Усиление интенсивности физической нагрузки требует более быстрого поступления кислорода и глюкозы в мышцы. Поэтому скорость кровотока может увеличиться в 20 раз по сравнению с уровнем покоя за счет местного расширения кровеносных сосудов, а минутный объем дыхания и частота сердечных сокращений – в 2-3 раза.
При возрастании и интенсивности физической работы предел устойчивого состояния работоспособности может быть преодолен на незначительное время за счет дополнительного расщепления гликогена в реакции анаэробного гликолиза, т.е. за счет преимущественного использования внутримышечных энергетических резервов.
Максимальная мощность анаэробной гликолитической производительности достигается к 30-35 секунде от начала работы в этом режиме и не может продолжаться более 4 минут. Существенное значение для проявления гликолитической анаэробной способности имеет уровень тканевой адаптации к происходящим при этом резким ацидотическим изменениям (сдвигу кислотно-щелочного равновесия внутренней среды организма в кислую сторону из-за повышающейся концентрации молочной кислоты).
Здесь особо выделяется фактор психической устойчивости, который позволяет при напряженной мышечной деятельности преодолевать возникающие при утомлении болезненные ощущения и продолжать выполнять работу, несмотря на усиливающееся стремление прекратить ее.
При выполнении кратковременных мощных спуртов, рывков, прыжков, серий ударов, т.е. в скоростно-силовых упражнениях максимальной мощности, ресинтез АТФ осуществляется за счет анаэробного гидролиза креатинфосфата, уровень концентрации которого в мышцах быстро снижается и практически через 20 секунд доходит до физиологического предела. Достижение максимума анаэробной алактатной производительности происходит к 5-б-й секунде работы, а уровень 80-90 % от максимального достигается уже на 1-2 -и секунде при работе максимальной мощности.
Интенсивная мышечная деятельность в анаэробном режиме приводит к исчерпанию внутримышечных энергетических ресурсов, и организм работает при этом как бы в "долг". Восстановление израсходованных энергетических субстратов может происходить уже в ходе самой работы при кратковременном снижении ее интенсивности, или по окончании упражнения. Потребление кислорода при этом приблизительно соответствует тому количеству энергии, которое было преобразовано анаэробным путем в начале или во время мышечной деятельности и не компенсировалось за счет аэробных источников энергии. Возникающий таким образом "кислородный долг" может достигать 4 литров за счет анаэробного гидролиза креатинфосфата, и до 20 литров – за счет образования энергии путем гликолиза.
Полностью компенсация кислородной задолженности после интенсивных упражнений скоростно-силового характера осуществляется в период отдыха. Креатинфосфатная (алактатная) ее фракция восстанавливается в течение 1-3 минут, а гликолитическая (лактатная), связанная с окислением образовавшейся в мышцах молочной кислоты, может затягиваться до 30 и более минут после предельной работы.
Одним из важнейших из всех рассмотренных параметров биоэнегетиических механизмов является показатель мощности аэробных механизмов – показатель МПК, который в значительной мере определяет общую физическую работоспособность. Вклад этого показателя в специальную физическую работоспособность в циклических видах спорта, в дистанциях, начиная со средних дистанций, составляет от 50 до 95 %, в игровых видах спорта и единоборствах – от 50 до 60 % и более. По крайней мере, во всех видах спорта, по мнению А.А. Гуминского (1976) величина МПК определяет так называемую "общую тренировочную работоспособность".
Если рассматривать весьма сложную систему кислородного обеспечения организма (Кучкин, 1980), то ее полезный приспособительный результата – МПК – подчиняется количественным взаимосвязям, подчиняющимся принципу Фика (МОК = МПК/АВР О;), из которого МПК = МОК х АВР. Движение атмосферного кислорода в организме от легких до тканей определяет участие в кислородном транспорте следующих систем организма:
–система внешнего дыхания (вентиляция),
– система крови,
– сердечно-сосудистая система (циркуляция),
– система утилизации организмом кислорода.
Повышение аэробной производительности (АП) в первую очередь связано с повышением производительности систем вентиляции, циркуляции и утилизации, правда, их включение идет не параллельно и постепенно всех разом, а гетерохронно: на начальном этапе адаптации преимущественно система вентиляции, затем циркуляция и на этапе высшего спортивного мастерства – система утилизации (Кучкин, 1983, 1986, 1999).
