Физиологическая характеристика стандартных циклических движений.

Стандартные (стереотипные) движения характеризуются сравнительным постоянством движений и их последовательностью, закрепленной в виде динамического стереотипа. Динамический стереотип - это функциональный комплекс нервных центров, благодаря которому формируется и закрепляется цепь условных и безусловных рефлексов, облегчающая последовательное выполнение одинаковых движений (циклические) или программы различных двигательных актов (ациклические).

Стандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов (1-2-1-2 и т.д.). Общность циклических движений заключается в том, что все фазы движений, существующие в одном цикле, присутствуют и в остальных, причем в той же последовательности. Роль физиологической основы циклических движений выполняет ритмический двигательный цепной рефлекс, имеющий, безусловно-рефлекторное происхождение и поддерживаемый автоматически.

 

По предельной длительности работы динамические циклические движения подразделяются на 4 зоны относительной мощности: максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную (табл. 1).

Таблица 1

Некоторые физиолого-биохимические характеристики работы различной мощности (интенсивности)

№ п/п	Показатели	Зоны мощности
макси-мальная	субмакси-мальная	большая	умеренная
1.	Продолжительность работы	До 20-30 с	От 20-30 с до 2-3 мин	От 3-5 до 30-40 мин	Больше 40 мин
2.	Общий расход энергии (ккал)	До 80	До 450	До 900	До 1000
3.	Минутный запрос О2 (л/мин)	До 40	До 25	5-7	3-4
4.	Рабочее потребление О2	6-13% от запроса	5-5,5 л/мин	5-5,5 л/мин	До 4 л/мин
5.	Относит. потребление О2 к О2-запросу, %	1/10	Около 1/3	Около 5/6	1/1
6.	Абсолютный кислородный долг, л	До 8	До 22-25	До 12-20	До 4
7.	Наличие устойчивого состояния	Отсутствует	По типу «Кажущегося»	Кажущееся	Истинное
8.	ЧСС, уд/мин	160-170 после работы	190-200 максимум	до 200	150-180
9.	Длительность восстановления	30-40 мин	1-2 часа	Несколько часов	2-3 суток
10.	Минутный объем дыхания, л/мин	До 30-40	До 120-140	140-160	150-180
11.	Источники энергии	АТФ, КрФ	АТФ, КрФ, гликолиз	Смешанный аэробно-анаэробный, гликолиз	Аэробный с окислением углеводов и жиров

 

Работа максимальной мощности относится к динамической циклической работе длительностью не более 30 с (например, легкоатлетический бег на 60, 100 и 200 м; плавание 25 и 50 м; велогонка на треке - гиты 200 и 500 м). Максимальная частота движений выполняется на 55-90% за счет энергии фосфатной системы - аденозинтрифосфата (АТФ) и креатинфосфата (КрФ), т.е. относится к анаэробным алактатным нагрузкам. Максимальный кислородный запрос удовлетворяется незначительно и не достигает предельной величины из-за кратковременности нагрузки.

После окончания работы обнаруживается повышение функциональной активности вегетативных систем. Если при пробегании 100 м за 12 с бегун успевает провентилировать всего 5-6 литров, то в первые минуты восстановительного периода легочная вентиляция возрастает до 60 – 70 л в мин. Частота дыхания по сравнению с покоем увеличивается в 4 – 5 раз. К концу дистанции частота сердечных сокращений возрастает до 160 уд/мин, а в первую минуту восстановления достигает 180 уд/мин и более.

Ведущие физиологические системы и механизмы, определяющие спортивный результат: центральнонервная регуляция мышечной деятельности (координация движений с проявлением большой мышечной мощности); функциональные свойства нервно-мышечного аппарата (скоростно-силовые), емкость и мощность фосфагенной энергетической системы рабочих мышц.

К основным механизмам утомления в зоне максимальной мощности следует отнести - исчерпание клеточных резервов макроэргов (АТФ, КрФ); уменьшение активности двигательных зон центральной нервной системы вследствие максимальной афферентной импульсации от проприорецепторов мышц.

Снижение физиологической лабильности (подвижности) моторных центров и развитие торможения в них происходят по причине мощной эфферентной импульсации к скелетным мышцам. Снижение сократительной способности мышечных волокон наступает вследствие анаэробного характера их работы.

 

Работа субмаксимальной мощности относится к динамической циклической работе длительностью в пределах от 30 секунд до 5 минут. В этих временных рамках совершается легкоатлетический бег на дистанции 400, 800, 1000, 1500 м; плавание на 100, 200, 400 м; бег на коньках на 500, 1500 м; велогонки на 1000, 2000 м; гребля на 200, 500 м. Большая часть работы протекает в условиях близких к анаэробным. Удельный расход энергии довольно велик.

Для этих упражнений присущ преимущественно анаэробный характер энергообеспечения работающих мышц. Анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет 75-85 % за счет фосфатной и, в наибольшей мере, за счет гликолитической энергетических систем (гликолизу подвергается гликоген).

Длительность работы субмаксимальной мощности возрастает по сравнению с длительностью работы в зоне максимальной мощности, что объясняет причины большой напряженности функционирования многих систем организма. В физиологическом смысле это объясняется следующим:

а) работа выполняется на пределе работоспособности ЦНС и двигательного аппарата;

б) работа осуществляется на предельно доступной скорости врабатывания, оцениваемой по показателям дыхательной и сердечнососудистой систем;

в) работа протекает в условиях значительных сдвигов во внутренней среде организма ввиду максимальной мобилизации гликолитического механизма энергообеспечения, накопления молочной кислоты, снижения рН крови.

