
шагов и некоторые другие показатели во всем диапазоне
соревновательного бега от средних дистанций до марафона связаны с
силой мышц — разгибателей ног.
Для выяснения влияния фактора соотношения силы мышц
— сгибателей и разгибателей коленного сустава сформированы две
группы бегунов, различающиеся по этому признаку (табл. 7).
Представленные данные свидетельствуют, что соотношение силы
мышц задней и передней поверхности бедра также являются
фактором, связанным с техническими параметрами бега. И на уровне
тенденции могут способствовать относительному увеличению
частоты шагов.
Данные табл. 7 получены при межгрупповом сравнении, однако
особую ценность имеют данные лонгитудинальных исследований на
одном и том же контингенте испытуемых. Мы провели сравнение
показателей одних и тех же бегунов в разные периоды макроцикла подготовительный и соревновательный (табл. 8).
В качестве основного средства «сопряженного» воздействия на
технику бега и показатели локальной выносливости мышц
использовался бег в утяжеленных условиях, где в качестве тормоза
использовалась волокуша. При тренировке спортсменам
221
Таблица 7. Биомеханические показатели бега у испытуемых с различным
соотношением силы мышц — сгибателей и разгибателей коленного сустава
(п=10)
№
Показатель
1 Скорость бега (м/с)
2 Сила мышц-сгибателей/ разгибателей коленного сустава
3 Частота шагов
4 Верт. скор, вылета ОЦМТ (м/с)
5 Верт. ускор. ОЦМТ/ верт.
ускор. ОЦМТ(м/с2)
6 Коэффициент активности
«доталкивания» в конце опоры.
7 Верт. перемещ. ОЦМТ (м)
8 Потеря продольн. скорости
в фазе амортизации (м/с)
Группа I
7,08
0,670
Группа II
7,02
0,380
1-критерий
0,31
9,45
3,514
0,607
0,249
3,465
0,489
0,281
0,80
2,29
2,27
66
48
2,39
0,057
0,280
0,043
0,298
2,30
2,30
Таблица 8. Показатели физических способностей и техники одних и тех же
бегунов в середине подготовительного периода и на этапе основных
соревнований
№
Показатель
Скорость бега (м/с)
Сила мышц - сгибателей коленного
сустава
3 Сила мышц - сгибателей/ разгибателей коленного сустава
4 Сила мышц - разгибателей ног
5 Пороговая скорость бега
6 Частота шагов
7 Верт. скор вылета ОЦМТ (м/с)
8 Верт. ускор. ОЦМТ/ верт. ускор.
ОЦМТ(м/с2)
9 Верт. перемещ. ОЦМТ (м)
10 Время опоры / время полета
11 Потеря продольн. скорости в фазе
амортизации (м/с)
12 Положение макс, усилий по продольной сотавляющей
13 Коэффициент активности
«доталкивания» в конце опоры
(вертикальн. составляющая)
1
2
222
Подг. Соревноват. 1-критерий
период
период
6,94
7,04
0,39
4,33
5,13
2,23
0,487
0,573
2,19
9,27
4,81
3,56
0,562
0,249
9,28
4.91
3,60
0,661
0,281
0,04
1,05
0,80
3,20
2,27
0,051
0,975
0,302
0,061
1,124
0,281
2,83
3,65
2,28
0,47
0,49
2,04
81
88
2,15
давалась установка «держаться прямо, вперед не наклоняться» и
«хорошо доталкиваться стопой». Было замечено, что уже примерно
через месяц техника бега менялась в нужном направлении, а
тестирование выявило достоверное изменение силы мышц задней
поверхности бедра.
Из данных табл. 8 следует, что закономерное изменение силы
мышц-сгибателей от подготовительного к соревновательному
периоду вызвало практически аналогичные изменения в технике, что
и при межгрупповом сравнении. Кроме того, нет никаких оснований
предполагать, что в соревновательном периоде спортсмены стали
менее «экономичными», однако все основные показатели
«активности» бега достоверно возросли.
6.5. Заключение по разделу
Таким образом, на основе учета схемы функционирования
нервно-мышечного аппарата при преодолении соревновательной
дистанции, представленной в 5-й главе, определении стратегии
адаптации и рассмотрения средств, методов и теоретических
предпосылок планирования макроцикла подготовки (6-я глава)
можно сформулировать следующие теоретически обоснованные
положения улучшения локальной мышечной выносливости:
1. Морфологической основой высокой работоспособности
мышц является масса сократительных белков мышц, которые
создают «морфологическое пространство» для накопления
энергетических субстратов (КрФ и гликоген), белков,
определяющих буферную емкость мышц, а также ферментативных
комплексов
всех
основных реакций энергообеспечения
(фосфокиназной
реакции,
анаэробного
гликолиза
и
мембранного фосфорилирования), от которых непосредственно
зависит спортивный результат. Кроме этого, высокая активная
мышечная масса создает дефицит энергии внутри мышечных волокон,
создавая тем самым стимулы для запуска адаптивного синтеза
ферментативных комплексов. Поэтому базовое положение среди
факторов,
определяющих
высокую
специальную
работоспособность, занимает силовая подготовленность мышц.
Специализированная силовая подготовка имеет смысл только в
отношении мышечных групп, выполняющих основную нагрузку
по перемещению спортсме-
223
на по дистанции. От уровня и соотношения силового потенциала этих мышц в стратегическом плане зависит специальная
работоспособность и экономичность техники спортивной
локомоции.
2. По мере возрастания дистанции значимость силового
потенциала медленных мышечных волокон (как условия высоких аэробных способностей мышц) относительно быстрых
мышечных волокон также возрастает. Поэтому на всех дистанциях, где решающую роль играют аэробные способности,
должны использоваться главным образом средства силовой
подготовки, способствующие увеличению силы ММВ. Такими средствами являются статодинамические (квазиизотонические) силовые упражнения, а также длительное и регулярное применение аэробных упражнений, выполняемых в утяжеленных условиях (с высокой степенью напряжения мышц).
3. В связи с тем что производительность сердечно-сосудистой системы и окислительный потенциал ММВ под воздействием целенаправленной аэробной тренировки повышается
достаточно быстро, то стратегией повышения функциональных возможностей ММВ должна являться такая, при которой
сначала выполняется акцентированное тренировочное воздействие с целью гипертрофии ММВ, а затем доведение их
окислительного потенциала до максимальных значений к соревновательному периоду. Степень гипертрофии ММВ у
спортсменов в различных видах спорта не обнаружила связи
с величиной механической нагрузки, испытываемой ведущими мышцами в рабочей фазе локомоции. Поэтому данный принцип остается справедливым для всех дистанций и для всех циклических локомоций. Однако в связи с необходимостью параллельного улучшения других способностей, будут изменяться средства и методы воздействия на силовой и окислительный потенциал ММВ. Здесь будет проявляться следующая общая тенденция: на более коротких дистанциях — преимущественно
используются силовая тренировка и аэробно-силовой метод;
на более длинных — аэробно-силовой метод и длительная тренировка в самой локомоции с использованием непрерывного
или переменного метода, но при условии поддержания хорошего состояния гормональной системы педагогическими и/
или фармакологическими средствами.
4. Методика увеличения ППС ММВ существенно отличается от
традиционных видов силовой и скоростно-силовой тренировки.
Поэтому использование упражнений со штангой, на тренажерах при
величине сопротивления более 80%, а также всевозможные
прыжковые, спринтерские и интенсивные изокинетический и
изодинамические упражнения не могут рассматриваться в качестве
средств воздействия на ММВ, т.е., по существу, не относятся к
средствам специальной силовой подготовки в ЦВС.
Эффективным средством воздействия на ММВ могут являться
статодинамические упражнения, выполняемые при соблюдении
следующих правил: медленный, плавный характер движений;
относительно небольшая величина преодолеваемой силы или
степени напряжения мышц (40-60% от МПС); отсутствие
расслабления мышц в течение всего подхода; выполнение подхода
до «отказа»; проведение тренировки, как правило, с применением
суперсетов на все основные мышечные группы; паузы между
сериями могут заполняться легкой аэробной работой длительностью
3-10 мин; достаточно большая длительности всей тренировки (не
менее 1 часа).
Гипертрофия БМВ происходит при использовании большинства
средств и методов спортивной тренировки. В то же время
повышение окислительного потенциала этих волокон является
сложной
задачей,
требующей
хорошо
спланированной
целенаправленной тренировки, которая может быть решена на этапе
акцентированной аэробной подготовки путем использования
интервального спринта, интервальной тренировки на более длинных
отрезках, аэробно-силового метода.
5. Эффективность силовой подготовки в отношении как
быстрых, так и медленных мышечных волокон при выполнении
традиционно рекомендуемых объемов средств силовой подготовки
зависит, предположительно, не от увеличения объемов последней, а от
уменьшения объемов неэффективных средств аэробной подготовки.
6. Аэробный потенциал ММВ у квалифицированных спортсменов
достаточно высок в результате общего большого объема
тренировочной работы, поэтому использование низкоинтенсивных
упражнений для повышения аэробного потенциала мышц в
большинстве случаев бессмысленно. В связи с этим стратегическим
путем повышения аэробных способностей
225
224
мышц спортсменов является, кроме гипертрофии ММВ, воздействие на окислительный потенциал БМВ (Тип 11а и, особенно, 11в). К средствам воздействия на ОП БМВ относятся два
вида упражнений: а) такие, при которых БМВ рекрутированы, но
они функционируют в аэробных условиях. Это — интервальный
спринт, аэробные упражнения в утяжеленных условиях,
интервальная тренировка или тренировка на длинных
напряженных отрезках; б) длительные равномерные упражнения
на мощности анаэробного порога. В этом случае воздействие на
ОП БМВ будет происходить на второй половине дистанции, после
существенного понижения запасов гликогена в медленных и
промежуточных МВ.
7. Силовые способности являются «базовыми» для аэробных;
ферментативные белки более лабильны, чем сократительные
или соединительно-тканные; силовая тренировка требует снижения объемов аэробной и в ряде случаев может способствовать
снижению ОП мышц; аэробные способности - основные на
большинстве соревновательных дистанций. В связи с перечисленными закономерностями этап акцентированного воздействия на аэробные способности мышц должен планироваться
после силового и как можно ближе к соревновательному периоду в тех случаях, когда в рамках макроцикла стоит задача повышения и силовых, и аэробных способностей. Однако в тренировке спортсменов высшей квалификации задачи повышения
силовых способностей мышц может не стоять. В таком случае
для поддержания силовых способностей допустимо равномерное распределение объемов эффективных тренировочных
средств (типа статодинамических комплексов) в макроцикле (в
объеме 60-90 мин в неделю чистого тренировочного времени).
8. Ферментативные комплексы креатинфосфокиназной реакции и анаэробного гликолиза относятся к наиболее лабильным белкам, а использование скоростно-силовых и, особенно, гликолитических упражнений в большом объеме может
негативно сказаться на силовых и аэробных способностях
мышц. Поэтому скоростно-силовая и гликолитическая подготовка в тех ЦВС, где есть необходимость использования этих
средств, должна планироваться как можно ближе к этапу основных стартов.
При условии хорошей предварительной силовой и аэробной
подготовки повышение гликолитических и алактатных
226
способностей может быть реализовано за достаточно непродолжительный период (3-5 недель, включая этап предварительных
стартов). Эта задача решается применением алактатных нагрузок
(спринт с околомаксимальной скоростью в течении 10-15 с) и
«закисляющих» гликолитических нагрузок в виде повторных
отрезков «на результат» длительностью 90-120 с, при которых в
максимальной степени понижается рН мышц или серий из 3-4
повторений длительностью по 40-70 с с околомаксимальной
интенсивностью и коротким интервалом отдыха (2-3 мин), при
которых в максимальной степени понижается рН крови.
9. В связи с тем, что в беге стоит проблема травмирования ОДА в
результате механических перегрузок, в годичном цикле специально
должен планироваться этап укрепления соединительно-тканных
элементов ОДА. Такой этап целесообразно проводить в начале
макроцикла, в рамках которого может параллельно решаться задача
повышения мощности моторных отделов ЦНС.
Суммируя все вышесказанное, принципиальной схемой
планирования макроцикла, олимпийского четырехлетия или
многолетней подготовки является такая, при которой происходит
одновременное воздействие на все факторы, определяющие
спортивный результат, но с расстановкой следующих акцентов от
начала к завершению цикла: укрепление и повышение эластичности
опорно-двигательного аппарата (существенно для ЦВС с высокими
механическими нагрузками) => тренировка моторных центров ЦНС
средствами скоростно-силовой и спринтерской подготовки з=>
увеличение силовых возможностей основных мышечных групп
средствами повышения силы медленных мышечных волокон =>
массированная аэробная подготовка с использованием средств
воздействия на все типы мышечных волокон => интегрирующая
подготовка (допускается использование «анаэробно-гликолитической
тренировки») => участие в соревнованиях. Выраженность акцентов
снижается по мере повышения мастерства и стажа занятий
спортсменов.
10. Исследование технических параметров бегунов и их взаимосвязи с показателями физических способностей выявили, что
особенности техники находятся под сильным контролем силовых
показателей мышц и закономерно изменяются при
227
изменении всех других показателей локальной выносливости.
Наиболее существенными мышечными группами, которые не
только определяют рациональность техники бега, но и выполняют основную работу по перемещению спортсмена относительно дорожки, можно считать мышцы голени, задней поверхности бедра и ягодичных мышц, сгибатели бедра. Повышение
функционального состояния этих мышечных групп «сдвигает»
технику бега в сторону ее «экономизации», особенно по
показателям отталкивания от опоры. Для бегунов на средние
дистанции некоторое значение имеет силовая подготовка
мышц — разгибателей ног. В то же время рациональная техника
постановки ноги на опору формируется путем целенаправленного
обучения.
Гипотеза, что бег в «утомленном состоянии» является средством
его «экономизации» — не нашла экспериментального подтверждения.
Есть все основания предполагать, что выявленная закономерность — высокая степень согласованности параметров техники
с характеристиками мышечных компонентов, определяющих
локальную выносливость, справедлива для большинства
циклических локомоций.
11. На основании данных экспериментальных и теоретических
исследований, изложенных в этой главе, можно утверждать, что
имеющиеся в литературе указания, что при развитии «силовой
выносливости» (которая в большинстве случаев может
рассматриваться как синоним локальной выносливости) нужно
стремиться к тому, чтобы характеристики движений как можно
больше соответствовали соревновательному упражнению,
представляются недопустимо грубым упрощением ситуации. На
наш взгляд, здесь происходит смешивание двух задач - 1)
повышения функциональной мощности мышечных структур и 2)
его реализации в соревновательном упражнении, что при
определенных условиях может привести к отрицательному
результату.
Например, при тождественности временных и амплитудных
характеристик, но больших силовых (тренировка силовой
выносливости предполагает именно этот вариант), т.е. при
применении аэробно-силового метода — получим простое
повышение мощности работы мышц и, следовательно,
интенсификацию накопления молочной кислоты. Это при-
ведет к снижению или даже блокированию эффекта повышения
аэробной мощности мышц, который в большинстве случаев и
является целью тренировки. В связи с этим при выборе упражнений
для тренировки «силовой выносливости» нужно хорошо
различать:
—какие средства и методы способствуют повышению силы
мышц;
—какие средства и методы способствуют повышению аэробной мощности мышц;
—как при этом может быть реализован принцип сопряженности технической и физической подготовки;
—как будет в дальнейшем (или параллельно) решаться задача реализации двигательного потенциала;
- как добиться положительного и не допустить отрицательного
эффекта при решении поставленных выше задач.
Некоторые подходы к решению этих ключевых для
улучшения локальной выносливости задач изложены в
предыдущих разделах и будут уточнены в следующих главах
работы.
228
229
Глава 7
Анализ данных
экспериментальных
исследований средств и
методов повышения
локальной выносливости
7.1. Исследование упражнений
статодинамического характера как средства
воздействия на медленные мышечные волокна
спортсменов
В шестой главе описаны теоретически разработанные характеристики упражнений силового характера, которые гипотетически могли бы способствовать гипертрофии ММВ скелетных
мышц, т.е. увеличивали бы «... «рабочую площадь» для выполнения клеточных функций и тем самым создавали бы основу
для повышения функциональной мощности клеточных структур...» [Ээпик В.А., Виру А.А., 1990] .
Это:
- тренировка только основных мышц для данной локомоции;
- медленный, плавный характер движений по полной или
по «рабочей» амплитуде;
- относительно небольшая величина преодолеваемой силы
или степени напряжения мышц (30-60% от МПС);
- отсутствие расслабления мышц в течение всего подхода;
- выполнение подхода до «отказа» (длительность работы до
«отказа» должна быть 45-70 с);
- проведение тренировки, как правило, с применением суперсетов на все основные мышечные группы (в этом случае
230
интервал между подходами 30 с, до «отказа» выполняется только
последний подход в серии);
— заполнение паузы отдыха (длительностью 5-8 мин) легкой
аэробной работой «общего « характера;
— достаточно большая длительность всей тренировки (не
менее 1 часа);
— техника каждого движения отличается от техники силовых
упражнений (даже с малыми весами), принятых в бодибилдинге, тем,
что в них запрещается «быстрое начало», а так же не только
разрешается, но и приветствуется пауза (пусть даже в долю с ) между
уступающей и преодолевающей фазой работы — именно в этом смысл и
основное отличие техники статодинамических упражнений.
Однако теоретические предложения должны быть подкреплены
экспериментальными данными.
Действительно ли описанный вид упражнений силового
характера (условно названный статодинамическими упражнениями)
воздействует в большей мере на ММВ? Каковы физиологические,
биохимические и педагогические характеристики такого рода
упражнений?
Для выяснения поставленных вопросов был проведен ряд
экспериментов.
Эксперимент 1.
С участием 7 добровольцев (длина тела = 177,3±11,8 см, масса
тела = 71,7+9,7 кг, возраст = 25,0±4,8 лет) исследовалась
тренировка, состоящая из приседаний с неполным вставанием с
массой штанги 50-60% от МПС. Было выполнено 4 подхода с
интервалом 8 мин. Испытуемые сразу после подхода ходили 2-3
мин, затем применялся 5-минутный пассивный отдых.
Предварительно определялись аэробный и анаэробный пороги в
упражнениях, в которых участвовали тренируемые мышцы.
Для регистрации ЧСС применяли спорттестер РЕ 3000, регистрация проводилась в течение всей тренировки каждые 5 с.
После тренировки информация со спорттестера через
специальный интерфейс передавалась на компьютер, где обрабатывалась и выводилась на монитор и на принтер в цифровом и графическом виде.
231
Электрическая активность мышц (медиальная и латеральная
головки четырехглавой мышцы бедра) измерялась электромиографом ЕМГСТ-01 и подвергалась интегрированию за
500 мс по оригинальной программе. Во время тренировки брались пробы крови из пальца: перед разминкой, непосредственно
перед каждой попыткой, сразу после попытки и через 3 мин.
Биохимические анализы проводились в отделе биохимии
ЛПСР ГЦОЛИФК.
Анализ пульсовой кривой показал (рис. 16), что ЧСС во
время выполнения отдельных подходов, длящихся 40-60 с,
поднималась до уровня ЧСС АэП или незначительно превышала этот уровень. После окончания упражнения пульс
поддерживался 10-30 с, затем ЧСС начинала резко снижаться
до уровня 100-110 уд/мин. Однако перед очередным подходом
ЧСС была несколько выше, чем перед предыдущей
попыткой.