Общий размер прироста аэробной производительности разными авторами определяется от 20 до 100 %, однако исследования в лаборатории физиологии ВГАФК (Кучкин, 1980, 1986) показали, что общий размер прироста показателя относительного МПК составляет в среднем 1/3 от исходного (генетически детерминированного уровня) – т.е. около 35 %. Причем на этапе начальной подготовки прирост МПК наиболее ощутим и составляет до 20 % (половину от общего прироста), на этапе спортивного совершенствования (П этап адаптации) прирост МПК/вес замедляется и составляет около 10 %, а на этапе высшего спортивного мастерства (Ш этап адаптации) прирост минимален – до 5-7%.
Таким образом, начальный период адаптации является наиболее благоприятным для тренировки аэробных возможностей, а окончание этого этапа является ответственным за определение перспективности данного спортсмена в отношении аэробной работоспособности.
Большое значение для проявления выносливости имеют биоэнергетические процессы, протекающие в различных органах, тканях и организме в целом как в период физической нагрузки, так и в условиях восстановления.
По данным Б. Экблума и др (1967), объем процессов сгорания от общего расхода энергии при беге на коньках на дистанцию 500 м составляет 30 %, на 1500 м – 50 %, на 5000 м – 85 % и на, 10000 м – 93 %; процессов расщепления – на 70, 50, 15 и 7%. Соответственно изменяется и кислородный долг.
Важным источником повышения работоспособности в видах спорта на выносливость служит расширение способности тканей к утилизации кислорода. Установлено, что высшие спортивные достижения, связанные с максимальной выносливостью, могут быть показаны ори потреблении 02 до 80 мл на 1 кг веса в минуту и более. Эта суммарная цифра складывается из усвоения кислорода различными органами и тканями, которые обладают разной способностью к усвоению 02.
Выносливость в условиях длительной и напряженной заботы обеспечивается рядом компенсаторных механизмов на уровне внутри- и межмышечной координации. На первом уровне это, в частности, выражается в значительном увеличении амплитуды ЭМГ мышц при утомлении. Возрастание электрической активности (ЭА) мышц при утомлении объясняется тем, что сила сокращения каждой из активизированных двигательных единиц (ДЕ) снижается. Утомление локализуется главным образом в быстрых мышечных волокнах, в которых накапливается большое количество лактата. Вследствие этого для поддержания напряжения мышц на прежнем уровне в возбуждение вовлекается большее количество двигательных единиц (Tesch et al„ 1978; Maton, 1981; Верхошанский, 1988). Потенциал действующих и вновь мобилизованных ДЕ суммируется, и общий электрический эффект оказывается повышенным. Причем увеличение количества работающих ДЕ может привести к значительному увеличению общей ЭА только при наличии синхронизации разрядов мотонейронов.
При утомительных нагрузках, требующих значительных силовых напряжений, возможно перераспределение активности между группами ДЕ, в частности за счет изменения позы. Если в начале упражнения мышца работает как единое целое, то по ходу упражнения отмечается дифференциация в активности разных участков мышцы. Она работает в режиме взаимозамещаемости, что позволяет сохранять концентрацию возбуждения во времени и оптимальную длительность периодов активности и расслабления (Персон, 1969).
На уровне межмышечной регуляции напряженной двигательной деятельности компенсаторные реакции организма в связи с утомлением выражаются в перераспределении механической активности и изменении времени занятости в системе мышечных групп, задействованных в двигательном цикле. Так, в академической гребле наблюдалась большая вариативность в активности мышц, выражающаяся в перемещении максимума активности с одной группы мышц на другую (Лазарева, 1966; Моногаров, 1984).
Ограничение работоспособности в видах спорта, требующих выносливости, преимущественно связывается рабочей гипоксией мышц и как следствие с повышением уровня концентрации лактата и других продуктов анаэробного метаболизма в крови, что ведет к снижению сократительных свойств мышц (Margaria et а1., 1966 и др.).
Уровень выносливости весьма в большой степени зависит от функциональной устойчивости организма (Солопов и др., 2008, 2009, 2010; Горбанева и др., 2008; Солопов, Горбанева, 2010; Горбанева, Власов, 2011; Власов и др., 2011).
