Во время физических упражнений спортсмен последовательно проходит все перечисленные метаболические процессы. В начале занятий в ходе анаэробного метаболизма, обусловленного кислородным дефицитом, производится АТФ. По мере учащения дыхания и сердцебиения в организм поступает больше кислорода, и до достижения лактатного порога за выработку энергии отвечает аэробный метаболизм.
Лактатный порог
Лактат, или молочная кислота, – это уникальный продукт метаболизма, вырабатываемый в процессе нагрузок. Он отражает уровень тренированности организма. В состоянии покоя уровень молочной кислоты составляет 1 ммоль/л. Во время активных действий мышцы используют глюкозу в качестве источника энергии. Как вам уже известно, молекула глюкозы преобразуется в молекулу пировиноградной кислоты, которая в сочетании с кислородом служит источником энергии в форме АТФ.
Чем выше интенсивность упражнений, тем меньше кислорода, и в этих условиях пировиноградная кислота расщепляется на молочную кислоту и ионы водорода, которые повышают уровень кислотности в мышцах. Поначалу организм способен противодействовать этому процессу, предотвращая накопление молочной кислоты и ионов водорода и быстрое наступление усталости. Однако по мере увеличения интенсивности нагрузки сопротивляемость организма кислотности падает, в результате чего происходит повышение концентрации молочной кислоты в крови. Момент, называемый лактатным порогом, наступает, когда уровень молочной кислоты в крови достигает 4 ммоль/л и появляется прекрасно знакомое всем жжение в мускулах и усталость. Хотя повышение кислотности обусловлено именно увеличением числа ионов водорода, порог называется лактатным, поскольку в лаборатории в ходе теста на нагрузку измеряется именно уровень лактата.
Многие любят тренироваться именно «на пороге», поскольку он задает подходящую максимальную скорость, которую спортсмены, занимающиеся упражнениями на выносливость, могут поддерживать длительное время (обычно больше 20–30 минут, его полезно знать, чтобы определить свой порог, не тратя деньги на лабораторный тест на нагрузку). Тренировки, специально разработанные для повышения лактатного порога, помогут значительно улучшить финишное время. Он также считается одним из лучших показателей выносливости. Как правило, спортсмены, чей лактатный порог проявляется на более высокой скорости, будут быстрее в соревновании на выносливость, поскольку для них характерен более высокий уровень толерантности к накоплению ионов водорода и отсрочка усталости. Следовательно, тренировки «на пороге» практически всегда улучшают результативность в беге в случае спортивных мероприятий на выносливость.
Питание энергетических систем организма
Те или иные вещества преобразуются в АТФ в зависимости от интенсивности и продолжительности физической активности. Углеводы выступают основным источником энергии при умеренных и высоких нагрузках, жиры – при невысоких. Последние служат хорошим источником энергии при тренировках выносливости, поскольку способны с участием кислорода продуцировать энергию на протяжении нескольких часов или даже дней, но совершенно не подходят для высокоинтенсивных нагрузок, например спринтовых интервалов, или даже сохранения темпа бега, который ниже лактатного порога.
Итак, говоря в общем, по мере увеличения интенсивности нагрузок в дело вступает углеводный метаболизм. Он намного эффективнее жирового, но обеспечивает ограниченные запасы энергии. Накопленные углеводы (а именно гликоген) могут питать человека около 2 часов при умеренных или высокоинтенсивных тренировках. После этого запасы гликогена истощаются, и, если в организм не поступает свежее «топливо», появляется чувство слабости. Спортсмен может дольше продолжать умеренные либо высокоинтенсивные тренировки за счет пополнения углеводных запасов во время упражнений. Вот почему при умеренной физической активности продолжительностью более нескольких часов так важно употреблять в пищу легкоусвояемые углеводы. Если вы не обеспечите их должное поступление, вам придется снизить интенсивность движений и перейти на жировой метаболизм для их подпитывания.
Если нагрузки становятся интенсивными, эффективность углеводного метаболизма заметно снижается, и начинает работать анаэробный метаболизм. Дело в том, что организм не в состоянии быстро забирать и распределять кислород, и это мешает ему задействовать жировой или углеводный метаболизм. Углеводы могут дать почти в 20 раз больше энергии в форме АТФ на грамм веса, когда их метаболизм происходит с участием кислорода, по сравнению с условиями кислородного голодания, которые возникают во время приложения существенных усилий (например, в процессе спринтерского бега).