Во время силовой тренировки с четырьмя подходами наблюдаются следующие изменения в ИЭМГ (рис. 17):
- амплитуда ИЭМГ в преодолевающей и уступающей фазах в течение каждого подхода находится приблизительно на
одном уровне;
-амплитуда ИЭМГ в преодолевающей фазе от подхода к
подходу снижается (с 813 ± 56 усл. ед. в первом подходе до
544±62 усл. ед. в четвертом подходе (р<0,001));
- амплитуда ИЭМГ в уступающей фазе во время выполнения упражнения составляет 25+3% от максимальных значений,
причем достоверно отличается от нуля (р<0,05). К четвертому
подходу величина ИЭМГ в этот момент выполнения упражнения также снижается (с 200± 16 усл. ед. в первом подходе до
140±17 усл. ед. в четвертом (р<0,05));
- в ходе каждого подхода этот показатель практически не
изменяется.
В табл. 9 представлены данные об изменении биохимических показателей крови.
Показатели, отражающие состояние буферных систем , от
попытки к попытке снижались: буферные основания с +0,7 до
-7,5 м-экв/л, показатель бикарбонатной буферной системы с
25,6 до 16,8 м-экв/л и общее количество СО с 27,9 до 17,7 мэкв/л.
180т
160
140
120
100
80
60
40
20 Иэс
1п
2П
Зп
4п
Рис. 16. Изменение ЧСС, ВЕ и рН при выполнении 4 статодинамических
подходов
Во время силовой тренировки с четырьмя подходами наблюдаются следующие изменения в ИЭМГ (рис. 20):
50 мин.
Рис. 17. Примерный вид графика ИЭМГ при выполнении 4 статодинамических
подходов до «отказа» с интервалом 8 мин. В конце каждого подхода
испытуемых просили попытаться прыгнуть, чтобы получить максимальное
значение ИЭМГ утомленных мышц
рН за время тренировки изменялся незначительно — в пределах 7,367,41.Таким образом, невысокие максимальные показатели ЧСС и
быстрое восстановление практически до исходных величин после
подхода свидетельствуют о невысоком напряжении ССС во время
тренировки такого вида.
233
232
Таблица 9. Изменение показателей кислотно-щелочного состояния крови и
ЧСС во время силовой тренировки
Время измерения
Исход
П/д 1-м подходом
После 1-го подхода
Ч/з 3 мин
П/д 2-м подходом
После 2-го подхода
Ч/зЗ мин
П/д 3-м подходом
После 3-го подхода
Ч/з 3 мин
П/д 4-м подходом
После 4-го подхода
Ч/з 3 мин
Показатели
ВЕ
0,7
1,0
3,8
5,5
3,5
3,2
6,0
4,5
6,6
6,0
5,1
6,1
7,5
рН
7,39
7,40
7,41
7,37
7,36
7,41
7,32
7,38
7,36
7,37
7,38
7,37
7,38
ЧСС
75
80
145
100
80
151
121
81
152
125
98
157
102
Отмеченные изменения показателей буферных систем в сочетании с незначительными изменениями кислотно-щелочного
равновесия (рН) говорят о том, что выполненная тренировка
проходила в условиях компенсированного ацидоза.
Отказ от выполнения упражнения статодинамического характера наступает в результате появления болевых (жжение)
ощущений в мышцах, а не из-за рекрутирования всех ДЕ, поскольку при необходимости испытуемый даже в момент отказа
может прыгнуть со штангой.
Эти наблюдения подтверждает динамика ИЭМГ, по которой
видно, что амплитуда ИЭМГ по ходу выполнения упражнения не
увеличивается. Следовательно, можно утверждать, что при
выполнении упражнений в статодинамическом режиме
действительно задействованы не все ДЕ, активность МВ не
обеспечивается кровотоком, отказ наступает в момент накопления в активных МВ высоких концентраций ионов Н+ и Ла.
Поэтому статодинамические упражнения создают в ММВ условия, которые, как предполагается, интенсифицируют образование и-РНК (свободный Кр, ионы Н+, ц-АМФ). В то же время
можно предположить, что высокие концентрации ионов водорода
могут оказать негативное влияние на митохондриаль234
ную систему. Этот вопрос был подвергнут экспериментальной
проверке и будет описан далее.
Эксперимент 2.
Ключевым для повышения силовых возможностей в спорте и
оздоровительной тренировке является вопрос о создании так
называемого
анаболического
эффекта
и
минимизации
катаболического эффекта при применении тех или иных упражнений.
Другими словами, оптимальной будет такая тренировка, при
которой в максимальной степени активируется синтез специфических белков (мышц) во время отдыха, но при этом их разрушение в процессе собственно выполнения упражнений оказывается небольшим.
Для оценки «анаболического потенциала» статодинамических
упражнений было проведено исследование, в котором оценивалось
влияние на мышечную силу (как характеристику анаболического
потенциала) и проявление мышечных болей (как характеристику
степени катаболизма) одного статодинамического подхода и одного
тренировочного занятия с применением статодинамических
упражнений.
В двух сериях экспериментов воздействию подвергались
мышцы задней поверхности бедра правой и левой ноги испытуемых.
Выбор режима работы мышц осуществлялся случайным образом.
Измерения изометрической силы (ИС) проводились на специальном измерительном стенде при углах в тазобедренном и
коленном суставах 90°, а нагрузка задавалась на тренажере, позволяющем нагружать заднюю поверхность бедра правой и левой ног
в положении лежа на животе путем сгибания ног в коленном суставе.
В первой серии экспериментов изучался эффект острого
тренировочного воздействия в виде одного эксцентрического и
одного статодинамического подхода, выполняемого «до отказа».
В первый приход испытуемых в лабораторию воздействию
подвергалась одна нога, вторая служила контролем. Во второй
приход (через 2-4 недели) воздействию подвергалась другая нога.
Виды воздействия чередовались случайным образом.
При статодинамическом режиме испытуемый в медленном темпе
поднимал и опускал груз, равный 50% от максимальной
235
Как указывают данные этого эксперимента, также как и в предыдущих случаях, статодинамический режим существенно отличается по своему воздействию на НМА от эксцентрического режима. Во-первых, после статодинамического занятия несущественное снижение ИМС наблюдается только на второй день, а
затем, начиная с третьего дня, наблюдается явно выраженная фаза
суперкомпенсации с превышением исходного уровня в среднем на
16%. К этому времени МБ полностью прекращаются.
При этом противоположная картина наблюдается в состоянии другой ноги (после эксцентрического режима). Максимально выраженные и существенно большие по интенсивности
МБ наблюдаются на второй день восстановления. В этот же день
снижение ИМС достигает в среднем 22% и не возвращается к
исходному уровню на протяжении 6 дней. Весь этот период
испытуемые отмечали явно ощущаемые боли в мышцах,
подвергшихся эксцентрическому воздействию.
Эксперимент 3.
Отставленный эффект статодинамических упражнений был
изучен в ПНИЛ РГАФК И.В. Еркомайшвили (1990). Исследовалась динамика мочевины в крови утром натощак после тренировки различной направленности у женщин - конькобежек, не
употреблявших анаболические стероиды.
1-й вид тренировки — гликолитическая, педалирование 3
серии 3x60 с с интервалом 2 мин;
2-й вид тренировки - 10 подходов по 20 прыжков вверх из
глубокого приседа («лягушкой»);
3-й вид тренировки — аэробно-силовая, педалирование с
пульсом 150, 3x10 мин, темп 40 об/мин;
4-й вид тренировки — 8 подходов по 8-10 раз медленных
приседаний со штангой 70-80% от МПС по методике выполнения статодинамических упражнений;
5-й вид — 8 подходов (длительность каждого около 60 с)
статодинамических упражнений со штангой 40-50% от МПС.
Результаты представлены на рис. 18.
По значениям мочевины в крови в 1-2-й день после тренировки можно судить о степени «катаболичности —
анаболичности» тренировки. Если величина мочевины
повышена, то баланс смещен в сторону катаболических
процессов, если понижена — преобладают анаболические
процессы.
238
Прис-я
(80%МПС)
День день
день
гл икол итич.
Аэробносиловая
Рис. 18. Динамика мочевины в крови после различных по характеру применяемых
упражнений тренировок силовой направленности
1-й вид тренировки - гликолитическая, обладает наибольшим
катаболическим эффектом, не переходящим в анаболическую фазу
даже к 4-му дню после тренировки.
2-й вид тренировки — прыжковая с явно выраженным повреждающим эффектом в отношении мышц ног (мышечные боли
через 24-48 часов). Также катаболическая, но немного «мягче».
3-й вид тренировки - аэробно-силовая, на следующий день —
небольшое повышение мочевины в крови, однако потом наступает
анаболическая фаза.
4-й вид тренировки - силовая статодинамическая, анаболическая
фаза наиболее длительна и выражена.
5-й вид — статодинамические упражнения, явно выраженный, но
непродолжительный анаболический эффект.
В данном эксперименте подтверждены результаты предыдущих, а
именно:
239
1. Упражнения бывают «анаболическими» и «катаболическими». Гликолитическая работа и тяжелые скоростно-силовые упражнения, сопро вождающися появлением мышечных болей имеют явно выраженный «катаболический» эффект, который может
переходить, а может и не переходить в «анаболическую» фазу.
2. Статодинамические силовые упражнения с тяжелой штангой (70-80% от МПС) имеют выраженный и длительный анаболический эффект.
3. Статодинамические силовые упражнения с легкой нагрузкой (40-50% от МПС), которые, как мы предполагаем, в наибольшей степени задействуют ММВ, имеют также анаболический, но менее выраженный и непродолжительный эффект.
Причин может быть две. Первая - для квалифицированных
спорстменов, привыкших к интенсивной силовой работе (напомним, речь идет о конькобежцах-спринтерах и многоборцах), нагрузка 40-50% от МПС может быть недостаточно стрессовой. Вторая — каждый подход выполнялся «по времени», а
не «до отказа», как рекомендуется, и не использовались суперсерии (например, 3x60 с с интервалом 30 с и паузой между се
риями 6-8 мин), которые, как предполагается, более эффективно загружают мышцы при таком виде тренировки.
Эксперимент 4.
Отставленные эффекты упражнений, которые похожи на
статодинамические по характеру работы мышц, описаны в работе
Б.С. Шенкмана [1999].
9 нетренированных молодых мужчин (18-25 лет) 8 недель
выполняли подошвенные сгибания стопы с частотой 1 раз в с- у
и 30% от МПС 4 раза в неделю в положении стоя в течение 45
минут. Тренировке подвергалась левая нога. Правая служила
контролем. Биопаты методом игольчатой биопсии забирались до
и после тренировки из m.soleus обеих ног. Результаты представлены в таблице:
Конечн.
Рабоч.
ММВ%
До
После
Конпр.
До
После
240
76
85
80
86
ППС цм2
ММВ
БМВ
7900
9100
8600
9000
9400
8700
9600
8100
Кап/вол
Плотн.
кап-ов
2,72
3,53
2,82
285
339
304
294
3,1
Результаты.
ППС ММВ увеличились на 13,2%, но недостоверно. Количество
капилляров на волокно достоверно возросло на 21,4%, плотность достоверно на 19%. Достоверных изменений активности
окислительных ферментов и миоглобинпероксидазы за время
тренировок не обнаружено в обоих типах волокон. При этом
активность
цитоплазматической
лактатдегидрогеназы
и
фосфофруктокиназы значительно снизилась в ММВ на 35 и 24% и в
БМВ - на 46 и 26% соответственно. Объемная плотность митохондрий
недостоверно увеличилась с 7,9 до 8,1%, субсарколемальных — с 5,2
до 5,4%, липидных включений — с 0,43 до 0,70%, миофибрилл и
саркоплазмы не изменился. Выявлена тенденция к увеличению
числа митохондрий как на периферии, так и в центральной части
мышечного волокна, при одновременном уменьшении периметра и
средней плотности митохондрий.
Таким образом, тренировка описанного типа привела к некоторому увеличению площади поперечного сечения (ППС)
медленных МВ, некоторому снижению ППС быстрых мышечных
волокон, достоверному и значительному увеличению плотности
капиллярной сети.
Для объяснения механизма роста капилляров при тренировке
рассматривают по крайней мере две гипотезы: «гипоксическую»,
связывающую рост капилляров с пониженным напряжением
кислорода в ткани при мышечной работе и «гиперемическую»,
предполагающую зависимость роста капилляров (или лежащую в его
основе пролиферацию эндотелиоцитов) от механических эффектов
повышенного послерабочего кровотока [см., например, обзор Б.С.
Шенкмана, 1999]. При изотонической тренировке имеет место
значительное напряжение в мышце и большое накопление
метаболитов. Это, в свою очередь, может способствовать накоплению
«эндотелиальных факторов роста» и, кроме того, при такой
тренировке практически до максимальной степени увеличен
послерабочий кровоток, вероятно, именно эти факторы привели к
достоверному приросту плотности капилляров.
Незначительный прирост ППС, как мы предполагаем, может быть
связан с недостаточно высокой нагрузкой (30% от МПС) и с тем, что
упражнения в большинстве подходов выполнялись не «до отказа».
241
7.2. Влияние сочетания статодинамической
силовой и аэробной тренировок мышц бедра на
аэробный и анаэробные пороги человека
(лабораторный эксперимент)
Выводы результатов лабораторных, хорошо контролируемых
экспериментов, в которых изучались эффекты сочетания
силовой и аэробной тренировки [Шенкман Б.С. и др.,
1990;Dudley G.A., R.Djamil, 1985, Hickson S., и др., 1980; Нunter
G.и др., 1987] можно суммировать следующим образом:
1. Аэробная тренировка на уровне аэробного порога (АэП), т.е. с
умеренной интенсивностью, имеет ограниченную эффективность.
2. Аэробная тренировка всегда снижает эффект силовой
[Dudley G.A., R.Djamil, 1985].
3. Силовая тренировка не снижает эффекта аэробной [Шенкман Б.С., 1990; Dudley G.A., R.Djamil, 1985, Hickson S., и др.,
1980].
4. При использовании одного и того же объема аэробной
тренировки через 1-2 месяца начинают проявляться явления «насыщения» (т.е. показатели выходят на плато), однако при сочетании силовой и аэробной тренировок скорость прироста аэробных показателей возрастает [Dudley G.A.,
R.Djamil, 1985].
Выводы советских и российских естественных педагогических
исследований, а также вся практика спортивной подготовки в
ЦВС однозначно свидетельствует, что силовая подготовка
является неотъемлемой частью тренировочного процесса на всех
дистанциях от спринта до марафона. Дискуссия ведется лишь
около средств, методов, объемов и места силовой подготовки в
рамках микро-, мезо-, и макроциклов, т.к. при некоторых
условиях применение силовых упражнений и соответствующий
прирост силы сопровождается снижением аэробных показателей
[Журбина А.Д., 1976; Набатникова М.Я., 1975].
Таким образом, считая вопрос о целесообразности силовых
упражнений в тренировке бегунов решенным, описанный
ниже эксперимент посвящен изучению разработанной в
ПНИЛ РГАФК методике силовых упражнений, которые, как
предполагается, на основе теоретического анализа и
представленных выше данных, должны в большей мере, чем
какие бы то ни были другие упражнения, способствовать
гипертрофии ММВ.
242
При организации лабораторного эксперимента мы предполагали,
что статодинамическая силовая тренировка в сочетании с аэробной
тренировкой тех же мышечных групп будет более эффективным путем
повышения аэробного (АэП) и анаэробного порогов (АнП) мышц, чем
только аэробная тренировка.
В основании этого предположения лежат представления, что
индукция синтеза не только митохондриальных белков, которая
имеет место при аэробной тренировке, но и сократительных
элементов ММВ, суммарно в большей степени увеличит
окислительный потенциал мышечных волокон этого типа (т.е. массу
митохондрий), чем просто аэробная тренировка ограниченного
объема.
Две группы физически активных испытуемых неспортсменов (n:
10 и 7; возраст: 23.1+6 и 25.6±5 лет; масса тела: 69.5±9 и 69.4+12 кг)
дважды в неделю тренировались на велоэргометре по 45-50 мин на
уровне ЧСС, соответствующему вентиляторному аэробному порогу
(АэП), который определялся путем ступенчатого теста. Контроль
интенсивности осуществлялся по ЧСС с использованием
спорттестера РЕ-3000.
Вторая группа дополнительно дважды в неделю выполняла
медленные приседания со штангой (масса 60-70% от ПМС) с
неполным вставанием, ограничиваемым специальным устройством.
Рабочий угол в коленных суставах изменялся в пределах 90-140°. То
есть работа выполнялась без расслабления мышц и «до отказа» в
каждом подходе. Следовательно, можно предположить, что
тренировка проходила в практически анаэробных условиях и
сопровождалась значительным понижением внутримышечного рН.
В первую тренировку испытуемые выполняли 4 подхода с
интервалом отдыха 8 мин. Характер отдыха - активный (ходьба в
среднем и медленном темпе). Во вторую тренировку применялось 9
подходов в виде суперсерий, т.е. три подхода «до отказа» с коротким
30- секундным интервалом отдыха составляли 1 серию. Таких серий
выполнялось три. Интервал активного отдыха между сериями — 12
мин.
Сила мышц — разгибателей ног оценивалась до и после тренировки
путем выполнения теста с приседанием штанги до угла в коленных
суставах 90° и полным вставанием. Вес штанги подбирался таковым,
чтобы испытуемый мог выполнить не более 5-8 приседаний.
Максимальная произвольная сила (МПС)
243
мышц — разгибателей ног рассчитывалась по формуле, выведенной
на основании экспериментальной зависимости: масса штанги—
число повторений, поданным Н.Н. Кулика(1967):
У = 0,122Х2-3,871Х+100; МПС = (масса штанги в тесте) *
100/У,
где У — величина поднимаемого веса в процентах от максимальной силы, X - число подъемов штанги.
Вентиляторные анаэробные пороги (методика Мякинченко
Е.Б., 1997) испытуемых определялись до, после и каждые две
недели эксперимента (всего 4 среза) в велоэргометрическом
тесте со ступенчато-возрастающей нагрузкой. Частота
педалирования у мужчин — 80 об/мин, у женщин -70 об/мин.
Начальная нагрузка у мужчин - 32 Вт, у женщин - 14 Вт
выполнялась в течение двух минут, затем каждую мин мощность
нагрузки увеличивалась на 16 Вт у мужчин и на 14 Вт у женщин.
Тест выполнялся до явных признаков утомления (одышка, пот,
появление лишних движений), но не «до отказа».
Фиксировались мощность выполняемой нагрузки, ЧСС при
помощи спорттестера РЕ-3000 и легочная вентиляция с
использованием портативного вентилометра, соединенного с
лицевой маской и имеющего малое «мертвое пространство».
Дальнейшая обработка результатов тестирования проводилась с
помощью компьютера, где аэробный и анаэробный пороги
определялись
графическим
методом
по
графикам
зависимостей VЕ-ЧСС, VЕ-мощность, ЧСС-мощность.
Локализация пороговых точек определялась двумя независимыми экспертами, не имевших информации о принадлежности графиков. Велоэргометрический тест перед началом и в конце эксперимента для повышения надежности
проводился трижды. Значения порогов определялось по
средней арифметической оценок экспертов. Рассчитывались
следующие показатели: мощность аэробного порога (АэП);
мощность анаэробного порога (АнП); ЧСС на стандартной
немаксимальной мощности (100 Вт); ЧСС АэП; ЧСС АнП.
Общая длительность эксперимента — 6 недель.
