Развитие процессов утомления и восстановления при выполнении подтягиваний.

 

Проблемы, связанные с поставкой и расходом энергии для мышечной деятельности во время выполнения подтягиваний являются ключевыми в деле достижения максимального результата. Попробуем разобраться в роли различных механизмов энергообеспечения, задействованных при выполнении подтягиваний, для чего рассмотрим развитие процессов утомления и восстановления при выполнении подтягиваний.

Вид кривой развития утомления в конечном счёте определяется балансом расхода и восстановления энергии в ходе подтягиваний. Рассмотрим энергетический баланс процесса выполнения подтягиваний более подробно.

До выполнения упражнения спортсмен обладает определённым энергетическим потенциалом. В процессе выполнения подтягиваний энергетический потенциал расходуется как на выполнение подъёмов-опусканий туловища, так и на удержание хвата, при этом статические и динамические способности мышц снижаются по мере его расходования. Досрочно подтягивание прекращается в двух случаях: во-первых, когда динамические силовые возможности спортсмена снижаются до такой степени, что спортсмен оказывается не в состоянии вытянуть очередное подтягивание, т.е. преодолеть свой собственный вес, и, во-вторых, если статические силовые способности спортсмена снижаются до такого уровня, что он оказывается не в состоянии с помощью хвата удержать свой вес.

Таким образом, собственный вес спортсмена является тем порогом, ниже которого статические и динамические способности опуститься не могут, Разницу между силовыми способностями мышц, выполняющих подтягивание, и собственным весом спортсмена будем называть резервом силы, причём из практических соображений будем различать резерв динамической силы и резерв статической силы.

Понятие резерва силы для подтягиваний на перекладине поясним на примере. Допустим, что спортсмен будет подтягиваться по одному разу, постепенно увеличивая вес отягощения (в качестве которого можно использовать диски от штанги, гантели и т.п.). Резерв динамической силы будет определяется величиной максимального дополнительного к собственному весу спортсмена груза, с которым он ещё может выполнить одно подтягивание. Если точно так же постепенно увеличивать вес отягощения, выполняя вис в исходном положении, то величина максимального дополнительного груза, при котором спортсмен в состоянии удерживать хват в течение, допустим, 10 секунд и будет резервом статической силы. Понятно, что резерв статической силы будет не меньше резерва динамической силы, т.к. в противном случае подтягивание становится невозможным.

Поскольку сила – это одно из проявлений энергетических возможностей организма, то изменение силовых способностей мышц в процессе подтягиваний отражают изменения их энергетического потенциала.

В процессе подтягиваний происходит уменьшение резерва как динамической, так и статической силы вплоть до порогового значения. При этом если порога сначала достигает статическая сила (резерв статической силы становится равным нулю), продолжение подтягиваний становится невозможным по причине срыва с перекладины. Если же до порогового уровня первой опускается динамическая сила (резерв динамической силы равен нулю), подтягивание может продолжаться при условии ресинтеза АТФ в фазе отдыха до уровня, достаточного для того, чтобы обеспечить хотя бы одно – очередное – подтягивание.

Схематично процесс снижения резервов статической и динамической силы представлен на рисунке 2.10. При построении представленных зависимостей были использованы те же данные покадровой обработки реальных видеозаписей процесса подтягиваний, что и при построении графиков рисунка 1.12.

Более детальная, хотя и идеализированная (не основанная на реальном событии) картина процессов утомления и восстановления при выполнении подтягиваний изображена на рисунке 2.11. Жёлтым цветом выделена «мёртвая зона», т.е. такой промежуток времени, в течение которого спортсмен не должен начинать очередное подтягивание, так как его силовые возможности находятся ниже порогового значения. Чем тяжелее далось спортсмену последнее подтягивание, чем больше сил затратил он в фазе подъёма туловища, тем больше времени потребуется на восстановление силовых возможностей до порогового уровня и тем продолжительнее будет «мёртвая зона».

Критическое время tкр – это промежуток времени, в течение которого спортсмен подтягивается без захода в «мёртвую зону», т.е. такой период времени от начала подтягиваний, в течение которого спортсмен при желании ещё может выполнить

 

 

 

Рисунок 2.10 Изменение резервов динамической и статической силы в процессе выполнения подтягиваний.