При надлежащих тренировках все энергетические системы адаптируются, становятся эффективнее и обеспечивают более длительные тренировки с высокой интенсивностью.
Типы мышечных волокон
Скелетные мышцы состоят из отдельных волокон, называемых миоцитами. Каждый миоцит включает множество миофибрилл, представляющих собой нити протеинов (актина и миозина), которые обладают способностью соединяться друг с другом и растягиваться. Благодаря их взаимодействию мышца укорачивается – этот процесс называется сокращением.
Существует общепринятое деление мышечных волокон на два основных типа: медленно сокращающиеся (тип I) и быстро сокращающиеся (тип II); последние принято подразделять на тип IIa и тип IIb. Они по-разному реагируют на тренировки и физическую активность, и каждый тип волокон обладает уникальной способностью сокращаться определенным образом. Человеческая мускулатура содержит генетически предопределенное сочетание медленных и быстрых волокон.
В среднем в большинстве мышц, используемых для движения, медленно и быстро сокращающихся волокон содержится примерно поровну.
Медленно сокращающиеся волокна (тип I)
Медленно сокращающиеся волокна более эффективно используют кислород для выработки энергии (АТФ) при беспрерывных продолжительных мышечных сокращениях. Они разогреваются дольше, чем быстро сокращающиеся волокна, но могут работать продолжительнее, прежде чем устанут, и поэтому весьма полезны для спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость.
Быстро сокращающиеся волокна (тип II)
Поскольку быстро сокращающиеся волокна используют анаэробный метаболизм для выработки энергии, им куда лучше удается обеспечивать короткие всплески силы и скорости, чем медленным. Но волокна типа II быстрее утомляются. Они производят примерно тот же объем работы за одно сокращение, что и медленные волокна, просто делают это быстрее. Отсюда и их название. Наличие большего числа быстро сокращающихся волокон является преимуществом в спринте и силовых видах спорта, где требуется взрывная сила.
Типы мышечных волокон и спортивная производительность
Свойственное нам преобладание определенного типа мышечных волокон может оказать влияние на врожденную склонность к тому или иному виду спорту, а также на нашу скорость и силу. Так обычно бывает с элитными спортсменами, которые занимаются спортом, соответствующим генетически обусловленной структуре их тела. Известно, что спринтеры имеют около 80 % быстро сокращающихся, а марафонцы – около 80 % медленно сокращающихся волокон.
Отсюда вытекает закономерный вопрос: можно ли изменить их соотношение, чтобы оно отвечало требованиям выбранного вида спорта? Может ли пловец на дистанции в 50 м вольным стилем ничем не уступать пловцу, участвующему в заплывах на выносливость в открытой воде? Этот вопрос пока еще остается предметом масштабных исследований, и до сих пор однозначного ответа на него не существует. Имеются доказательства того, что благодаря тренировкам скелетные мышцы могут преобразовать волокна из «быстрых» в «медленные», но для подтверждения необходимы дальнейшие лабораторные наблюдения и эксперименты.
Состав тела
В спортивном питании гораздо полезнее учитывать состав тела, нежели только его массу. Человеческий организм состоит из самых разнообразных компонентов. Тощие ткани, такие как мышцы, кости и органы, метаболически активны, а жировые ткани – нет.
В совокупности жировая и безжировая (тощая) масса составляют общую массу тела человека. Однако, планируя спортивное питание, нужно учитывать пропорциональное соотношение этих компонентов – состав тела. Любые весы покажут вашу массу, но не то, сколько ее килограммов приходится на жир, а сколько – на мышцы. Вот почему индекс массы тела (ИМТ) в последнее время подвергается пересмотру. Например, 103-килограммовый регбист ростом 1,83 м имеет ИМТ, равный 30. По всем стандартным таблицам с таким индексом его следовало бы причислить к категории тучных людей. Но если мы посмотрим на состав тела спортсмена, то увидим, что доля жировой ткани составляет 12 %, а это более чем приемлемо для спортсмена-мужчины.