Через 6 недель эксперимента зарегистрированы следующие
изменения в показателях (рис. 19-22): за период исследования в
экспериментальной группе достоверно повысилась сила мышц
—разгибателей коленного сустава: с 866+_276 Н в начале (рис. 19)
до 1058+320 Н в конце эксперимента (р < 0,001) про244
тив недостоверных изменений этого показателя в контрольной
группе: с 705+169 Н до 737+200 Н (р > 0,1). Различия между
группами в величине приростов достоверны (р < 0,05).
В экспериментальной группе (рис. 20) мощность АэП в начале
эксперимента была 125,4+31,1 Вт, через 6 недель стала 155,3+42,9 Вт
(р < 0,01, достоверное повышение), мощность АнП соответственно
162,7 + 36,1 Вт и 189,0+45,1 Вт (р < 0,01). За это время в контрольной
группе повышение было недостоверным: мощность АэП
повысилась с 129,2±33,1 Вт до 135,2±28,9 Вт ( р > 0 , 1 ) и
мощность АнП повысилась с 158,8+39,0 Вт до 167,3+34,1 Вт
(р>0,1). Различия в величинах приростов этих показателей между
экспериментальной и контрольной группами достоверны (р < 0,01).
В обеих группах (рис. 21) достоверно снизилась ЧСС на
стандартной немаксимальной нагрузке (100 Вт): в контрольной
группе на 15,1±4,7 уд/мин (р < 0,001), в экспериментальной на
14,2+11,9 уд/мин р < 0,05). Различия между группами до начала и
после окончания эксперимента недостоверны (р > 0,1).
Однако в то время как в контрольной группе очевидно проявление
эффекта «насыщения», в экспериментальной группе ЧСС
монотонно снижалась весь период.
Величина ЧСС на аэробном и анаэробном порогах в обеих группах
изменились не достоверно, однако обращает на себя внимание
разнонаправленность динамики пороговых ЧСС в контрольной и
экспериментальной группах. Что подтверждает возможную тенденцию
более высокого тренирующего воздействия сочетания силовой и
аэробной тренировки на сердечно-сосудистую систему по сравнению с
чисто аэробной тренировкой.
Обсуждение результатов
Обнаружен интересный факт существенного повышения
эффективности аэробной тренировки, если ее сочетать с
силовой (анаэробной) тренировкой тех же мышечных групп, при
условии, что два вида нагрузки применяются в различные дни.
Полученные результаты можно интерпретировать именно таким
образом в связи с тем, что многократно показывалось, что
применяемые раздельно чисто силовая тренировка и аэробная
тренировка на уровне АэП не приводят к повышению аэробных
способностей физически активных лиц.
245
3. Снижение ЧСС на стандартной мощности было одинаковым в двух группах при более благоприятной динамике в
экспериментальной группе, что можно интерпретировать как
доказательства относительной независимости адаптационных
процессов, происходящих в мышцах и ССС при тренировочных
воздействиях.
Это полностью согласуется с данными экспериментов, в
которых показана разная динамика изменений, происходящих в
показателях деятельности ССС и адаптации митохондриаль-ного
аппарата мышц.
Однако эксперимент поднимает несколько вопросов, нуждающихся в более углубленном изучении.
1. Действительное ли обнаруженное повышение мощности на
уровне вентиляторных порогов отражает повышение окислитель
ных способностей мышц, в частности — медленных мышечных
волокон, которые, как считается, выполняют основную работу
при мощности ниже пороговой? Так как повышение пороговой
мощности может отражать простое увеличение силы мышц.
2. Значительное повышение силы мышц, вероятнее всего,
отражает факт повышения физиологического поперечника
мышечных волокон, в том числе — медленных, что многократно показано в экспериментах (см. главу 6). Действительно ли
данные эксперимента означают, что повышение поперечника
волокна не является препятствием для улучшения оксидативных свойств волокна?
3. Если повышение оксидативных свойств мышц произошло, то каковы механизмы воздействия силовых упражнений на
индукцию синтеза митохондриальных белков?
(ныне РГАФК) студентами, аспирантами и сотрудниками этих
подразделений, а именно: В.Н. Селуяновым, Е.Б. Мякинчен-ко, А.В.
Маслениковым,
Д.Г.Холодняком,
В.И.
Паленым,
Н.Н.
Чесноковым, Н.В. Каташинским, С.М. Обуховым, В.Н. Майоровым,
В.Т. Тураевым.
Основными аспектами повышения ЛВ, которые необходимо было
проверить в условиях педагогических экспериментов, были:
1. Средства и методы гипертрофии ММВ.
2. Средства и методы повышения аэробных свойств БМВ.
3. Совместимость и взаимовлияние указанных тренировочных
средств между собой и с другими тренировочными средствами.
4. Схема планирования макроцикла в последовательности
акцентов: сила ММВ => аэробные способности БМВ => гликолитические способности => интегральная подготовка => участие в соревнованиях.
5. Схема планирования микроцикла (для бегунов на средние дистанции): соединительно-тканные элементы ОДА =>
сила БМВ => аэробные способности БМВ + сила ММВ => интегральная подготовка => участие в соревнованиях.
Все исследования были проведены на материале бега на
выносливость (средние и длинные дистанции).
Для краткости описания таблиц и рисунков мы использовали
условные названия тренировочных средств и методов по их преимущественной морфологической направленности. В табл. 10
приведена расшифровка названий, используемых далее в тексте.
Бег без «закисления» - концентрация Ла в крови не должна
превышать 7-8 мМ/л, субъективно — бег продолжается до появления
явно выраженной «одышки» или локального утомления мышц.
7.3.Классификация упражнений бегунов на
средние и длинные дистанции по признаку их
преимущественного воздействия на
морфоструктуры организма
7.4. Критерии обоснованности выводов
по результатам педагогических экспериментов
Материалы, представленные в предыдущих разделах, позволили выявить ключевые аспекты развития ЛВ, которые
должны были пройти свое практическое опробование в серии
педагогических экспериментов. Они и были выполнены в период
1982 - 1993 гг. на кафедре легкой атлетики и проблемной
научно-исследовательской лаборатории ГЦОЛИФК
Известно, что в педагогических экспериментах, также как во всех
других, где объектом исследования является биологический объект,
выводы корректно распространять только на ту генеральную
совокупность, к которой принадлежит исследуемая выборка.
Педагогические эксперименты, описанные ниже, выполнены
на спортсменах не высшего уровня, кроме того,
249
248
большинство из них проведено на молодых и юных спортсменах.
Закономерно возникает вопрос, в какой степени сделанные
выводы могут быть экстраполированы хотя бы на бегунов
национального уровня, не говоря уже о других видах спорта?
Первым и основным аргументом, который мы можем
привести в защиту правомерности экстраполяции результатов
исследования является то, что на основе педагогического
исследования мы не делаем новых выводов, а лишь
подтверждаем, уточняем или опровергаем те, которые в гипотетической форме были сформулированы ранее на основе
моделирования поведения объекта исследования
—
спортсменов, тренирующих выносливость. Сама же умозрительная модель была создана на основе биологических и
педагогических исследований, имеющих высокий уровень
достоверности, подтвержденный различными специфическими
для каждой науки методами. Таким образом, если какой-то
результат исследования был сначала предсказан теоретически
(на основе достоверных данных), а затем был получен
фактически, то это — веский довод в пользу того, что модель
построена правильно и сделанные на ее основе предсказания
будут верны не только в этом, но и во всех других случаях.
Следовательно, цель описанных ниже экспериментов - это не
получение новых данных и выводов, которые конечно же могли
бы быть в этом случае распространены только на генеральную
совокупность исследуемых объектов, а — доказательство
адекватности
модели.
Тогда
положительным
итогом
исследования и критерием достоверности является лишь сам
факт совпадения предсказанных и полученных результатов.
Вторым доводом может быть то, что все наши испытуемые
достигли возраста половой зрелости, т.е. минули многочисленные
особенности организма, свойственные детям до и после
пубертатного периода, и фактически, с точки зрения биологии, мало
чем отличались от взрослых людей.
Третий довод тот, что большая часть наших молодых испытуемых были учениками ШИСП № 9 г. Москвы практически
профессиональными спортсменами со стажем занятий легкой
атлетикой 3-7 лет.
250
8. Мощность ферментов
гликолиза, буферная
емкость
9. Соревновательный бег
1. «Длинный» спринт 200-400м с максимальной скоростью. 2.
Специальная гликолитичсская тренировка (например,
быстро 3-4x300-500 м, через 2-4мин). 3. Соревнования на
дистанциях 400-З000м
1. Повторный или переменный бег по дорожке с соревновательной скоростью на дистанции 30-60% от соревновательной. Интервал отдыха — 3-6 мин
Примечание. ММВ — медленные мышечные волокна, БоМВ —
быстрые оксидативные мышечные волокна, БгМВ —
быстрые гликолитическиемышечные волокна,
Профессиональный спортсмен высшей квалификации отличается от спортсмена средней квалификации в случае одинакового стажа и методики тренировки только количественно, но
не качественно (это и не возможно с точки зрения одинаковости
хромосомного набора человека). Поэтому первые могут
отличаться от вторых величиной адаптационных перестроек,
глубиной переносимых неблагоприятных сдвигов в организме,
скоростью восстановительных процессов и т.п., но практически
никогда — качественными изменениями в каких-то органах и
тканях, психофизиологическом или психическом статусе.
Поэтому, на наш взгляд, принципиальных различий в реакции на
нагрузку у спортсменов более или менее высокой квалификации
быть не может, а следовательно, экстраполяция выводов
допустима.
7.5. Исследование влияния акцентированной
силовой и аэробной тренировки на показатели силы,
аэробных способностей и экономичности техники
бега
Цель эксперимента — выявить влияние традиционной силовой,
скоростно-силовой (прыжки, спринт, упражнения со штангой и на
тренажере «Геркулес») и аэробной (аэробно-силовым методом)
тренировки на показатели силы, аэробных способностей и
экономичности техники бега при следующем варианте
распределения акцентов в макроцикле: соединительно-тканные
элементы ОДА => сила БМВ => аэробные способности БМВ + сила
ММВ => интегрирующая подготовка участие в соревнованиях
[Мякинченко Е.Б., 1983] (рис. 15).
252
Методика.
В эксперименте приняли участие 10 бегунов на средние дистанции (1рКМС), разделенные на 2 группы.
Контрольная (8 человек, 22,8+2 лет, 174,8+4 см, 67,3+3 кг)
тренировалась у своих тренеров по традиционной схеме (см. рис. 33):
=> ОФП в переходный период (сентябрь);
=> объемная аэробная тренировка переменным или непрерывным
методом умеренной интенсивности (октябрь — середина декабря);
;=> этап скоростно-силовой и гликолитической подготовки (середина
декабря - середина января);
=> участие в соревнованиях (конец января, февраль).
Экспериментальная (2 человека, 24/23 лет, 174/181см, 69/ 71 кг)
тренировалась один полугодичный макроцикл строго по программе,
составленной нами с соблюдением следующих, явно выраженных
акцентов (рис. 23):
=> соединительно-тканные элементы ОДА в переходный период
(сентябрь) в виде многочисленных прыжков, стретча, спорт, игр для
подготовки ОДА к последующим высокоинтенсивным нагрузкам;
=> сила БМВ (октябрь — середина ноября) в виде: всевозможных
прыжков по равнине, в гору и по песку с максимальной интенсивностью;
спринт в гору и с сопротивлением; штанга; тренажер «Геркулес»;
продолжительность подхода — до явного утомления мышц;
=> аэробные способности БМВ + сила ММВ (середина ноября,
декабрь) в виде: бега в утяжеленных условиях (в гору, по песку, снегу, с
сопротивлением в виде волокуши); интервально 2-3 мин через 1,5-2 мин
трусцы; продолжительность работы 50-70 мин без пауз;
=> интегрирующая подготовка (конец декабря, январь) в виде:
интервального и переменного бега с соревновательной скоростью по
дорожке манежа; длительность отрезка — до наступления фазы
компенсированного утомления (300-500 м); объем — 2-4 км за
тренировку;
=> участие в соревнованиях.
В экспериментальной группе:
— Во время «активного» отрезка при выполнении бега в утяжеленных
условиях делался акцент на: 1) продвижение «впе253
ред , а не вверх; хорошее проталкивание», «шаги должны быть
широкие, но редкие»; 2) непременное соблюдение аэробного
характера нагрузки, т.е. недопущение каких бы то ни было явлений
«закисления», несмотря на длительный рабочий период (2-3 мин)
и короткий период отдыха (1,5-2 мин) ЧСС - не выше 170
уд/мин, восстановление - до 120-130 уд/мин.
- Аэробный бег в виде длительного кросса или фартлека (5060 мин) со средней скоростью анаэробного порога, разминочного и заминочного бега применялся в одинаковом объеме во
все этапы макроцикла (условно предполагаем, что это - воз
действие на аэробные способности ММВ и БоМВ) в объеме —
24±6 км/неделю.
- Бег с соревновательной скоростью в виде отрезков 200-600 м
для поддержания технических навыков выполнялся на каждой тренировке до и после основной работы в объеме 0,8-1,2 км.
- Тренировки гликолитической направленности были исключены полностью.
- Еженедельно проводилось не более 4-5 тренировочных
занятий, длительностью не более 1,5 часов, включая разминку
и заминку. Каждый этап состоял из 2 трехнедельных мезоциклов (всего - 6 недель): два нагрузочных + один разгрузочный
микроцикл.
В контрольной группе число тренировочных занятий составило в
среднем 8,2 при наибольшей плотности в ноябре - декабре (9,8).
Сравнение нагрузок в экспериментальной и контрольной
группе (рис. 23) показало, что объемы силовой работы были приблизительно одинаковыми, но распределены по-разному. В экспериментальной выполнялась в начале, а в контрольной - в конце
подготовительного периода. Тренировки типа «Аэро-БМВ», к
которой в контрольной группе мы отнесли и интервальную
тренировку на отрезках 200-400 м была существенно больше в
экспериментальной группе. При том же распределении, что и в
контрольной. Обращает на себя внимание 5-6-кратное преобладание
бега в аэробной зоне энергообеспечения в контрольной группе при
традиционном
распределении
с
пиком
в
середине
подготовительного периода (октябрь — ноябрь).
Динамика показателей в контрольной группе свидетельствует о
крайней неэффективности тренировочного процесса. К середине
подготовительного периода все показатели снизились. Небольшой
прирост силовых показателей наблюдался в декабре, когда
254
Рис. 23. Принципиальная схема распределения недельных (в минутах тренировочного
времени, включая интервалы отдыха) объемов тренировочных средств различной
направленности в макроцикле экспериментальной и контрольной групп. Значения
объемов средств подготовки умножены на коэффициенты для лучшей обозримости
предельной интенсивности показатели физических качеств снижаются, что
полностью согласуется с данными Ю.В. Верхошанского (1992), и только после этого
начинается «реализация».
выполнялась соответствующая работа в увеличенном объеме. В
соревновательном периоде заметно улучшилась только экономичность бега.
Спортивные результаты в этом сезоне у спортсменов контрольной группе в
среднем также остались без изменений.
Результаты.
Результаты исследования приведены на рис. 24, на котором
представлена динамика показателей, отражающих основные стороны
подготовленности бегунов: силу, скорость, аэробные способности и
экономичность бега.
В экспериментальной группе акцентированное использование
интенсивных силовых и спринтерских упражнений в сочетании с
аэробной подготовкой в небольшом объеме, к удив255
Сила сгибателей колени, сует/вес
Окт
Нояб
Дек
Янв
Скорость АнП (м/с)
Февр
о«т
Сила мышц разгиб, ног/вес
Нояб
Дек
Янв
Феар
• Контр.
Метабол ическ. стоимость пути (дж/кг/м)
ход к интегрирующей тренировке привел к резкому улучшению всех без
исключения показателей в январе. Участие в соревнованиях в январе феврале не снизило положительной динамики всех показателей
способностей бегунов.
Один участник экспериментальной группы, начав макроцикл с
норматива второго разряда на 1500 м (4.07.5), пробежал в марте 1500м за
3.53.0, выполнив норматив КМС. Второй участник эксперимента также
существенно улучшил результат с 1.57,5 до 1.55,0 на 800 м, что особенно
весомо с учетом «застоя» в результатах на протяжении предыдущих 4 лет.
Обсуждение и выводы.
-Экс. (бел.квадр.)— Контр.(черн.квадр.)
Максимальная скорость бега (м/с]
Рис. 24. Динамика показателей, отражающих основные стороны подготовленности бегунов: силу, скорость, аэробные способности и экономичность
бега за время педагогического эксперимента
лению, резко понизило все без исключения показатели (октябрь ноябрь), включая силовые и скоростно-силовые.
Последующее снижение объема силовой нагрузки и акцент на
аэробные способности БМВ при строгом сохранении объема
аэробного бега и пробежек с соревновательной скоростью
обозначили прирост в силовых показателях при продолжающемся
ухудшении экономичности бега. Вероятно, поэтому скорость на
уровне АнП не возрастала. Завершение этапа акцентированного
использования аэробно-силового метода и пере256
1.Эксперимент выявил, что в течение 6 недель акцентированной
силовой и скоростно-силовой подготовки (дважды в неделю тренировка
была посвящена развитию только этих способностей) в форме упражнений
Этот факт свидетельствует, что такая тренировка создает
преобладание «катаболических» процессов, предположительно, за счет
повреждения сократительных элементов мышц в «эксцентрической»
фазе движений с последующей элиминацией деструктурированных
белков лизосомальным аппаратом [Хоппелер Г., 19871. При условии, что
мощности гормональной системы и пула аминокислот не хватает для
адекватного обеспечения синтеза белков в результате присутствия в тренировке аэробных упражнений, имеющих высокую энергетическую
стоимость, что способствует ускоренному сжиганию аминокислот,
гормонов, нейромедиаторов и других белковых веществ. Несмотря на то
что в последующем наступает фаза «реализации», во время которой быстро
повышаются силовые показатели, признать такую организацию
тренировочного процесса рациональной, когда почти на 2 месяца в
работающих мышцах создается «катаболический фон», видимо, нельзя.
Кроме этого, в соответствии с нашей классификацией, основное
воздействие в процессе такой тренировки осуществляется на
сократительный аппарат БМВ, что может иметь какое-то значение для
средних дистанций, но минимальное — для стайеров. Помимо прочего,
такие упражнения травмоопасны. Об этом свидетельствует «эпидемия
массового травматизма» (1982-1984 гг.) в сборной СССР на средние
дистанции, со спортсменами которой мы работали в то время, когда «вошла
в моду силовая подготовка». На основании этих данных был сделан вы257
вод, что нежелательными характеристиками тренировочного
процесса бегунов являются:
1) использование в больших объемах интенсивных силовых
и скоростно-силовых упражнений, имеющих эксцентрическую
фазу; в то же время был сделан вывод о возможной большей
рациональности статодинамических упражнений;
2) длительное (более 2-3 недель) «западение» показателей
физических способностей под воздействием каких бы то ни
было тренировочных средств. Оптимальнее суметь обеспечить
непрерывную положительную динамику показателей сразу
после окончания 1-2 недельного «острого» адаптационного
периода. Это особенно важно в тренировках юных и молодых
спортсменов, у которых состояние «придавленности нагрузкой» может самым негативным образом сказаться на иммунной системе [Шубик В.М., Левин М.Я., 1982, 1985] .
Поэтому этот принцип неуклонно соблюдался во всех последующих
педагогических экспериментах. Тем не менее нельзя отрицать, что этап
силовой подготовки не имел эффекта «тренировки тренируемости»,
точнее - повышение ресурса эндокринных желез, обеспечивающих
анаболические процессы в организме при помощи ряда гормонов
(соматотропин, тестостерон, андрогенные гормоны, инсулин и др.)