Кислородный запрос может достигать 25 л/мин. Максимальное рабочее потребление кислорода (до 5,0-5,5 л/мин) достигается в конце 3-5-минутного интервала времени, и образуется кислородный долг до 19-25 л (предельных для человека величин), составляя 55-85% кислородного запроса. К концу работы вентиляция легких достигает 120-140 л/мин, а частота сердечных сокращений выходит на уровень 190-200 уд/мин. Концентрация молочной кислоты возрастает в 15-20 раз от уровня покоя, достигая 200-280 мг на 100 мл крови, в результате щелочные резервы снижаются на 40-60%, а рН крови - до 7,0.

Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности являются: кислородтранспортные системы – кровь, кровообращение и дыхание, а также центральная нервная система, роль которой очень велика, так как она должна управлять движениями, осуществляемыми с очень высокой скорос­тью, в условиях недостаточного кислородного снабжения самих не­рвных центров.

Основные механизмы утомления при работе субмаксимальной интенсивности: лимит мощности тканевых буферных систем; угнетение деятельности нервных центров вследствие интенсивной афферентной импульсации с проприорецепторов скелетных мышц; длительное и сильное возбуждение нервных двигательных центров; дефицит кислорода; накопление молочной кислоты и продуктов обмена; снижение сократительной способности мышц.

 

Циклическая динамическая работа большой мощности совершается во временных пределах от 5 до 40 минут. К этой работе относятся следующие дистанции: легкоатлетический бег от 3 до 10 км, плавание на 800, 1500 м, бег на коньках на 5-10 км, велогонки от 10 до 20 км.

Это упражнения характеризуются преобладанием анаэробного компонента энергообеспечения работающих мышц. В общей стоимости энергопродукции работа выполняется на 60-70% преимущественно за счет гликолитической энергетической системы. В энергообеспечении этих упражнений значительная доля принадлежит окислительной (аэробной) энергетической системе.

О предельно доступной функциональной активности вегетативных систем организма свидетельствует рабочее потребление кислорода, достигающее 5-5,5 л/мин (т.е. максимальное потребление). Даже при предельном рабочем потреблении кислорода оказывается недостаточно для удовлетворения кислородного запроса, достигающего 6-7 л. Такое устойчивое рабочее потребление кислорода носит название в физиологии спорта «ложное, или кажущееся, устойчивое состояние». ЧСС достигает предельных величин - 200 уд/мин и более, ударный (систолический) объем крови возрастает до 180-200 мл, а минутный объем крови увеличивается до 32-40 л/мин.

Минутный объем дыхания во время работы поддерживается на уровне 120-140 л/мин. Кислородный долг достигает 12-20 л и более, а относительный кислородный долг достигает 20-50% от кислородного запроса. Содержание молочной кислоты в крови достигает 100-200 мг %, возрастая в 10 раз и более по сравнению с уровнем покоя, что приводит к снижению щелочных резервов крови на 40-50%. Величина рН достигает значений 7,2-7,0. Многообразные и существенные изменения гомеостаза обусловливают возникновение по ходу работы своеобразных состояний, получивших название «мертвой точки» и «второго дыхания». Общий расход энергии в зоне большой мощности достигает 900 ккал, а удельный - 0,5-0,4 ккал/с. Восстановительные процессы длятся несколько часов.

Ведущие физиологические системы и механизмы: емкость и мощность гликолитической энергетической системы рабочих мышц, функциональные свойства нервно-мышечного аппарата; кислородтранспортные возможности организма вообще и сердечнососудистой системы в частности; окислительные (аэробные) возможности мышц.

Факторы, лимитирующие работоспособность и вызывающие утомление при работе большой мощности: предел функциональных возможностей сердечнососудистой системы и всей системы транспорта кислорода, длительно действующая гипоксия, перенапряжение нейроэндокринной системы регуляции физиологических функций, угнетающее действие метаболических сдвигов во внутренней среде организма на ЦНС.

 

В зоне умеренной мощности выполняются такие виды мышечной деятельности спортивного характера, как марафонский бег, бег на сверхдлинные дистанции различной величины; сверхдлинные заплывы, лыжные гонки более чем на 10 км; велотуры и т.п., то есть спортивные упражнения циклического характера длительностью от 40 минут и более.

Мощность нагрузки такова, что энергообеспечение происходит за счет окислительных (аэробных процессов), связанных с непрерывным потреблением организмом и расходованием работающими мышцами кислорода. Для работы в зоне умеренной мощности характерной особенностью является почти полное равновесие между кислородным запросом и рабочим потреблением кислорода в течение всего времени работы - «истинное устойчивое состояние». Величина кислородного долга не более 4-5 л, что составляет не более 3-5% от суммарной величины кислородного запроса и не является фактором, лимитирующим работоспособность. ЧСС на протяжении нескольких часов поддерживается на уровне 150-180 уд/мин, при величине систолического объема в 120-150 мл минутный объем крови (МОК) достигает 20-25 л и более.

Минутное потребление кислорода достигает 3-4 л. Удельный расход энергии – около 0,3 ккал/с, а ее общий расход – до 10 000 ккал. Расход углеводов большой, содержание сахара в крови снижается со 100 мг % в покое до 40-50 мг % на финише марафонской дистанции. В качестве энергетического источника активно используются жиры. Восстановительный процесс продолжается не менее 2-3 суток до восстановления исходного уровня работоспособности.

Ведущие физиологические системы и механизмы: функциональные возможности кислородно-транспортной системы; аэробные возможности рабочих мышц.

Факторами, ограничивающими работоспособность, в этой зоне являются, ухудшение функциональной подвижности нервных центров, истощение резервов эндокринной системы; снижение энергетических запасов, потеря большого количества хлоридов, нарушение количественного соотношения ионов натрия, калия, кальция, что и отражается на состоянии скелетной мускулатуры и состоянии центральной нервной системы.