[Теппермен Дж., Теппермен X., 1989]
2. Можно утверждать, что о тренировке с бегом в утяжеленных
условиях следует говорить как об эффективной разновидности
аэробной тренировки, а не «смешанной» или тем более
«гликолитической», несмотря на то, что, действительно, в энергообеспечении принимают участие и гликолитические реакции. Здесь
уместно напомнить, что даже в покое 20-50% энергии выделяется в
ходе гликолитических реакций, а КрФ задействован при любом
сокращении любого мышечного волокна, даже гладкого, поэтому
классификации нагрузок и их «тренировочных эффектов», в которых
используются слова «смешанные», аэробно- анаэробные, анаэробноалактатные и т.п. дают слишком упрощенную интерпретацию
реальных явлений и поэтому вносят слишком много путаницы в
сознание тренеров-практиков.
Аэробный характер бега в утяжеленных условиях, если он
выполняется правильно, должен носить, прежде всего,
«антигликолитическую» направленность [Верхошанский Ю.В.,
1988]. Так как, повышая окислительный потенциал мышц и,
вероятно, увеличивая силу ММВ, он уменьшает тем самым вов258
лечение БМВ в работу при той же мощности и, следовательно, снижает
интенсивность анаэробного гликолиза. Кроме того, при таком
упражнении отсутствует ишемия мышц (нарушение кровотока) или
гипобарическая гипоксия (если тренировка проводится на равнине),
следовательно, мышцы не испытывают иной гипоксии кроме
«функциональной», которая является нормальным явлением и имеет место
и в покое, и при любой физической нагрузке. Критерием того что
тренировка проводится правильно, является способность спортсменов
непрерывно поддерживать такой режим работы в течение часа и более, что будет совершенно невозможно при активизации некомпенсированного
анаэробного гликолиза.
В нашем эксперименте в период акцентированного воздействия
проводилось три таких тренировки в неделю. В течение первого
мезоцикла никаких положительных изменений обнаружено не было, что
согласуется с данными [Green H.J., 1996], где показано, что заметные
изменения в митохондриальном аппарате происходят, начиная с 8-12-го
дня регулярной тренировки на выносливость. В нашем эксперименте резкий и хорошо ощущаемый прирост всех показателей, включая силовые,
начался со второго мезоцикла. Отметим, что ничего подобного не
наблюдалось в контрольной группе, несмотря на сопоставимые объемы
силовой и аэробной тренировки БМВ, из чего остается сделать вывод, что
большие объемы аэробного бега полностью «блокировали» эффект
силовой тренировки (как, впрочем, и аэробной), что хорошо согласуется
с данными других авторов [Dudley G.A., R.Djamil, 1985]. При этом
эффекта «тренировки тренируемости» не наблюдалось, о чем говорит
отсутствие прироста показателей после снижения объемов аэробной
нагрузки.
3. При рациональном распределении и объемах нагрузки
возможен одновременный и существенный прирост силовых
и аэробных показателей с градиентом и до значений намного
выше «среднего уровня» для данной квалификационной группы, что также хорошо согласуется с данными других авторов
[Шенкман Б.С., 1990].
4. Сознательное использование минимальных объемов «традиционных « средств аэробной подготовки (35-60% от «обыч
ных» [Травин Ю.Г., 1975]) нисколько не снизило ее эффективности.
259
7.6. Исследование влияния статодинамических
упражнений совместно с традиционными методами
подготовки бегунов на показатели силы и аэробных
способностей
Данные предыдущего исследования поставили вопрос о поиске
более рациональных средств силовой подготовки бегунов, чем
интенсивные силовые и скоростно-силовые упражнения. В
соответствии с теоретическими положениями и данными лабораторных исследований таковыми могли стать статодинамические
упражнения, воздействующие преимущественно на ММВ и
создающие «анаболический» эффект в организме.
Для практической реализации принципов тренировки, направленной на гипертрофию ММВ посредством статодинамических
упражнений, был разработан комплекс, который с небольшими
модификациями использовался в течении 6 лет (1985-1991гг.) в
серии педагогических экспериментов.
Комплекс включал:
1. Для мышц голени: медленные вставания на носке одной
ноги и опускания ниже горизонтали (нога стояла на возвышении). Как правило, упражнение длилось 50-70 с и состояло из
20-25 подъемов (т.е. один цикл занимал 2-3 с). Для подготовленных использовался вариант с партнером на плечах.
2. Для мышц — разгибателей ног: «пистолетик» — медленные
приседания на одной ноге при неполном вставании (10-15 повторений). Для слабоподготовленных бегунов использовался
вариант медленных приседаний на двух ногах с неполным вставанием или опускания глубоко вниз и поднимания с помощью
рук, стоя одной ногой на перекладине шведской стенки.
3. Для мышц задней поверхности бедра, ягодиц и, в некоторой степени, мышц спины: в положении упор сзади на руках, с
опорой пяткой одной ноги на возвышение 20-30 см — медленные поднимания и опускания таза и свободной ноги за счет полного разгибания тазобедренного и небольшого сгибания коленного сустава (8-15 повторений). Для подготовленных иногда
использовалось упражнение «Себастьяна Коэ» — из положения
стоя на коленях пятки удерживает партнер — опускание в положение лежа и поднимание (при необходимости — с помощью
рук) за счет усилий мышц задней поверхности бедра.
260
4. Для сгибателей тазобедренного сустава: 1) стоя сбоку от
барьера высотой от 91 до 106,7 см в зависимости от роста и подготовленности - медленный пронос выпрямленной ноги над барьером справа налево и слева направо без опускания ноги по
вертикали; 2) медленное поднимание прямых (иногда согнутых)
ног к перекладине в висе на шведской стенке или перекладине.
5. Для мышц спины, задней поверхности бедра и ягодичных мышц. Лежа на верхней трети бедер на козле, коне или
тренажере «экстензор» медленные опускания туловища вниз
(до конца) и поднимания с прогибом в пояснице (если И.П. —
горизонтально) или без прогиба - до выпрямления туловища
(если И.П. — под углом 45° к горизонтали). В последней трети
траектории в фазе разгибания — акцентировано напрягались
мышцы задней поверхности бедра для осуществления небольшого сгибания в коленных суставах.
6. Для мышц брюшного пресса — стандартное упражнение. Из положения
лежа на спине с ногами, согнутыми до 90 ° в коленях — различные
модификации подъема туловища, плеч и головы от пола.
При выполнении каждого упражнения, как и в других экспериментах,
строго требовалось соблюдение методического принципа: «Движения
медленные, мышцы не расслабляются весь подход, работаем «до боли».
Указанные упражнения объединялись в серию и выполнялись круговым
методом с интервалом между упражнениями — 30-60 с. Отдых между сериями
— 3-5 мин, заполняемый, как правило, бегом трусцой и/или «расслаблением»
мышц в положении лежа на спине. Число серий от 2 до 8 в зависимости от этапа
(«поддержание» или «развитие»). Число занятий в неделю 2-3: на этапе
«развития» — 2, на этапе «поддержания» 1-3 укороченных, часто — в
разминке или заключительной части занятия.
Первый педагогический эксперимент был проведен С.М. Обуховым
(1991).
Цель.
Исследование одновременного применения статодинамических
упражнений и аэробной тренировки для повышения аэробных
способностей быстрых мышечных волокон (БМВ) в условиях реального
педагогического процесса и изучения влияния такой тренировки на АнП
в беге.
Методика.
Из 35 обследованных спортсменов были сформированы 2
группы по 7 человек в каждой (5 девушек и 2 юно261
шей). Контрольная: 15,2±0,7 лет; 167,5±6,4 см; 54,2±6,1 кг; 23-й разряды. Экспериментальная: 15,5±0,9 лет; 165,9±5,9 см;
53,6±5,1 кг; 2-3-й разряды. По антропометрическим
показателям и показателям физической подготовленности
группы статистически не различались (при уровне значимости
0,05).
Распределение нагрузок в тренировке контрольной и экспериментальной групп представлено в табл. 11 и на рис. 25.
Таблица 11. Объемы основных тренировочных средств у экспериментальной и
контрольной групп за время педагогического эксперимента
Акцент/объем
Мееяцы эксперимента
Янв. Февр. Март Апр. Май Июнь
Сила ММВ (мин)
10
44
26
95 20
52
Экспериментальная
Аэро-БМВ (мин)
50 160 100 279 180 136
группа
Аэро ММВ (км)
30
22
28
37 29
24
Гликол. бег (км)
0,9 1,1
1,2 1,4 1,7
3,0
0,42 0,40 0,16 0,24 0,46 0,46
Контрольная АН алакт. (км)
Смеш., (км)
6,2 3,8
6,3 7,0 4,8
4,6
группа
Аэробн. бег (км)
49
45
82
84 52
57
Гликол. бег (км)
1,45 1,3
0,3 0,6 1,7
1,4
Примечание. Мин — длительность тренировочного времени в неделю, отводимого
на тренировку данной направленности; Аэро-БМВ — предполагаемое воздействие
на аэробный потенциал БМВ; Аэро-ММВ (км) — недельный объем аэробного бега
(в километрах). Для контрольной группы объемы выражены в соответствии с
традиционной классификацией: в километрах спринтерского, аэробноанаэробного, аэробного или гликолитического бега.
Так же, как и в предыдущем эксперименте, бегуны контрольной
группы
тренировались
по
«традиционной»
схеме
с
использованием обычных средств. Наибольшее количество
гликолитической и алактатной работы планировалось на зимний и
летний соревновательные периоды. Наибольший объем беговых
средств в аэробной и смешанной зонах — на середину
подготовительного периода.
В экспериментальной группе в соответствии с целями эксперимента в середине подготовительного периода было запланировано совместное существенное увеличение объемов ста262
Рис. 25. Распределение объемов основных тренировочных средств у экспериментальной
и контрольной групп за время педагогического эксперимента. Объемы тренировочных
средств представлены в километрах и умножены на коэффициенты для лучшей
обозримости графиков. Объемы тренировочных средств в экспериментальной группе
указаны в мин. тренировочного времени. К гликолитическим тренировкам отнесены
соревнования и «прикидки»
тодинамических упражнений и средств повышения аэробных
способностей БМВ в виде интервального спринта (см. главу 2), а также в
относительно небольшом объеме бега в гору и по песку. Объемы аэробного
бега и других средств подготовки в течении весеннего подготовительного
периода не изменялись. В конце эксперимента, в соревновательном
периоде, по настоянию тренера было проведено несколько тренировок
гликолитической направленности.
Типичный мезоцикл состоял из трех недельных микроциклов. Ниже
приведено содержание основной части занятия по дням мезоцикла.
1-й день. Бег с соревновательной скоростью на отрезках 3-5 х 500 м.
263
Таблица 12. Изменение показателей бегунов контрольной группы за 6
месяцев эксперимента
Показатели
Макс. скор, (м/с)
V АнП (м/с)
ЧСС (Зм/с) (уд/мин)
Дп. шаг. АнП/дл. ноги
N ср. з.п. (у.е.)
Скор. 1 500 м (м/с)
Янв.
7,79
3,79
1 56
Июнь
7,83
3,89
!53
8,6
152
157
8,3
5,17
5,32
Р
>0,1
>0,1
>0,1
>0.1
>0,1
>0,1
Результаты.
Динамика показателей физических способностей бегунов
экспериментальной группы представлена в табл 18 и на рис. 26, 27.
Применение рекомендованных средств в экспериментальной группе
началось с февраля. За это время результат вырос с 4,99±0,37м/с до
5,29±0,18 м/с, т.е. на 6,0%, тогда как в контрольной группе - на 2,9%.
Различия между группами в величине приростов за это время достоверны
(р < 0,05).
Примечание. VАнП (м/с) — скорость на анаэробном пороге, ЧСС (Зм/с)
(уд/мин) — ЧСС на стандартной скорости 3 м/с, Дл. шаг. АнП/дл. ноги —
относительная длина шага на пороговой скорости, N ср. з.п. (у.е.) — средняя
мощность мышц задней поверхности бедра (см. гл. 3), Скор. 1500 м (м/с) —
скорость бега на 1500 м на контрольных тренировках и на соревнованиях.
2-й день. Спринтерский бег 5-10 х 150 м или интервальный
спринт 15-20 раз (в течении 30-40 мин аэробного бега).
3-й день. Статодинамический комплекс 4-6 серий по 4-6
упражнений по 40-60 с.
4-й день. Отдых.
5-й день. Бег в утяжеленных условиях 15-20 мин.
6-й день. Статодинамический комплекс 4-6 серий по 4-6
упражнений по 40-60 с.
7-й день. Отдых.
8-й день. Интервальный спринт 15-20 раз (в течение 30-40 мин
аэробного бега).
9-й день. Аэробный бег 40-70 мин.
10-й день. Статодинамический комплекс 4-6 серий по 4-6
упражнений по 40-60 с.
11-й день. Отдых.
12-й день. Бег с соревновательной скоростью на отрезках 3-5 х
500м.
13-й день. Аэробный бег 40-70 мин, фартлек или бег в утяжеленных условиях 35-40 мин.
14-й день. Отдых.
15-21-й - повторение дней 1-7, в уменьшенном объеме.
В один из дней этого микроцикла проводилось тестирование по
программе, описанной [Мякинченко, 1997].
264
Дл. шаг. АнП
Янв
Февр
Март
Апр
Май
Июнь Частота шаг. АнП (ш/с)
Скорость на 1500м (м/с)
Рис. 26. Изменение показателей, регистрируемых в рэмп-тесте и изменение скорости
бега на 1500м по результатам ежемесячных контрольных тренировок. Обозначения см. в
табл. 12
265
N средняя ТМГ
Яне
Февр
Март
Апр
N средняя задней поверхн. бедра
Май
Июнь
7,65
Янв
Февр
Март
Апр
Май
Июн
Рис. 27. Изменение показателей, отражающих алактатные способности
бегунов (максимальная скорость бега) и локальную работоспособность мышц
голени (ТМГ) и задней поверхности бедра, регистрируемых в тесте на
тензоплатформе. Обозначения см. в табл. 13
В экспериментальной группе с января по май — июнь произошли достоверные изменения во всех показателях, кроме
средней мощности мышц задней поверхности бедра. В контрольной группе изменения были недостоверны.
Особо обращает на себя внимание резкий прирост пороговых
показателей (АнП, дл./ш. на АнП) и снижение ЧСС на
стандартной скорости между тестированиями в апреле и мае.
Напомним, что именно с конца марта по май было проведено 2
трехнедельных мезоцикла (см. выше) (один из них — полностью на
учебно-тренировочном
сборе),
где
строго
выполнялась
спланированная нами схема подготовки, включающая статодинамический комплекс и специальные беговые средства, условно
обозначаемые как «тренировка аэробных способностей БМВ».
Частота шагов на скорости АнП изменялась недостоверно и не
имела определенной тенденции, т.е. прирост пороговой скорости
происходил исключительно за счет роста длины ша266
гов (предполагаем — за счет увеличения силы ММВ). Это
подтверждается тем, что длина шага на стандартной скорости (Зм/с)
изменилась достоверно с 116,6 см в январе до 119,5 см в июне (р < 0,05).
Прирост аэробных способностей закономерно отразился в самом
большом приросте спортивного результата.
В мае применение статодинамического комплекса было почти
полностью приостановлено (до проведения майского тестирования,
показавшего его эффективность) по настоянию тренера как
«неспецифическое средство», которое не должно применяться в
соревновательном периоде. Вероятно, это одна из причин снижения
аэробных способностей в июне.
Вторая наиболее вероятная причина резкого ухудшения аэробных
показателей и состояния ССС — это применение в мае — начале июня
серии гликолитических тренировок, включая участие в соревнованиях.
Показатели локальной (как мы предполагаем, - гликолитической)
работоспособности мышц голени и задней поверхности бедра
повышались экспоненциально с выходом на «плато» к летнему
соревновательному периоду. Некоторый ускоренный рост показателей
обнаружен после зимнего соревновательного периода (февраль), после
завершения которого был проведен «пробный блок» с применением
статодинамического комплекса. Применение гликолитических
тренировок в июне не отразилось положительно на этих показателях.
Наоборот, их значения стабилизировались.
Выводы.
1. Апробование разработанного статодинамического комплекса
выявило его полную «совместимость» с тренировочным процессом бегунов
на выносливость и психологическую приемлемость для спортсменов.
2. Одновременное применение статодинамического комплекса и
средств «повышения аэробных способностей БМВ» при минимальных
объемах остальных средств аэробной подготовки привело к резкому приросту
аэробных показателей и улучшению состояния ССС.
3. Применение
на
предсоревновательном
этапе
нагрузок
гликолитической направленности в объёме 1,0-1,5 км в неделю,
вызывающих значительное и длительное по времени закисление мышц,
замедляет темпы прироста аэробных возмож267
ностей бегунов. А дальнейшее увеличение объема упражнений
анаэробно-гликолитической направленности с 1,5км/нед. до 3,0
км/нед. вызывает снижение этих возможностей.
7.7. Исследование эффективности
последовательного применения силовых и аэробных
средств подготовки на показатели физических
способностей бегунов
В этом разделе будут описаны три из серии экспериментов,
проведенных в этом направлении, которые были выполнены в 19871990 гг. В.И. Паленым [1991] .
Целью первого эксперимента было исследование влияния сочетания этапа (7 недель) совместного применения средств силовой
(включая статодинамических комплекс) и аэробной направленности с этапом (2 недели) концентрированного применения больших объемов аэробного бега и эффективных
средств аэробной подготовки (бег в гору, темповой и интервальный бег на местности и дорожке).
Методика.
В эксперименте приняли участие 8 квалифицированных
молодых бегуна на 800 - 5000 м ( 16,7±1,1 года; 61,7+4,3 кг;
174,6+3,Зсм; 2-1-й сп. разряды, стаж не менее 3 лет). Длительность
эксперимента составила 16 недель. Средние недельные объемы по
3 этапам подготовки приведены в табл. 13 и на рис. 28. Спортсмены
тренировались у своего тренера (В. Виноградов) по плану,
составленному совместно с нами.
Тестирование по стандартной программе проводилось в конце
1-го этапа (7-я неделя) и через три дня после окончания 3-го (17-я
неделя).
Результаты.
Результаты представлены в табл. 14. Между исходным и заключительным тестированием получены достоверные сдвиги в
показателях физических способностей бегунов и спортивном
результате, кроме силы мышц сгибателей коленного сустава, где
были получены также положительные изменения, но на уровне
тенденции.
Обсуждение и выводы.
Первое тестирование было проведено после 7-недельного
втягивающего этапа, где использовались те же самые тренировочные
средства, реакция на изменение объемов которых и служила предметом
исследования. Следовательно, бегуны были обучены и адаптированы к
нагрузке.
Таблица 13. Объемы тренировочных средств в 3 этапах осенне-зимнего
подготовительного и предсоревновательного периода
Виды нагрузи!
Аэробн. бег( км)
Аэро-БМВ (км)
Скор-сил.(км)
Ст.-дин. (час)
1 -7-я неделя
58,2
16,1
1,1
0,95
Этапы
8-14-я неделя
64
12,2
3,8
1,38
15-16-я неделя
134
19,1
1,2
0,53
Примечание. Аэробн. Бег (км) — все виды беговой работы со скоростью до АэП. АэроБМВ (км) — эффективные средства аэробной подготовки (бегехолм, с
сопротивлением, темповой и интервальный бег, аэробный спринт). Скор-сил. (км) интенсивные прыжки, спринт, СБУ. Ст.-дин. (мин) — статодинамические
(квазиизотонические) упражнения и близкие к ним силовые упражнения.
Таблица 14. Изменения показателей физических способностей в ходе 16-недельного
педагогического эксперимента
Тестировани
е
бнед.
17 нед.
Р
VАнП,
м/с
Lш.Ан
П,
м
4,42
4,6
0,01
1,68
1,74
0,01
ЧСС(3,5
м/с),
уд/мин
153
148
<0,01
Vмакс., Рсгиб/вес Рез. 1000м,
м/с
мин, с
8,62
8,77
О,05
0,54
0,56
О,1
2,39,5
2,36,5
<0,05
Примечание. Vмакс — максимальная скорость бега; Рсгиб/вес — относительная сила
мышц — сгибателей коленного сустава; Остальные обозначения см. в табл. 13.
Дальнейший эксперимент позволил получить ожидаемый результат —
у бегунов одновременно возросли показатели силы и скоростно-силовых
способностей, а в результате всего двухнедельной акцентированной
аэробной подготовки получено резкое улучшение АН П и ЧСС на
стандартной скорости. То есть
268
269
.
Рис.28.Динамика объемов тренировочных средств на 3 этапах осенне-:шмнего
подготовительного и предсоревнователъного периодов
- положительные сдвиги в оксидативных свойствах мышц и
состоянии ССС. Напомним, что это — наилучший тип адаптации к
тренировочной нагрузке в ЦВС, особенно на фоне улучшения
силовых показателей.
Данные этого эксперимента, проведенного на «втором эшелоне»
группы, позволили убедить тренера (В. Виноградова), воспитанного
на «классической» концепции, в возможности применения
предложенной нами схемы распределения нагрузок для
планирования всего годичного макроцикла и для всей группы
спортсменов (15 человек), большая часть которых входила в то время
в сборную Москвы и в резерв сборной России среди школьников и
юниоров.
Второй эксперимент оказался направленным (вопреки нашему
желанию!) на изучение реакции спортсменов на рекомендованное
нами распределение нагрузки, но при объемах аэробных средств
подготовки (в особенности аэробного бега), превышающих не
только разумные пределы, но и имеющиеся рекомендации [Травин
Ю.Г., 1975] для спортсменов этой возрастной категории, которые
были сделаны в рамках «классической» концепции подготовки
бегунов [Набатникова М.Я., 1982].
270
Методика. В эксперименте приняли участие 15 квалифицированных
молодых бегунов на средние дистанции (17,2+1,2 года; 62,6+2,9 кг;
175,1+4,1см; 2-1 сп. разряды). Эксперимент охватил годичный макроцикл
с сентября по июнь и был разбит на две части. В первой части спортсмены
применяли нагрузки в соответствии с нашим распределением, но в
объемах, установленных тренером группы, придерживающегося
правила, что «путь к результату лежит через объемы». Во второй части
эксперимента нам удалось убедить тренера существенно уменьшить объемы
беговых нагрузок и подойти дифференцировано к подготовке бегунов в
соответствии с выявленными в ходе первой части эксперимента
индивидуальными особенностями. Средства, применяемые бегунами,
были те же, что и в предыдущих экспериментах: к скоростно-силовым
упражнениям относили спринт, различные прыжки до 15-20 отталкиваний
подряд, СБУ (главным образом - бег «колесо»), выполняемые активно, с
акцентом на большую амплитуду движений; к силовым —
статодинамический комплекс (см. выше); к эффективным аэробным - бег
в холм, с сопротивлением, темповой и интервальный бег, аэробный
спринт, длительные прыжки (200-400 м).
Объемы и динамика нагрузок различной направленности
представлены на рис. 29.
Из представленных материалов следует, что в эксперименте строго
соблюдено требуемое распределение средств подготовки. В осеннезимнем и весенне-летнем макроциклах вначале акцент был на силовую,
а затем — на аэробную подготовку.
Результаты.
В первой части эксперимента, где использовались большие беговые
нагрузки, был получен ожидаемый результат: только часть бегунов
«выжила» и только у них наблюдалась положительная динамика
состояния. Вторая часть бегунов или не изменила, или ухудшила
показатели. В связи с этим вся группа была разделена на две части: 1)
успешная и 2) неуспешная. На рис. 30 приведены изменения показателей в
2 группах. Обнаружено, что в 1 -ю группу («успешных») вошли спортсмены,
которых характеризует два момента:
271
этот эффект наблюдался не у всех спортсменов. 7 из них удалось
выдержать высокие нагрузки. Их основной характеристикой были
меньшие скоростные показатели до эксперимента и больший прирост
силовых показателей по данным второго тестирования после этапа
силовой подготовки. Из этого можно сделать два основных вывода,
согласующихся с данными ранее проведенных исследований [Раппопорт
Э.А., Казарян В.А., 1996], что высокие беговые нагрузки и связанные с
ними ацидотические явления в БМВ могут привести к преобладанию
катаболических реакций в мышечной системе, приводящих к снижению
мышечной силы и вместе с ней окислительного потенциала МВ. Другим
возможным фактором мог бы быть различный психологический статус
«быстрых» и «медленных» бегунов. Первые хуже переносят монотонные
нагрузки [Казлаускас В.А., 1982].
Однако фактом остается то, что при существенном снижении объемов
низкоэффективных аэробных нагрузок во второй части эксперимента при
сохранении объемов статодинамических упражнений был получен
выраженный прирост как силовых, так и аэробных показателей.
7.8. Заключение по главе
Рис. 31. Динамика показателей физических способностей у бегунов всей
группы (п—15) во 2-й части эксперимента
лонгитудинальном исследовании в течении трех лет без нашего
вмешательства в тренировочный процесс).
Обсуждение и выводы.
Так же, как и в предыдущем эксперименте, выявлена высокая
эффективность такого распределения нагрузки, при котором
силовая тренировка основных мышц бегуна предшествовала
массированному аэробному воздействию. При этом объем так
называемых средств ОФП поддерживался на одном уровне в
течение всего макроцикла в объеме около 1 часа в неделю и на
динамику силовых показателей не влиял. В соответствии с
предположениями,
сделанными
в
теоретической
части
исследования, и результатами экспериментов, полученными
другими авторами, большие объемы аэробного бега могут
блокировать эффект силовой подготовки. Но
274
Проведенная серия педагогических экспериментов позволяет сделать
следующие выводы.
1. Во всех экспериментах обнаружено существенное повышение
эффективности силовой подготовки. Однако принципиальным моментом
является то, что ни в одном случае прирост не был обусловлен повышением
объема нагрузки. Количество «чистого» тренировочного времени, включая
отдых между подходами на этапе акцентированного воздействия на силовые способности, никогда не превышало 80-100 мин в неделю, или 5-6 ч
в месяц. На этапах поддержания способности — 30-50 мин. Если даже к
этому прибавить время, направленное на спринтерскую беговую
подготовку (спринт 30-150 м), т.е. еще около 40-60 мин в неделю, то даже
в этом случае затраты времени будут меньше (с учетом разведения
акцентов этих средств в различные этапы макроцикла) или на уровне,
рекомендуемом в литературе [Макаров А.Н., 1973; Травин Ю.Г., 1975]
бегунам на длинные или тем более на средние дистанции. Повышение
эффективности достигнуто, как мы предпо275
лагаем, за счет сознательного соблюдения следующих методических принципов организации силовой подготовки:
— Выполнение подхода «до отказа», т.е. до невозможности
продолжать упражнение, сильного локального утомления или
заметного снижения мощности работы. Это соблюдалось как при
применении скоростно-силовых (прыжки, спринт в гору и т.п.),
так и статодинамических упражнений. При формулировании этого
принципа мы ориентировались на хорошо известное методическое
требование, что для эффективной силовой тренировки надо:
«Выполнить подход «до отказа», а затем, ... еще два раза!» [Ягодин
В.М., лекция для студентов ИФК (конспект автора)], а также на
известные представления о том, что в основе повышения силы
мышц могут лежать или совершенствование нервно-мышечных
механизмов (повышение частоты импульсации а-мотонейронов,
синхронизация ДЕ, улучшение техники), или морфологические
перестройки мышц (гиперплазия органелл), или, чаще, оба
механизма. Для совершенствования первого механизма требуется
высокая интенсивность или околопредельная степень напряжения
мышц, что, видимо, имеет меньшую значимость в ЦВС. Для
накопления миофиламентов и обеспечивающих их органелл МВ
(т.е. гипертрофии мышц, что и является «морфологической
основой выносливости»), как установлено ранее (глава 5),
необходимо: активное состояние мышцы, «дефицит энергии» исчерпание фосфагенов, накопление метаболитов. Эти условия достигаются в мышце только перед «отказом». Поэтому: «... подход не
доведенный до «отказа» - впустую затраченное время и силы!». Эта
мысль всячески внушалась тренерам и спортсменам, и если для
силовых видов спорта это является аксиомой, то в циклических
видах спорта это часто было «полным откровением».
— На этапе повышения силовых способностей — недопущение
«комплексных занятий». То есть использование в занятии нагрузки
только одной направленности - или «на силу», или «на
выносливость». Это ни в коем случае не предполагало использование длительных, монотонных тренировок, особенно у
молодых спортсменов. На этапах поддержания силовых способностей — одна тренировка также была только силовой
направленности, но допускалось применение 1-3 статодина-
276
мических серий в разминке или, чаше, в заключительной части занятия.
—После силовой тренировки планировался день отдыха для
полноценного протекания процессов белкового cинтеза. На этапе
поддержания допускалось занятие любой направленности, но только
низкой энергетической стоимости.
—Сочетание силовых тренировок и тренировок с использованием
бега в утяжеленных условиях и интервального спринта.
—Основным условием, на наш взгляд, является существенное
сокращение объемов неэффективного «аэробного бега» на 30-50% от
рекомендуемых объемов.
2. Использование в течение 6-8 недель эффективных средств аэробной
подготовки во второй половине подготовительного периода неизменно
приводило к быстрому приросту аэробных показателей с их выходом на
«плато». Величина прироста, как правило, существенно превышала
эффективность «объемного периода аэробной подготовки» в
контрольных группах при меньшем времени, затрачиваемом на
совершенствование этой способности. При этом строго отслеживалось
соблюдение принципа, что «эффективные средства — это не то же самое, что
интенсивные средства!». Физиологически говорить об интенсификация
тренировочного процесса можно тогда, когда имеет место большое
напряжение симпато-адреналовой системы, одновременно достигается
высокая концентрация «стресс-гормонов» в крови (катехоламинов и
глюкокортикоидов), исчерпание углеводных запасов мышц и печени,
мобилизация пластических ресурсов организма, повреждение органелл
мышечных волокон механическими и химическими факторами, которые
всегда присутствуют в тренировке бегунов и т.п. Такого состояния с равной
вероятностью можно достичь при длительном беге относительно
умеренной интенсивности (например, при преодолении марафона) или
короткой «гликолитической тренировкой». Но ни в первом, ни во втором
случае достижение состояния стресса совсем не означает, что будет
получен высокий тренировочный эффект: в первом случае — в отношении
аэробных способностей, а во втором - гликолитических. Другими
словами, оба варианта «плохие» и не отвечают целям спортивной
тренировки, особенно на подготовительном и предсоревновательной
этапах.
277
3. Использование гликолитических тренировок всегда приводило к снижению аэробных показателей, но давало прирост
в спортивном результате в беге на средние дистанции. Проследить, насколько длительным и устойчивым был это прирост,
нам не удалось. В то же время показано, что использование гликолитической подготовки только в форме участия в серии соревнований (на средних дистанциях), при сохранении аэробно-силовой направленности подготовки в соревновательном
периоде, обеспечивает длительное (2-3 месяца) сохранение
«спортивной формы».
4. Распределение акцентов основных средств подготовки в
последовательности: «соединительно-тканные элементы ОДА»
=> сила мышц => аэробная подготовка => интегрирующая подготовка (совмещенная или не совмещенная с гликолитической) => этап соревнований, как правило, - приводило к существенно большему приросту результатов в годичном цикле, чем
«традиционная» при условии «успешности» этапа силовой подготовки. Если этап силовой подготовки по каким-то причинам
оказывался неудачным для спортсмена (отсутствовал прирост
силовых показателей), то компенсировать этот пробел в подготовке другими средствами уже не удавалось и прироста
спортивного результата в этом макроцикле не наблюдалось.
5. Одним из основных доводов в пользу объемной аэробной
подготовки в начале подготовительного периода считается то,
что при таких нагрузках улучшаются локальные и региональные сосудистые реакции, приводящие, в частности, к уменьшению периферического сопротивления [Мush T.J. и др.,
1987] и обеспечивающие этим рациональную адаптацию миокарда к более интенсивной последующей работе. И наоборот,
«жесткая» интенсивная тренировка на выносливость приводит
к увеличению периферического сосудистого сопротивления,
стимулируя нерациональный тип гипертрофии миокарда | Дембо А.Г., 1991]. Поэтому мы считаем очень важным наблюдение, которое было сделано в процессе проведения педагогических экспериментов, согласно которому достижение приростов показателей аэробного и анаэробного порогов в результате акцентированной аэробной подготовки или ее сочетания
с применением статодинамического комплекса всегда сопровож
далось существенным понижением значений ЧСС на стандартной
скорости, что обеспечивается, как показано в экспериментах с
278
тренировкой 1 ноги [Saltin В., 1985], в значительной степени
периферическими факторами. Это означает, что такой вид тренировки,
наряду с улучшением показателей локальной выносливости, обеспечивает
положительные изменения на всех уровнях системы транспорта кислорода
к мышцам. Например, одновременно мог возрасти парасимпатический
драйв и снизиться хронотропное влияние симпатической системы,
произойти делятация полостей сердца, улучшиться сократимость миокарда,
региональные и локальные сосудистые реакции, произойти
пролиферация капилляров. Другими словами, можно утверждать, что
при реализации разработанных нами принципов построения тренировки
не происходит излишней интенсификации или форсирования подготовки.
Кроме того, видимо, такое построение тренировочного процесса
позволяет достичь именно тех эффектов, которые, как считается, достигаются только в результате применения этапа объемной аэробной
подготовки с применением «низкоинтенсивных» беговых средств (как
аэробной базы для применения более «интенсивных» средств). Однако
традиционный «аэробный этап» приводит к потере силы мышц, тогда как мы
неизменно получали одновременный прирост силовых и аэробных показателей.
279
Глава 8
Практические аспекты развития
локальной выносливости
Концепции построения тренировочного процесса формируются, как правило, на основе изучения опыта подготовки
выдающихся спортсменов и методических взглядов их тренеров.
На этой основе выявляются некоторые закономерности, которые
в дальнейшем проверяются входе педагогических экспериментов, и
только после этого рекомендуются для внедрения в практику
подготовки
спортсменов.
Таким
образом,
собирается
эмпирический материал, на основе которого могут быть
сформулированы общие принципы тренировки и определены
способы их реализации применительно к конкретным видам
спорта, т.е. определяется ответ на вопрос: «Как тренировать?».
Однако остается без ответа вопрос: «Что тренировать? И почему это
надо тренировать?»
Описанный процесс хорошо изучен в логике и методологии
научного исследования (см. гл. 1) и характерен для так называемого эмпирического этапа развития науки, который хотя и
является необходимым, но тем не менее остается начальным
уровнем с присущими ему ошибками и неоптимальными путями
решения практических задач.
Продемонстрировать сказанное можно следующим примером.
С 1952 по 1980 гг. рост среднегодовых объемов беговой работы на
всех дистанциях от 800 м до марафона у сильнейших советских
бегунов положительно коррелировал с приростами результатов на
уровне 0,83-0,99. Эти данные представлены в книге группы
наиболее авторитетных в СССР специалистов по бегу на
выносливость [Суслов Ф.П. и др., 1982]. Кроме того, выявленная
таким образом закономерность полностью совпадает с
многолетним опытом ведущих советских тренеров (у которых эти
бегуны, естественно, и тренировались?), а также с дан-
280
ными многочисленных исследований [Журбина А.Д., 1976; Казлаускас
В.А., 1582; Кароблис П.В., 1986; Макаров А.Н., 1973; Набатникои М.Я.,
1975; Нурмякиви А.А., 1974; НабатниковаМ.Я,1982; Платонов В.Н.,
1984; Полунин А.И., Снесарев Н.К., 1990; Попов Ю.А., 1968;
СусловФ.П.идр., 1982; Травин Ю.Г., 1975],выполненных опять-таки на тех
же самых ведущих бегунах, когда они сравнивались с менее подготовленными спортсменами, тренирующимися опять-таки у тех же самых
тренеров. Таким образом, имеем «полное совпадение данных научных
исследований, практики спорта и мнений ведущих тренеров и
специалистов».
Более чем убедительно, не правда ли?!
Однако позволим себе посмотреть на те же данные с несколько иных
позиций.
Рис. 32. Динамика ощих объемов (км) беговых нагрузок у ведущих советских бегунов в
/91' — 1980 гг. [по Суслову Ф.П. и др., 1982]
Наибольших услехов на международной арене советские бегуны
достигли в 50-е — начале 60-х гг. и связаны они с именами великих В.
Куца и П. Болотникова, а также плеядой бегунов: А. Ануфриев, Ф.
Ванин, Н. Попов, В. Казанцев, И. Семенов. Именно в этот период с
учетом того, что 1100-1400 км годового объема в 1952 году выглядит как
курьез, отчетливой положительной динамики в приросте объемов не
наблюдается. Кроме этого, 3500-4000 км в год для стайера мирового
уровня - весьма умеренны по сравнению с объемами в 4000-6500 км в
год, на который вышли выдающиеся бегуны еще в 20-40-х годах (П.
Нурми, Г. Хег, Э. За281
топек) [Кайтамазова Е.Н., Теннов В.П., 1974; Полунин
А.И.,СнесаревН.К., 1990].
Таким образом, успехи советских бегунов в исторической
перспективе связаны с чем угодно, но только не с наращиванием
объемов бега!
В то же время, начиная с 1964 по 1980 гг. и тем более по
настоящее время признаки «заката» советской школы бега
более чем очевидны, несмотря на все увеличивающиеся
объемы бега (рис. 32). Таким образом, объединять эти два
противоположные по своей сути исторических периода в
российском беге - не корректно. Для большей доказательности
этой мысли можно было бы привести, например, данные
корреляционного анализа между величиной отставания 10
лучших советских бегунов от 10 лучших в мире в период с 1956г.
по настоящий день и годовыми объемами бега наших лучших
бегунов. Даже если исключить из этой выборки чернокожих
бегунов, то очевидно, что коэффициент корреляции будет
достоверным и очень высоким. То есть - чем больше годовые
объемы у российских бегунов, тем выше их отставание на мировой
арене!!!
Вывод — надо немедленно снижать объемы бега!
Заметьте, полностью противоположный вывод был сделан из
анализа тех же самых данных только потому, что нам захотелось
посмотреть на них с другой позиции. Естественно, что можно
найти и другие точки зрения с получением выводов, отличных от
первых двух!
К сожалению, мы не имеем данных для статистического
подтверждения нашего вывода, да и нет никакого смысла
тратить время на поиск таких данных, т.к. доказательность
такой корреляции будет не выше, чем в критикуемом нами
примере.
Тем не менее приведем, с любезного разрешения В.Н. Кулакова, его уникальные данные о годовых объемах лучших
советских бегунов в период 1970- 1991гг. Однако вместе с коэффициентами корреляции между парциальными объемами бега
в различных зонах и спортивными результатами, рассчитанными
по средней скорости соревновательного бега на 5000 и 10 000м
(табл. 15).
Таблица 15. Объемы бега в различных зонах интенсивности, спортивные результаты
лучших стайеров СССР и коэффициенты корреляции между средней скоростью
соревновательного бега и парциальными объемами нагрузки [Кулаков В. Н., 1995]
Нагрузка
Общ. объем бега
1-я зона
2-я зона
3-я зона
4-5-я зоны
Результат
5000 м
10000м
Средняя скорость
К
0,71
0,16
0,45
0,28
0,91
Годы, когда обрабатывались данные
70-73 гг. 75 -76гг. 77-79гг. 82-85гг.
8 8-9 1гг.
6121
6657
6947
6512
6382
1230
1691
1723
1823
2259
3673
3801
3828
3575
3453
942
276
852
313
972
424
697
417
364
306
13,38,6
28,22
5,98
13,31,5
28,15
6,03
13,29,1
28,00
6,07
13,23,8
28,16
6,06
13,38,0
28,39
5,96
Как следует из таблицы, единственный достоверный коэффициент
корреляции (п=5) отражает взаимосвязь между спортивным
результатом и объемами бега в 4-5-й зонах, т.е., по существу, с объемом
спринтерской и скоростно-силовой подготовки, дефицит которой вместе
с неверно построенной силовой подготовкой и лежит, как можно
предположить из приведенных данных, в основе неудач советских и российских
бегунов.
Таким образом, чтобы не следовать традиционной ошибке —
использовать коэффициенты корреляции в качестве предпосылки для
выдвижения гипотезы или доказательства ее обоснованности, при
планировании исследования мы много внимания уделяли теоретическому
обоснованию выдвинутых гипотез о средствах, методах и построении
тренировочного процесса с целью улучшения локальной выносливости
(главы 5, 6). Затем сделанные предположения были подтверждены в серии
лабораторных
и
естественно-педагогических
экспериментов,
выполненных нами, нашими сотрудниками и аспирантами, а также путем
привлечения данных экспериментов других авторов (глава 7).
В ходе этого исследования было выявлено, что при формальном
совпадении
основной
концепции
подготовки
спортсменов,
выражающейся, например, в известных положениях, что общая
физическая подготовка является базой для совершен-
283
282
ствования специальных способностей [Матвеев Л.П., 1977],
аэробная подготовка является основой для достижения высокого
спортивного результата, а «специальная подготовка» (под которой
часто подразумевают гликолитические способности на средних
дистанциях) должна проводиться после достижения максимально
высокого уровня аэробной производительности [Волков Н.И.,
1969,ЗациорскийВ.М., 1966] и т.п., были обнаружены явные
расхождения в том, каким способом реализовать отмеченные
выше фундаментальные положения теории спорта, в частности в
беговых дисциплинах. Например, построение макроцикла в
экспериментальных группах, чья подготовка планировалась на
основе теоретических положений, значительно отличалась от
планирования в контрольных группах. Столь явное расхождение
между «теорией» и предыдущей «теорией», подкрепленной к тому
же многолетней «практикой», вызвало необходимость проведения
еще одного исследования, направленного на выяснение,
действительно ли планирование тренировочного процесса в
контрольных группах отражает «традиционный» вариант
подготовки бегунов.
8.1. Возможные варианты коррекции системы
подготовки бегунов на выносливость
Для построения схемы «традиционного» макроцикла (рис. 36)
были использованы материалы всех монографий и учебников для
вузов, изданных в СССР за период 1976-1990 гг., посвященные
бегу на средние и длинные дистанции, опубликованные
материалы подготовки сборной команды СССР; конкретные
тренировочные планы ведущих советских бегунов по материалам
журнала «Легкая атлетика» и других изданий за последние 10 лет;
данные нескольких диссертационных работ и т.д.
При изучении этого вопроса по литературным источникам мы
столкнулись с серьезными трудностями терминологического
характера. Наиболее часто используемыми терминами
применительно к тренировке бегунов являются: специальная
выносливость, общая выносливость, скоростная выносливость,
упражнения на скорость, специальная скорость, скоростносиловые упражнения, силовые упражнения, специальная сила,
силовая выносливость, локальная выносли284
вость, общая физическая подготовка (подготовленность), специальная
физическая подготовка (подготовленность) и т.д. Имеется множество и
классификаций одних и тех же упражнений. К сожалению, в доступных
нам учебных пособиях по теории спортивной тренировки не содержится
четкого определения объема и содержания каждого из этих понятий.
Поэтому в тех случаях, когда авторы четко не описывали конкретные
упражнения и их дозировку, было чрезвычайно сложно разобраться,
что подразумевается под отдельными словами, и тем более понять,
какой физиологический фактор определяет спортивный результат,
является объектом тренировки в том или ином случае. Предположим,
например, что бегун на 1500 м тренируется на отрезках 300-400 м по
дорожке стадиона со скоростью, равной соревновательной. В первом
случае бег выполняется повторно с интервалом отдыха до полного
восстановления, во втором случае— переменно с интервалами 3-4 мин, в
третьем случае — переменно с интервалами 1,5-2 мин. Соответственно в
первом случае можно предположить, что тренировка будет иметь скорее
технический характер, во втором будут интенсивно функционировать
все аэробные функции организма, но скорость анаэробного гликолиза
будет низкой, а в третьем - тренировка будет иметь явно выраженную
гликолитическую направленность. Следует ли относить все три вида
тренировок к разряду специальной физической подготовки, если
ведущая для бегунов функция организма - аэробная - будет развиваться
только во втором случае? Или следует ли относить бег в холм к разряду
общей или специальной подготовки, если при этом развивается ведущая
функция бегуна — аэробная, причем очень эффективно, но бег
выполняется на сильнопересеченной местности? Точно так же неясны
основания объединения силовой тренировки и медленного
продолжительного бега в группу средств ОФП, если в первом случае
накапливаются сократительные белки мышц, а во втором — белки
митохондрий. И те, и другие совершенно необходимы для достижения
результата международного уровня, если, конечно, тренировка
выполняется в развивающем режиме. Если же эти средства используются
для активного отдыха или тренируются неосновные мышцы, тогда это
должно было бы быть специально оговорено и т.д.
285
Для избежания разночтений и терминологической путаницы в изложении последующего материала мы пытались
раскрывать контекст высказываний авторов (когда это было
возможно) в соответствии с классификацией упражнений,
предложенной нами ранее, где в основу классификации
упражнений положены конкретные морфологические
белковые субстанции организма, существенные для
спортивного результата в беге на выносливость и имеющие
отношение к развитию локальной выносливости, а именно:
1. Соединительно-тканные образования ОДА.
2. Сократительные элементы (миофиламенты) ММВ и
БоМВ, и обслуживающие их органеллы.
3. То же,-но для БМВ.
4. Двигательная зона коры больших полушарий и мотоней
ронный пул спинного мозга.
5. Митохондрии и капилляры (окислительный потенциал
ОП)ММВ.
6. То же для БоМВ.
7. Тоже для БгМВ.
8. Ферменты гликолиза и буферная емкость.
Примерное соответствие между пашей классификацией и
традиционным описанием тренировочных средств и методов в
легкой атлетике представлено в табл. 10 (глава 7).
При этом учитывалось время воздействия на данную морфоструктуру, которое и является мерой тренирующего потенциала данного упражнения.
Эта классификация позволила нам привести к единому знаменателю самые разнообразные средства и методы и сравнить
имеющийся в литературе материал с нашей схемой планирования
макроцикла. За основу сравнения был взят полугодичный
осенне-зимний макроцикл с выступлениями на зимних
соревнованиях в феврале — марте.
Полученная описанным выше способном схема для бегунов,
предположим, на 1500-5000 м, представлена на рис. 33 вместе со
схемой, теоретически разработанной нами, проверенной в серии
педагогических экспериментов и адаптированная под
высококвалифицированных спортсменов (т.к. часть экспериментов была проведена нами с участием юных и молодых спортсменов).
286
Данные рис. 31, на котором представлены значения тренировочных
нагрузок в соответствии с рекомендациями советской и российской
учебно-методической литературы, позволяют констатировать, что
обнаруженное нами распределение тренировочных средств в
контрольных группах педагогических экспериментов (глава 7)
соответствуют в общих чертах общепринятым рекомендациям. Таким
образом, экспериментальное сравнение двух схем, рекомендуемой
нами и «традиционной», можно считать корректным, по крайней мере
в рамках исследуемой выборки испытуемых.
Рис. 33. Рекомендуемая и «традиционная» схемы распределения нагрузок, различной
направленности для квалифицированных бегунов на 1500-5000 м. Обозначения см. в
табл. 10.
287
Основными чертами «традиционной» схемы в сравнении с
рекомендуемой являются:
1.1,5-2-кратное превалирование дистанционных средств,
воздействующих главным образом на окислительный потенциал
ММВ и при большой длительности тренировочного занятия на
БоМВ, а также повышающие степень утилизации жиров мышцами
(на допороговой скорости). В силу высокой энергетической
стоимости и слабого задействования БМВ такие средства или не
способствуют или даже снижают силу всех типов МВ вместе с
силовыми показателями.
2.Пик объемов беговых нагрузок аэробной направленности
наблюдается в ноябре, т.е. за 3 месяца до периода соревнований. В
нашей схеме максимальные объемы «эффективных» средств (так
как о других мы не говорим) практически примыкают к
соревновательному периоду.
3. При традиционном планировании в конце подготовительного и
на предсоревновательном этапе существенно возрастает скорость
кроссового бега, бега по дорожке, «гликолитического» бега и объем
бега в утяжеленных условиях. По этому показателю две схемы
похожи.
4.Объем средств укрепления соединительно-тканных элементов
ОДА (прыжки, СБУ, спринтерский бег), применяемые для
профилактики травматизма, в «традиционной» схеме оказывается
наибольшим в предсоревновательном и соревновательном
периодах. Отметим, что при неаккуратном применении этих
средств, тем более в сочетании с большими объемами «жесткого»
аэробного и гликолитического бега, повышается риск травматизма.
В нашем случае прыжковые и другие скоро-стно-силовые
упражнения, вместе со спортивными играми и стретчем
планируются в переходный период, а спринт (для средневиков) —
в предсоревновательный и соревновательный, но в ограниченном
объеме.
5.Силовая подготовка в первом случае планируется в достаточно
большом объеме с двумя пиками — в начале макроцикла и в
предсоревновательный период. В нашей схеме - на конец
переходного и начало подготовительного.
6.«Интересы» технической подготовки соблюдаются круглогодично. Мы рассматриваем два аспекта: 1) научение, посредством которого вырабатываются навыки правильной постановки ноги на дорожку, работа рук и положение туловища;
288
2) формирование, посредством которого обеспечивается правильная
работа мышц ног при отталкивании и «складывании» ноги в фазе
переноса. Второй аспект реализуется методом сопряженного воздействия.
Мы рекомендуем использовать бег с соревновательной скоростью по
дорожке в туфлях с шипами не реже 1 раза в неделю (объем 3-5 км в
зависимости от дистанции) на протяжении всего макроцикла, начиная с
переходного периода.
При разработке «рекомендуемой» схемы во главу угла ставилось
развитие локальной выносливости и неразрывно с ней связанное
формирование рациональной техники бега, точнее — биологические
закономерности, на которые следовало бы опираться при построении
тренировочного процесса такой направленности. При этом мы
сознательно опускали «интересы» так называемых «центральных» систем
организма и другие аспекты подготовки (психологический, тактический, в
нетренировочных факторов, фармакологической поддержки, питания и
т.п.). В настоящее время мы не можем сказать, насколько такой подход
правомерен и универсален, какие он имеет ограничения и в какую сторону
его следует развивать в дальнейшем применительно к построению
целостной системы подготовки бегунов. Тем не менее попробуем
приблизить описанные выше схемы к реальной практике тренировки
бегунов.
Нижеописанные рекомендации в своей сути справедливы для всех
дистанций от 400 м до марафона, однако при практическом применении
должна осуществляться коррекция на спортивную специализацию,
уровень подготовленности и стаж занятий, возрастные, психические,
психо-физиологические,
анатомо-морфологические
особенности
отдельных спортсменов или их групп.
Основными правилами при планировании физической подготовки в
годичном цикле, как предположено ранее, должны быть следующие:
1) вначале целесообразно накапливать морфоструктуры,
которые занимают «базовое» положение, а уже на этой основе
те, которые непосредственно обеспечивают максимально возможный для данного уровня «базы» спортивный результат;
2) акцентированное воздействие на один вид морфоструктур на определенном этапе обязательно подразумевает поддержание на достигнутом уровне количества других. Так как под289
держание требует значительно меньше пластических и энергетических ресурсов, чем процесс «потеря-приобретение» [Ме-ерсон
Ф.З., 1978; Пшенникова М.Г., 1986; обзор Платонов В.Н., 1984];.
3)интегрирующая тренировка проводится в предсоревновательный период, основное средство этого раздела подготовки —
бег с соревновательной скоростью по дорожке.
Логика «рекомендуемой» схемы, представленной на рис. 36.
1. Переходный период (условно — сентябрь).
Цель — укрепление ОДА. Средства: прыжки во всех вариантах,
спринт, спортивные игры, упражнения по системе стрет-чинга (эта
система отличается от традиционной системы упражнений для
развития гибкости). Прыжковые и спринтерские упражнения к
концу периода в случае если тщательно проводится профилактика
травматизма, могут выполняться с предельной интенсивностью,
что, предположительно, повышает мощность моторных центров
головного и спинного мозга, что положительно скажется на
эффективности последующей силовой подготовки. Низкая
энергетическая
стоимость
должна
способствовать
восстановлению психики и ресурсов гормональной системы после
предыдущего соревновательного периода. Аэробные способности
мышц поддерживаются небольшими объемами фартлека и кроссов,
проводимых в лесу, по сильнопересеченной местности. Эти же
средства используются с целью отдыха, расслабления.
2,1-й этап подготовительного периода (конец сентября, октябрь,
первая половина ноября).
Цель — силовая подготовка, т.е. накопление сократительных
элементов ММВ, БоМВ и БгМВ в соотношении, диктуемом
специализацией: все мышечные волокна — 400 и 800 м, ММВ и
БоМВ - 1500-10 000 м, только ММВ - марафон.
Средства: сила БоМВ и БгМВ повышается при любом виде
традиционной силовой подготовки и при спринтерском беге в гору.
Сила ММВ — только при статодинамических упражнениях, а также
беге и прыжках в гору, с сопротивлением, по сыпучему грунту.
Силовая подготовка бегунов на выносливость имеет смысл только в
отношении основных мышечных групп: мышц голени, задней
поверхности бедра, мышц - сгибателей тазобедренного сустава,
ягодичных мышц. Поддержание силы остальных мышечных групп,
разумеется, необходимо, но это
290
относится к средствам ОФП и здесь не рассматривается. Также важно
отметить, что применение любых видов силовых упражнений связано с
накоплением ионов водорода в мышцах в высоких концентрациях, а это
приводит к деструкции (гибели) митохондрий, особенно в БоМВ и БгМВ.
Если это не учитывать, то на восстановление аэробного потенциала
понадобиться несколько месяцев, за которые будет потеряна накопленная
сила мышц. Поэтому поддерживающую аэробную тренировку следует
проводить с использованием упражнений, повышающих ОП всех
мышечных волокон, а не только ММВ. На этом этапе целесообразны
прыжки или беговые упражнения, выполняемые на отрезках 300-800 м в
холм достаточной крутизны (8-15°) или в любых других утяжеленных
условиях. Могут использоваться интервальный спринт или переменный
бег на сильнопересеченной местности. Непременное требование к этому
виду тренировки - аэробные условия выполнения упражнений, т.е.
отсутствие накопления лактата в крови. Объем беговой нагрузки — не более
4 часов в неделю чистого бегового времени.
Примерный недельный микроцикл (рис. 34) может содержать в себе:
две чисто силовые тренировки на основные мышечные группы бегуна.
Это-основной вид подготовки на 2-м этапе, поэтому полноценному
проведению этого вида работы подчиняется вся организация микроцикла.
Одна тренировка должна быть чисто силовой (например, по круговому
методу — статодинамический комплекс). Длительность - 50-70 мин
основной работы. Вторая может быть комбинированной — первая половина
спринтерско-прыжковая, вторая — статодинамическая. После силовых
тренировок в течении 24-36 часов никакой нагрузочной аэробной работы
не допускается. Поддержанию аэробных способностей может быть
отведено 3-4 тренировки, включая «техническую тренировку» с бегом по
дорожке и длинный кросс по песку и сильнопересеченной местности.
Средства: бег в утяжеленных условиях (непрерывно — 40-50 мин);
интервальный спринт( 20-30 ускорений); бег на уровне анаэробного
порога или немного выше (8-15 км); интервальный бег на средних отрезках
(400-800 м); повторный или переменный бег на длинных отрезках (600 -2000
м). Объем бега на «быстрых участках» за тренировку 5-8 км. Одна
тренировка отводится длительному восстановительному кроссу (15-25 км)
291
в аэробной зоне. Один день (желательно после силовой тренировки) — полный отдых. Из 2-3 дополнительных занятий одно
посвящается бегу на технику с соревновательной скоростью в
шиповках по дорожке (3-5 км), одно или два - спринту на отрезках
80-200 м или ритмовым пробежкам на технику (для стайеров) и
упражнениям ОФП на неосновные мышечные группы.
Недельный объем всех видов бега и прыжков в нагрузочном
микроцикле для средневиков - 40-60 км, стайеров -50-70 км, т.е.
общая энергетическая «стоимость» этапа невысокая. Это
необходимо, чтобы не «блокировать» эффект силовой тренировки.
3. 2-й этап подготовительного периода (вторая половина ноября,
декабрь).
Цель - на базе повышенной силовой подготовленности добиться
максимально высокого ОП ММВ, БоМВ и БгМВ. Этап условно
делится на две части. Первая часть (4-6 недель) посвящена
массированному воздействию на все типы мышечных волокон. В
это же время происходит эффективное воздействие на ССС и
дыхательные мышцы. Вторая часть 3-го этапа имеет основной
задачей достижение максимума аэробной мощности мышц, но с
соблюдением интересов технической подготовки. Это достигается
применением предельнопереносимых объемов бега во всех
режимах (за исключением восстановительного). Непременное
условие-поддержание уровня силы и решение задач технической
подготовки. Длительность 2-й части этапа не более 3-4 недель этого достаточно, чтобы достичь максимума аэробной мощности, но
не «истощить» ресурсы гормональной системы.
На этом этапе используется 4-5 аэробных тренировки в развивающем режиме (они могут быть разделены пополам и проводиться в виде 2 тренировочных занятий в день). Это означает, что
вид упражнения и его интенсивность должна обеспечивать
вовлечение всех мышечных волокон в работу, а длительность максимальная и ограничивается только запасами углеводных
ресурсов организма и мышечными болями. Очень важно не
превысить этой оптимальной длительности тренировки и не войти в
«катаболическую» фазу, в которой продолжение тренировки будет
сопровождаться интенсивным катаболизмом белков мышц и
лимфатической системы. Для бегунов средней подготовленности
это - 45-50 мин, высококвалифи292
цированных спортсменов - 50-70 мин, после чего работоспособность
должна резко падать. Это означает, что спортсмен приблизился к
«катаболической» фазе. Если спортсмен способен продолжать
тренировку с прежней интенсивностью и после этого времени, то это
означает что интенсивность была занижена.
Одна тренировка полностью посвящается поддержанию силы
посредством
скоростно-силовых
(в
небольшом
объеме)
и
статодинамических упражнений.
Как минимум одна дополнительная тренировка (объем 3-6 км)
полностью выполняется на дорожке в шиповках в виде интервального
или повторного бега с соревновательной скоростью.
4. Предсоревновательный период (конец декабря, январь).
Этот период можно назвать периодом интегрирующей тренировки. Его
цель — обеспечение «сонастройки» техники бега и обеспечивающих
вегетативных систем с возможностями нервно-мышечного аппарата.
Основные средства: бег с околосоревновательной скоростью во всех
вариантах. Объем максимальный (ограничивается прочностью ОДА).
Основная сложность — соблюсти баланс между максимальным объемом и
хорошим состоянием мышц ног (в первую очередь - голени). Бег вне
дорожки используется для поддержания аэробных способностей (1-2
тренировки в объеме 1/2 - 2/3)) и восстановления психики
(восстановительный кросс - 10-15 км). Обычная силовая тренировка
может быть разделена пополам и проводиться на вечернем дополнительном
занятии или перед днем относительного отдыха.
5.Соревновательный период. Цель физической подготовки — как можно
дольшее сохранение работоспособного состояния гормональной системы,
от чего зависит ОП и сила мышц и в конечном итоге - длительность
сохранения «спортивной формы», несмотря на вынужденное применение
работы
гликоли-тической
направленности
(для
достижения
максимального спортивного результата у средневиков) или «жесткой»
работы на длинных отрезках, или в виде темпового бега (у стайеров) и
участие в серии соревнований. Оптимальный вариант для этого пилообразный вид кривой условной нагрузки - когда занятия с высокой
нагрузкой чередуются с отдыхом.
293
8.2. Некоторые аспекты построения
многолетней подготовки бегунов
Общеизвестным является факт, что основа высоких результатов
закладывается в детском и юношеском возрасте, поэтому организации
многолетней подготовки и изучению оснований, на которых она должна
базироваться, уделяется большое внимание.
При организации многолетней подготовки считается целесообразным
ориентироваться на так называемые сенситивные периоды, в которые
происходит ускоренное естественное развитие организма [Набатникова
М.Я., 1982; Травин Ю.Г., 1975; Набатникова М.Я., 1982; Шварц В.Б.,
Хрущев С.В., 1984]. Установлено, что системы организма,
определяющие
координационные
способности,
интенсивно
развиваются до 11-12 лет - до момента созревания двигательного
анализатора. Общая выносливость естественным образом наиболее быстро улучшается в период 11 -13 и 15-17 лет [Травин Ю.Г., 1975], а
мышечная сила - в период полового созревания - в 12-14 лет
[КазарянФ.Г. 1975]. В соответствии с этими данными дистанционные
средства, развивающие, как считается, общую выносливость,
рекомендуется применять в период 11-13 лет, а целенаправленное
развитие силовых способностей проводить позже - в 12-14 лет. К
специальной тренировке бегунов на выносливость следует приступать с
14-15 лет [Травин Ю.Г., 1975].
При всей логичности и «общепринятое™» этих рекомендаций
существуют как минимум несколько моментов, вызывающих
необходимость их переосмысления и уточнения.
Во-первых, если принять за аксиому, что подготовка бегунов
экстракласса - процесс многолетний и его успешность закладывается на
ранних этапах формирования спортсмена, то отсутствие даже признаков
возрождения российской «школы бега» следует искать в несовершенстве
теоретико-методических концепций подготовки прежде всего юных бегунов.
Во-вторых, несмотря на бесспорные представления, что подготовка
юных и молодых бегунов не должна копировать подготовку
квалифицированных
спортсменов,
проведенные
исследования
[Чесноков Н.Н., 1991] показали, что тренировка юных и молодых
российских бегунов (начиная с 12-13 лет) практически полностью повторяет
«в миниатюре» тренировку взрослых
295
спортсменов, распределение нагрузок в которой представлено на
рисунке.
В-третьих, длительные исследования, выполненные на кафедре
легкой атлетики и ПНИЛ РГАФК (ГЦОЛИФК) и подробно
описанные выше, позволили обосновать и опробовать на практике
иные акценты в схеме построения многолетней подготовки
бегунов.
По нашему мнению, акценты в многолетней подготовке
бегунов могут быть следующими.
В современных урбанизированных условиях регулярные занятия
спортом должны быть обязательной составляющей жизни детей,
начиная с рождения. Однако до 11-12-летнего возраста проводится
действительно разносторонняя подготовка на материале возможно
большего числа видов спорта или видов легкой атлетики. Цель —
создание
«базы
движений»,
развитие
координационных
способностей и укрепление опорно-двигательного аппарата
средствами спортивных игр и скоростно-сило-вых упражнений,
развитие гибкости. В этот период проводятся спортивная
ориентация и отбор, формируется устойчивый интерес и любовь к
занятиям спортом в широком смысле.
Главное, чтобы до этого возраста дети не знали о том, что им
уготовлена карьера бегунов. И уж тем более допуская «...
возможность использования больших объемов аэробных
средств подготовки уже в 10-11-летнем возрасте . .. »
[Набатникова М.Я., 1982] (действительно, детский организм
обладает высокими адаптационными способностями и может
выдержать многие «издевательства»!) — мы категорически не согласны
с целесообразностью этого, по крайней мере в беге.
Следующий этап (начальной подготовки) приходится на 12-14
лет. С этого возраста дети, отобранные как будущие бегуны, уже
могут чаще участвовать в соревнованиях по бегу на выносливость
после непродолжительной специальной (подводящей) тренировки
(подробнее см. ниже). Однако ведущим остается требование
разносторонности подготовки. Признаки специализированности в
этот период могут просматриваться лишь в одном: этот этап
должен быть посвящен преимущественному развитию силовых
способностей основных мышечных групп бегунов, дальнейшему
укреплению опорно-двигательного аппарата нижних конечностей
(средствами прыжков и спринта), формированию техники бега «на
выносливость».
296
И только начиная с 15-16-летнего возраста, на этапе начальной
специализации, допускается, на наш взгляд, некоторое изменение
структуры планирования в сторону увеличения объемов средств
аэробной и других специальных средств подготовки бегунов.
Однако если во главу угла ставятся интересы достижения наивысших
результатов, то рекомендуемая в научно-методической литературе
современная структура нагрузок как крайне специализированная может
применяться не ранее 17-18 лет после полного завершения созревания
организма бегуна в биологическом и психофизиологическом смысле.
Основания этой гипотезы подробно описаны нами выше. Например,
высокие результаты бегунов определяются локальной выносливостью и
техникой
бега
(соответствующей
уровню
и
особенностям
подготовленности
опорно-двигательного
аппарата).
А
производительность управляющих и обеспечивающих систем (нервной,
гормональной и сердечно-сосудистой) или генетически предопределены,
или
легко
«подстраиваются»
под
исполнительный
аппарат.
Следовательно, формированию опорно-двигательного аппарата должно
уделяться преимущественное внимание. Но такой вывод даже на уровне
теории входит в противоречие с бытующими представлениями о структуре
и распределении объемов основных тренировочных средств в макроцикле
и особенно многолетнем аспекте.
Согласно нашей концепции, в макроцикле и в многолетней подготовке
бегунов «базовой» является не аэробная, а силовая, скоростно-силовая,
координационная подготовка и развитие гибкости, а «специальной» аэробная и гликолитическая во всех видах независимо от интенсивности
работы. Крайне ошибочными являются представления, что низкоинтенсивный
продолжительный бег является средством «общей», а не специальной подготовки
юных бегунов. Такой бег является одним из наиболее «специальных»
средств для юных спортсменов, которое, как хорошо известно, быстро
приводит к улучшению выносливости. Однако увлечение им придает
структуре подготовки признаки чрезмерной специализированности,
которая форсирует спортивный результат, но тормозит нормальное
физическое развитие подростков. Таким образом, формируются «плоды
ранней специализации», не имеющие перспектив в разряде взрослых
спортсменов.
297
Именно это, на наш взгляд, является одним из факторов,
лишающих «российскую школу бега» шансов на возрождение.
Ссылки на опыт других циклических видов спорта (плавание, велоспорт, лыжные гонки) является не корректным, т.к.
бег имеет важное биомеханическое отличие от других
локомоций — ударные взаимодействия с опорой, которые
предопределяют иные закономерности формирования исполнительного звена двигательной системы спортсменов в
онтогенезе.
Таким образом, главное, что хотелось бы подчеркнуть в связи с
вышесказанным - это требование проводить развитие аэробных
способностей в сенситивный период 11-12 лет, существенно не
изменяя структуры тренировочных объемов относительно
предыдущего этапа, т.е. не используя относительно большие
объемы аэробных средств.
В этой связи можно напомнить, что при акцентированном
воздействии показатели аэробных способностей выходят «на
плато» через 2-3 месяца в любом возрасте и дальнейший прогресс
возможен, видимо, только после существенных морфофункциональных перестроек в организме.
8.2.1. Принципы подготовки юных бегунов
Для обозначения путей реализации предлагаемого подхода мы
разработали «принципы тренировки юных бегунов» для
критического возраста 12-15 лет, когда делаются, на наш взгляд,
наибольшие ошибки в их подготовке.
Несмотря на то что многие из «принципов» согласуются с
хорошо известными из литературы, акцентирование на них
внимания является важным, т.к. в практической работе они не
всегда соблюдаются. Причина этого кроется не только в подспудном
стремлении форсировать подготовку, но и часто — в неверных
представлениях о том, что является «базовой», а что является
«специальной» подготовкой (см. выше).
I принцип. Приоритетность и предшествование развития скоростно-силовых и силовых способностей относительно аэробных.
Это наиболее важный принцип, соблюдение которого совершенно необходимо при планировании макроцикла и многолетней подготовки юных бегунов.
Формулировка этого принципа основана на следующих тезисах:
298
1. В макроцикле и тем более в многолетнем аспекте вначале необходимо сформировать морфологическую основу выносливости — соединительно-тканные образования опорнодвигательного аппарата и сократительные элементы мышц
(это обеспечивается средствами скоростно-силовой и силовой
подготовки), а затем уже накапливать на этой основе митохондрии и увеличивать капилляризацию мышц - факторы,
непосредственно обеспечивающие аэробную производительность. Обратная последовательность развития качеств не рациональна.
2. Уровень функциональной подготовленности ССС, определяемый производительностью сердечной мышцы, сосудистым руслом и характеризуемый величиной МПК, должен
соответствовать аэробной мощности скелетных мышц. Однако возраст 13-16 лет, на который чаще всего приходится этап
начальной специализации в беге, наименее благоприятен для
интенсивного тренировочного воздействия на миокард (из-за
интенсивных перестроек в организме в пубертатный период).
Поэтому целесообразно отодвинуть время тренировки ССС (в
том числе и большими объемами) на более поздний возраст —
17-18 лет. Это не отразится на наивысших спортивных результатах данного бегуна, так как хорошо известно, что относительный МПК достигает максимума в течение 1,5-2 лет регулярной тренировки независимо от возраста. После этого происходит стабилизация или даже снижение этого показателя, не
смотря на постоянное повышение результатов в беге.
Взаимосвязь МПК со спортивным результатом у квалифицированных
спортсменов достаточно слаба, хотя ССС может накладывать генетически
обусловленные ограничения на величину МПК. Поэтому если после 1-2
лет регулярной тренировки в беге (независимо от возраста) МПК не
достигло 65-70 мл/кг, то этому бегуну лучше сменить специализацию или
вообще не думать о карьере спортсмена.
3. Объемные и интенсивные тренировки на выносливость
оказывают чрезвычайно мощное воздействие на гормональную систему. Ресурсы ее в этом случае тратятся на восстановление энергетических субстратов, снижая тем самым гормональное обеспечение синтеза структурных и сократительных
белков. В частности, известно, что после нагрузки на выносливость, в крови наблюдается существенное и длительное
299
(до нескольких дней) понижение уровня тестостерона и других
гормонов, участвующих в анаболических процессах. Регулярное
повторение таких воздействий может привести крайнему
окостенению скелета, хроническому отставанию в формировании соединительных и сократительных элементов
опорно-двигательного аппарата,
что уже невосполнимо у
взрослых спортсменов. Кроме того, интенсивное истощающее
воздействие на гормональную систему в период ее перестроек в
пубертатный период вполне может отрицательно сказаться на ее
формировании. Это, в частности, отражается на иммунологической реактивности юных спортсменов [Левин М.Я.,
Хрущев С.В., 1991; Шубик В.М., Левин М.Я., 1982, 1985] и
подтверждается, например, экспериментом на крысах [Вlооr С.
М., 1968], у которых регулярные тренировки в продолжительном
беге с раннего периода жизни, действительно, увеличили число
кардиомиоцитов (мышечных клеток сердца), но уменьшили
число клеток печени, почек и надпочечников. Как можно судить
по имеющимся данным, при тренировке юных спортсменов вполне
могут происходить похожие явления.
Упражнения же скоростно-силового характера, даже в значительных объемах, напротив, положительно сказываются на
состоянии гормональной системы.
4. Фактом является то, что многие бегуны, достигшие выдающихся и стабильно высоких результатов и показывающие их
в течение длительного времени, начали регулярные занятия в
беге не раньше 15-17-летнего возраста. А до этого времени они
или вообще не тренировались, или получили хорошую
физическую подготовку, занимаясь другими видами спорта.
Высокие результаты этих атлетов объясняются, вероятно, тем,
что они не подвергались в подростковом возрасте
отрицательному воздействию факторов, описанных в пунктах 2
и 3.
5. Широкое применение средств скоростно-силовой подготовки позволяет организовать тренировочный процесс на
высоком эмоциональном фоне, что чрезвычайно важно для
формирования устойчивого интереса к занятиям спортом.
II принцип. Непрерывная тренировка скоростно-силовых и силовых способностей в годичном цикле и акцентированное воздействие на
аэробные способности мышц только в конце подготовительного и в
предсоревновательном периодах.
Формулирование этого принципа основано на следующих данных:
1. Большей лабильностью (т.е. подвижностью, подверженностью влияниям) обладают белки митохондрий и капилляров
по сравнению с сократительными белками и особенно соединительно-тканными белками опорно-двигательного аппарата.
Следовательно, скоростно-силовые способности требуют большего времени для получения эквивалентного тренировочного
эффекта.
2. Не рекомендуется прекращение силовой и особенно скоростно-силовой тренировки ни на одном этапе, т.к. возобновление этого вида упражнений после перерыва вызывает
мышечные боли и снижает силу мышц. Это негативно сказывается на состоянии спортсменов, увеличивает вероятность
травматизма, отрицательно сказывается на технике и экономичности бега и т.п.
3. Аэробные упражнения в больших объемах в силу их высокой энергетической стоимости и глубокого воздействия на
гормональную систему замедляют или даже блокируют синтез сократительных белков даже при наличии силовых упражнений. Поэтому целесообразно разводить во времени периоды акцентированного воздействия на сократительные и митохондриальные белковые комплексы. Однако мощность аэробных систем мышц является основным фактором, определяющим спортивный результат. Следовательно, тренировочные
средства, повышающие окислительный потенциал мышц, необходимо
планировать ближе к этапу основных соревнований, а не на
подготовительный период.
Реализация этого принципа позволяет решить важную задачу
юношеского спорта — достижение высоких результатов в соревновательном
периоде без излишней специализированности на других этапах макроцикла.
III принцип. Предшествование спринтерских, скоростно-силовых и
собственно-силовых упражнений беговым средствам подготовки в рамках годичного
цикла.
Скоростно-силовые упражнения (прыжки, многоскоки), так же как и
упражнения на гибкость, способствуют укреплению соединительнотканных элементов опорно-двигательного аппарата. Это один из
факторов профилактики травматиз-
300
301
ма. Поэтому такие средства должны применяться в начале макроцикла.
Собственно-силовые упражнения направлены на решение
основной «базовой» задачи тренировки - создание морфологической основы выносливости, активизации «спящих» аамотонейронов спинного мозга, поэтому их применение в большем
или меньшем объеме необходимо на всех этапах спортивного
совершенствования. Но такие упражнения непосредственно не
сопровождаются повышением окислительного потенциала мышц
или ростом максимальной скорости бега, кроме этого, их
применение чаще всего отрицательно сказывается на
экономичности бега, поэтому акцентированная силовая тренировка
должна планироваться до повышения объемов спринтерской и
аэробной подготовки.
Необходимость обязательного присутствия собственно-силовых упражнений определяется также тем, что они позволяют
увеличивать силу и быстрых мышечных волокон (МВ), и
медленных МВ, в то время как спринтерские и скоростносиловые упражнения повышают силу только быстрых МВ.
IV принцип. Преимущественное применение средств, способствующих повышению окислительного потенциала (аэробной мощности) всех типов мышечных волокон основных мышечных групп бегунов по отношению к средствам, избирательно воздействующим на
медленные мышечные волокна.
Известно, что мышцы человека неоднородны по своему составу. Они состоят из медленных (окислительных) мышечных
волокон (ММВ). имеющих высокую аэробную мощность, но
низкую скорость сокращения, быстрых окислительных (БоМВ) - в
равной степени и выносливых, и быстрых, а также быстрых
гликолитических (БгМВ) — быстрых, но не выносливых. Состав
волокон в той или иной мышце определяется типом иннервации
этой мышцы и генетически предопределен. Для бега на
выносливость желательно иметь больше ММВ. Но абсолютное
преобладание ММВ в основных мышечных группах встречается
крайне редко и имеет безусловную ценность только для
марафонцев.
Очевидно, что для достижения рекордного для себя результата
бегун должен иметь максимальный окислительный потенциал
всех мышечных волокон. Однако существует закономерность,
что при низкой мощности работы (например, при дли302
тельном аэробном беге) в работу вовлечены, а следовательно, и
тренируются в большей мере ММВ, в то же время более интенсивные
средства, такие, как: бег в утяжеленных условиях, «интервальный
спринт», спринтерские ускорения в процессе аэробного бега, фартлек и
т.п. — повышают окислительный потенциал как быстрых, так и
медленных мышечных волокон (МВ). Другим словами, они позволяют
«прорабатывать» всю мышцу.
Справедливости ради надо сказать, что длительный аэробный бег и
особенно длительный темповой бег так же может привести к
существенному росту аэробной мощности мышц и всего организма. Но для
этого требуются большие объемы нагрузки как в одной тренировке, так и
в макроцикле в целом. Однако при этом всегда страдает силовая
подготовленность спортсменов и повышается вероятность негативных
явлений относительно общего развития организма, описанных в предыдущем номере журнала. В связи с этим преимущественное
использование бега в утяжеленных условиях, переменного метода,
темповых пробежек на дорожке и спринтерских упражнений и т.п. с
целью аэробной подготовки позволит добиться высокого тренировочного
эффекта при относительно меньших затратах времени и энергетических
ресурсов. Целесообразность сокращения объемов медленного или
темпового продолжительного бега определяется также и тем, что в
тренировке юных спортсменов менее актуальными являются вопросы накопления запасов гликогена в организме, повышение устойчивости
гормональных механизмов, регулирующих водно-солевой обмен и
терморегуляцию, повышающих устойчивость эритроцитов крови и
регуляторных механизмов ионных процессов в миокарде и т.д., т.е. всех
тех специфических задач, которые решаются путем применения
длительного непрерывного бега.
Реализация этого принципа позволит уменьшить общий объем
беговой работы при сохранении ее эффективности.
В то же время, если придерживаться указанного принципа, то
существует строгое правило, которое следует соблюдать в обязательном
порядке, —упражнение должно выполняться без так называемого «закисления» мышц и крови.
В противном случае, избавившись от избыточных общих объемов, мы
получим чрезмерную «интенсификацию» тренировочного процесса с
еще
303
худшими последствиями. Для предотвращения этого нужно гак
организовать тренировку, чтобы средняя мощность (интенсивность) работы была ниже т.н. анаэробного порога, несмотря на то,
что во время ускорений может достигаться высокая или даже
предельная интенсивность. Это может быть обеспечено двумя
способами: 1) низким темпом движений при относительно
большой силе отталкивания (например, медленный бег широким
шагом в гору) или 2) достаточными для отдыха интервалами
отдыха.
Требуемый для реализации этого принципа эффект достигается при использовании следующих средств.
В подготовительном периоде:
1. Интервальный бег с сопротивлением (волокушей). Шаг
широкий, спина прямая (без наклона вперед), акцент на проталкивание вперед и вынос колена маховой ноги «вверх». Ускорение — 60-90 с, отдых — 2,5-3 мин в виде бега трусцой или
многоскоков «на стопе». Длительность упражнения в одной
тренировке 35-45 мин (9-12 ускорений).
2. Интервальный бег широким шагом в гору. Методические
указания и дозировка - та же.
3. Интервальный бег широким шагом по песку. Методические указания и дозировка — та же.
4. СБУ «колесо». Ускорение - 45-70 с, отдых 3-3,5 мин. Длительность - та же.
5. Спринтерские ускорения в процессе аэробного бега. Ускорение 3-5 с с интенсивностью 80-90% от максимальной скорости. Отдых в виде бега трусцой 2-2,5 мин. Продолжительность одной серии 10-15 мин, число серий — 2-3. Отдых между
сериями (в виде релаксации в тепле) — 5-7 мин.
6. Фартлек с короткими ускорениями (30-150м) посильнопересеченной местности (40-60 мин).
7. Кросс по сильнопересеченной местности и сыпучему
грунту (40-60 мин).
На предсоревновательном этапе:
1. Интервальный бег по дорожке. Ускорения 150-200 м. От
дых в виде бега трусцой 3-4 мин.
2. Интервальные пробежки «на технику» с соревновательной скоростью. Длина отрезков ускорений — 30-40% от длины
соревновательной дистанции.
3. Спринтерские ускорения в процессе аэробного бега.
304
Акцентированное использование интенсивных средств аэробной
подготовки рекомендуется на 2-м базовом этапе подготовительного
периода после этапа силовой подготовки (1-го базового) (см. схему
макроцикла в предыдущем номере журнала). Ориентировочная схема
макроцикла дана на рис. 35.
Техн.
Аэро(И)
Пн.
Аэро(И)
СТЭ
Аэро(И)
СТЭ
СИЛА
Вт.
Ср.
Чт.
Отдых
Техн.
СИЛА
ОФП
Аэроб.
Пт.
Сб.
Вс.
Рис. 35. Схема микроцикла и направленность тренировочного воздействия по дня м на 2м базовом этапе подготовительного периода у юных бегунов 13-14 лет
Обозначения: техн. - пробежки на «технику» (150-300 м с
соревновательной скоростью); СТЭ — соединительно-тканных элементы
опорно-двигательного
аппарата
(многоскоки,
прыжки,
спринт,
«прыжковые» спортивные игры, СБУ, стретчинг); Аэро(И) —
интенсивные средства аэробной подготовки (фартлек, интервальный бег,
«аэробный» спринт, бег в утяжеленных условиях, «беговые» спорт, игры);
СИЛА — силовая тренировка основных мышечных групп бегуна; ОФП —
«общая» силовая тренировка, «силовые» спортивные и подвижные игры;
Аэроб. — бег в аэробном режиме.
Пн. - вначале темповые пробежки на технику, затем - бег в гору или с
волокушей, или спринтеровские ускорения в процессе кросса на
местности, или СБУ, или сочетание перечисленного. В конце - 3-4
пробежки по 250-400 м на «технику». Нагрузка большая (максимальная
высота столбика - на рис. 39).
Вт. - вначале - спринт, прыжки, многоскоки, затем — кросс по
сильнопересеченной местности или фартлек.
Ср. - день относительного отдыха с небольшим объемом многоскоков,
упражнений на гибкость и 2-3 сериями специальных силовых
упражнений бегуна (см. V принцип).
Чт. - бег в гору, с волокушей или фартлек. Нагрузка большая.
305
Пт. — вначале темповые пробежки на технику интервально,
затем силовая тренировка половинного объема. В конце — круговая тренировка ОФП.
Сб. - аэробный кросс.
Вс. - отдых.
V
принцип.Силовая
специфична.
подготовка
должна
быть
Это означает, во-первых, что основное внимание должно
уделяться повышению силы тех мышечных групп, которые
несут основную нагрузку в беге. Это мышцы, выполняющие
разгибание ноги в голеностопном суставе, мышцы задней поверхности бедра и мышцы — сгибатели тазобедренного сустава. Все остальные мышечные группы выполняют вспомогательную функцию. Во-вторых, результат в беге на выносливость определяется в основном производительностью
медленных мышечных волокон (МВ) работающих мышц.
Поэтому при организации силовой тренировки необходимо
отдавать предпочтение таким упражнениям, которые позволяют увеличивать силу и гипертрофировать не только быстрые
МВ (эти МВ тренируются при любой силовой или скоростносиловой тренировке), но и медленные МВ. Эффективным в
этом отношении видом силовой тренировки можно считать
применение изотонических и статодинамических упражнений.
Эти упражнения выполняются сериями или круговым методом на все основные (см. выше) мышечные группы. Типичная
серия (круг) может выглядеть так:
1-е упр. — на мышцы голени. Стоя на возвышении на носке
одной ноги - пятка «на весу» — сгибание и разгибание ноги в
голеностопном суставе с полной амплитудой в темпе 1 - 0,5 движения в с у. На правой и левой ногах.
2-е упр. — на мышцы — разгибатели ног. Ноги на ширине
плеч или шире, носки разведены в стороны, руки за головой,
локти максимально разведены спина строго прямая, взгляд
вперед-вверх. Медленные приседания с неполным
вставанием.
3-е упр. — на мышцы задней поверхности бедра. Упор лежа
сзади, пятка одной ноги на возвышении 20-30 см, вторая выпрямлена «на весу». Поднимание и опускание таза и свободной
ноги без касания земли ягодицами.
306
4-е упр. — на мышцы — сгибатели тазобедренного сустава. Стоя на
одной ноге рядом с барьером перпендикулярно ему, перенос
выпрямленной в коленном суставе ноги через барьер справа и слева от
него без маха.
5-е упр. — на мышцы спины и задней поверхности бедра. Лежа на
верхней трети бедер на «коне» или «козле» лицом вниз, ноги закреплены,
туловище и голова — на весу, руки за головой, сгибание и разгибание
туловища, максимально «включая» мышцы задней поверхности бедра.
6-е упр. - на мышцы - сгибатели тазобедренного сустава и брюшного
пресса. В висе на перекладине или шведской стенке — поднимание и
опускание выпрямленных ног к перекладине без маха.
Виды упражнений, разумеется, могут быть самыми разнообразными.
Однако необходимый эффект увеличения силового потенциала как
предпосылки улучшения выносливости бегуна будет получен только при
самом строгом соблюдении следующих методических рекомендаций:
а) на протяжении всего подхода движения выполняются
медленно (темп 1-0,5 движений в с ), плавно, без расслабления упражняемых мышц ни в какой фазе движения, с полной
амплитудой;
б) величина напряжения мышцы (массы отягощения) 4060% от максимального. Ориентиром правильно подобранной
нагрузки является длительность подхода — «отказ» должен на
ступать через 45-70 с после начала подхода;
в) каждый подход выполняется «до отказа» — до сильного
утомления мышц. Упражнение, прекращенное раньше — выполнено «в пустую»!
г) интервал отдыха между подходами — 30-60 с. Отдых пассивный. Пауза отдыха между сериями (кругами) — 3-4 мин, заполняемых бегом трусцой;
д) число серий — 2-7 в зависимости от адаптированности
мышц, этапа макроцикла и дня микроцикла:
е) число занятий силовой направленности в микроцикле на
развивающем этапе — 2- 2,5. На этапе поддержания силы - 0.5-1;
ж) после силовых упражнений не допускается никакой беговой работы, на следующий день — желателен день отдыха или
скоростно-силовая/спринтерская тренировка половинного
объема.
307
Этап акцентированной силовой подготовки начинается сразу
после переходного периода (этапа «мощностной» тренировки - см.
предыдущей номер, схема на рис. 1). На этом этапе достаточно,
как правило, 8-10 тренировочных занятий в течение 1,5 месяцев,
что«бы существенно улучшить силовую подготовленность бегунов.
Ориентировочная схема «силового» микроцикла (1-й базовый
этап) приведена на рис. 36.
СТЭ
техн.
ОФП
Пн.
1
СИЛА
Отдых
Техн.
Аэро(.И)
Вт.
Техн.
Аэро
Аэро(И)
Ср.
Чт.
(И)
Пт.
1
СТЭ
СИЛА
Отдых
Сб.
Вс.
Рис. 36. Схема микроцикла и направленность тренировочного воздействия по
дням на 1-ом базовом этапе подготовительного периода у юных бегунов 1314 лет Обозначения см. рис. 35
Пн. — вначале спринт, прыжки, затем — темповые пробежки на
технику, в конце тренировки — ОФП ил и «силовая» игра. Нагрузка
полная.
Вт. — кросс по сильнопересеченной местности, фартлек по
холмам, бег в гору. Нагрузка средняя.
Ср. — силовая тренировка. Нагрузка полная.
Чт. — отдых.
Пт. — темповые пробежки на технику. Затем — спринт в процессе
аэробного бега, интервальная тренировка на местности, бег в
утяжеленных условиях. Нагрузка средняя.
Сб. — вначале многоскоки, прыжки, пробежки, затем — силовая
тренировка с полной нагрузкой.
Вс. - отдых.
VI принцип. Минимизация средств «гликолитической направленности» в соревновательном периоде и их практическое исключение на
других этапах макрощикла.
Под «гликолитической» работой может пониматься, например,
бег на 600-1000 АС на результат или — интервальная работа Зх300400м в полную силу с интервалом отдыха 2-3 мин и т.п., которые
сопровождаются предельным снижением рН крови и/ или мышц
(их «закислением»).
308
Применение «гликолитической» тренировки имеет целый ряд
отрицательных последствий, основными из которых являются:
1. Деструктивные изменения в ферментативных системах,
определяющих окислительный потенциал мышц.
2. Сильнейшее стрессовое воздействие на гормональную
систему и психику, а также при некоторых условиях, глубокое исчерпание углеводных запасов организма и деструктивное воздействие на сократительные белки. Это на длительный
период (7-21 дней) может понизить работоспособность спортсменов без возвращения к исходному уровню.
К положительным эффектам гликолитической тренировки относят:
повышение мышечной силы, увеличение буферной емкости мышц,
улучшение психологической устойчивости.
Однако следует учитывать, что:
—существуют более эффективные методы силовой подготовки;
—буферная емкость мышц определяется в основном аэробными способностями (в частности, быстрых МВ) и степенью
гипертрофии мышц, поэтому применение гликолитической
тренировки для повышения буферной емкости мышц не эф
фективно;
—в психологическом плане умение «терпеть» на дистанции
в значительной степени определяется врожденными чертами
личности, а польза от столь сильного воздействия на психику
подростков не является очевидной.
Если бег выполняется с «гликолитической» скоростью, но не
продолжается до предельной степени утомления, то такая нагрузка будет
иметь «аэробный» или «технический» эффект, но не «гликолитический»!
Это простое и хорошо известное правило часто игнорируется при
исследовании объемов тренировочной нагрузки. В результате в данных и
выводах таких «научных» исследований реальные объемы работы
гликолитической направленности оказываются завышенными в несколько
раз. На этом, на наш взгляд, «сгорело» много поколений российских
бегунов, чьи тренеры некритически отнеслись к таким рекомендациям.
На практике действительно «гликолитических» тренировок (см. выше)
может быть 2-3 за весь макроцикл с интервалом 7-10 дней на этапе,
непосредственно предшествующем основ309
ным соревнованиям, да и то только в том случае, если по какимто причинам нет возможности выступить в неосновных
соревнованиях или провести 2-3 «прикидки».
VII принцип. Обязательное планирование разгрузочных микроциклов, заполняемых спринтерскими, скоростно-силовыми и силовыми
видами тренировки высокой интенсивности, но небольшого объема.
Соблюдение этого принципа является профилактической
мерой против возможного исчерпания ресурсов гормональной
системы под воздействием объемной тренировки.
В тренировке юных бегунов целесообразно каждый третий
микроцикл делать разгрузочным. В рамках этого микроцикла
практически полный отдых (по крайней мере, психологический)
должен длиться не менее 5 дней,
Особенно это важно на этапе «объемной» тренировки.
На практике же в погоне за «объемом» именно в этот период
рассматриваемый принцип чаще всего нарушается.
VIII принцип. Преобладание на базовых этапах подготовки чередующихся узконаправленных тренировочных занятий в рамках микроциклов.
Однонаправленные занятия с целью улучшения физической
подготовленности более эффективны по сравнению с комплексными занятиями.
В рамках микроцикла необходимо как можно дальше разводить во времени тренировочные занятия аэробного и силового
характера (если в них планируется развивающая величина нагрузки)
(см. рис. 35, 36). Это требование объясняется тем, что синтез
сократительного белка после силовой тренировки требует
функционирования определенного гормонального «ансамбля» и
высокой концентрации свободных аминокислот в крови. Однако
эти условия нарушаются, если одновременно выполняется
объемная аэробная тренировка. Кроме того, силовая или
скоростно-силовая тренировка (также, как объемная аэробная)
сопровождается выраженным катаболическим эффектом.
Проведение на следующий день объемной аэробной тренировки
«блокирует» процессы восстановительного синтеза
сократительных элементов мышц.
В результате получаем .хорошо прогнозируемый эффект —
«ни выносливости, ни силы».
310
Комплексные, или «вариативные», тренировки наиболее полезны для
целей психологического «переключения», совершенствования техники,
поддержания, но не развития физических кондиций.
Это замечание не относится к случаям, когда используются
вариативные средства одной физиологической направленности,
например аэробной или скоростно-силовой [Платонов В.П., 1984].
Так если в одной тренировке использовать любое сочетание средств 17, описанных в IV принципе, то это — однонаправленная тренировка,
несмотря на то, что в ней могут соседствовать бег с соревновательной
скоростью по дорожке в шиповках, интервальный спринт и кросс по
сильнопересеченной местности.
Изложенные «принципы» прошли апробацию на практике. Кроме того,
они имеют под собой физиологические и биохимические основания.
Поэтому в своем большинстве могут быть применимы и в других
циклических видах спорта.
8.3. Заключение
Анализ литературных источников позволяет выделить три подхода,
которые могут быть положены в основу разработки принципов
планирования тренировочных программ спортсменов.
1. Тщательное изучение тренировки выдающихся спортсменов и
взглядов известных тренеров с целью выявления общих
закономерностей спортивной тренировки.
Как нам кажется, этот подход используется наиболее часто и во многих
случаях себя оправдал. Однако универсальным его назвать нельзя, так как
иногда чрезвычайно сложно выявить общие тенденции в подготовке
выдающихся спортсменов, показывающих одинаковые результаты. Так,
например, в беге на выносливость почти в одно и то же время (60-е годы)
показывали высокие результаты представители новозеландской «школы»,
характеризуемой
небольшими
объемами,
очень
длинным
соревновательным периодом, высокой долей силовой подготовки в
«специфических» упражнениях и объемами бега как с соревновательной
скоростью по дорожке, так и по сильнопересеченной местности;
представители австралий311
ской «школы», характеризуемой средними или высокими объемами
бега, широким применением «небеговых» упражнений со штангой,
отсутствием малоинтенсивного бега, предпочтением тренировки на
местности тренировке на дорожке; американской «школы»,
характеризуемой высокой долей специфической работы на
дорожке, спринтерской подготовкой, отсутствием силовых
упражнений; английской «школы», характеризуемой традиционно
большими объемами медленного бега на местности, низкой долей
спринтерской и силовой подготовки.
Та же тенденция может быть прослежена и в настоящее время.
Например, достаточно большие различия могут быть обнаружены
в подготовке африканских бегунов (Эфиопия, Кения, Марокко),
португальских и итальянских, английских и финских. Более того,
даже в рамках одной «системы» может существовать значительная
разница во взглядах (например, в России). В связи с этим данный
подход не может быть признан основным при определении
принципов планирования подготовки бегунов.
2. Исследование эффективности различных вариантов тренировочных программ путем проведения сравнительных педагогических экспериментов и выявление на этой основе общих
принципов подготовки. Однако, как давно было показано,
число переменных, влияние которых необходимо изучить, при
организации естественного тренировочного процесса может
быть очень большим. В связи с этим число вариантов сочетаний разных значений переменных стремится к бесконечности. Следовательно, этот путь также не может быть основным,
так как он заведомо ведет в тупик из-за необозримого объема
экспериментальной работы.
3. Принципы планирования тренировки могут быть определены, исходя из известных биологических закономерностей
функционирования определенных белковых структур, определяющих рамки жизнедеятельности организма человека.
Используя этот подход, можно определить последовательность
в развитии различных физических качеств в многолетнем аспекте и
в рамках различных циклов подготовки, необходимую частоту
повторяемости тренировочных воздействий на ту или иную
морфоструктуру, длительность применения одних и тех же
способов воздействия, сопутствующие условия
312
тренировки (питание, восстановительные мероприятия и т.д.).
Следовательно, этот подход дает необходимые основания для
планирования тренировки. Особенно ценным является то, что на его
основе возможно создание имитационных математических моделей,
реализуемых на ЭВМ для быстрой проверки всех мыслимых способов
применения тренировочных воздействий без проведения трудоемких
педагогических экспериментов [Сарсания С.К., Селуянов В.Н., 1991;
Селуянов В.Н., 1992].
Однако этот подход имеет существенные ограничения. Во-первых, при
определении конкретных объемов тренировочных нагрузок, во-вторых, на
его основе сложно «просчитать» такие моменты, как необходимость
сочетания физической, технической, тактической и психологической
подготовки. В-третьих, в частности при спортивной подготовке детей,
существует много особенностей детского организма, значительно усложняющих «модель», кроме того, важно учитывать, что ведущим моментом в
подготовке юных спортсменов является не столько физическая подготовка
с целью достижения наивысших результатов, сколько педагогические,
психологические и медицинские аспекты формирования юного бегуна и
т.п. (однако этот подход, как нам представляется, наиболее продуктивен
при исследовании проблем локальной выносливости, когда число
факторов, которые должны быть внесены в модель, существенно
уменьшается).
В связи с этим при разработке принципов построения годичного
цикла подготовки в ЦВС, определении конкретных парциальных
объемов и разработке тренировочных микроциклов мы использовали
достоинства различных подходов, применимых, по нашему мнению, в
каждом отдельном случае. В результате такой организации исследования
стало возможным подойти к вопросу воспитания локальной выносливости
с различных позиций и сделать суждения относительно основных
компонентов целостного тренировочного процесса, учет которых, на
наш взгляд, может помочь в организации нового этапа исследований, а
тренерам-практикам дать некоторые ориентиры в совершенствовании
индивидуальной подготовки их учеников.
313