а) спортсмен прекращает выполнение упражнения, так как закончилось отведённое на это время (результат в первую очередь определяется темпом выполнения подтягиваний).

б) спортсмен прекращает выполнение упражнения, так как поползли кисти (результат в первую очередь определяется уровнем развития статической выносливости).

в) спортсмен прекращает выполнение упражнения, так как не может вытянуть очередное подтягивание (результат в первую очередь определяется уровнем развития динамической выносливости).

 

 

Рисунок 2.11 Условная схема процессов расходования и восстановления энергетических резервов организма спортсмена при выполнении подтягиваний.

 

 

1 Первая минута работы. При выполнении подъёма-опускания туловища расходуется энергия, следовательно, к моменту прихода в ИП после выполнения очередного подтягивания будет израсходована некоторая часть энергетического потенциала мышц, а значит резерв динамической силы немного уменьшится. Причём величина этого уменьшения зависит от длительности фазы подъёма. С одной стороны, чем длительнее подъём, тем больше времени проводит спортсмен в состоянии динамического виса на согнутых руках. Но с другой стороны, чем быстрее выполняется подъём туловища, тем больше тратится энергии на разгон тела, причём возрастает роль неэкономичных анаэробных источников энергообеспечения. Получается, что в некотором диапазоне скоростей движения в фазе подъёма туловища наблюдается минимальное снижение резерва силы, т.е. существует некая оптимальная скорость движения в фазе подъёма, при которой энергозатраты минимальны (более подробно этот вопрос будет обсуждаться позже).

На первой минуте подтягивание выполняется в относительно высоком темпе (обычно от 17 до 23 раз в минуту), паузы отдыха малы, так что спортсмен успевает сделать в висе только один вдох. Снабжение кислородом работающих мышц явно отстают от потребности в нём. Мышцы, выполняющие подъём туловища, работают в анаэробном режиме, причём если первые 3-4 подтягивания выполняются за счёт креатинфосфатного механизма энергообеспечения, то впоследствии обеспечение мышц энергией происходит при участии гликолитического механизма ресинтеза АТФ. Поддержание заданной мощности работы (выбранного темпа подтягиваний) производится как путём постепенного подключения новых двигательных единиц так и увеличения частоты импульсации мотонейронов.. В то время как одни гликолитические мышечные волокна, закисляясь, снижают мощность работы, вместо них к работе подключаются другие, имеющие более высокий порог включения. Первые 30 секунд (примерно 9-10 подтягиваний) спортсмен выполняет подтягивания практически без снижения темпа, затем происходит его плавное уменьшение за счёт некоторого затягивания паузы отдыха, во время которой по-прежнему делается только один, но более глубокий, вдох.

Во время отдыха в висе в исходном положении происходит частичное восстановление запасов АТФ, причём степень этого восстановления зависит от длительности фазы отдыха: чем она больше, тем более полно происходит восстановление запасов АТФ. В любом случае, скорость восстановления энергетического потенциала мышц ниже, чем скорость его расходования, поэтому в процессе подтягиваний происходит неуклонное - от цикла к циклу - снижение резерва динамической силы.

Поскольку хват при выполнении подтягиваний поддерживается непрерывно и для мышц, работающих в статическом режиме, отсутствует фаза явного отдыха, в процессе подтягиваний происходит постепенное снижение резерва статической силы. Конечно, скорость снижения резерва статической силы имеет колебания в зависимости от степени напряжения статически работающих мышц. Так, скорость снижения резерва выше в те моменты времени, когда увеличивается сила, действующая на мышцы-сгибатели пальцев, например, в момент разгона тела в фазе подъёма и при гашении остаточной скорости тела в момент прихода в исходное положение. Возможно, что некоторые спортсмены, обладающие способностью быстрого переключения мышц из напряжённого состояния в расслабленное и обратно, успевают частично восстановить энергопотенциал мышц-сгибателей пальцев, полностью расслабив их на начальном участке фазы опускания в вис, но в любом случае кривая изменения резерва статической силы в ходе выполнения подтягиваний имеет ниспадающий характер.

 

2 Вторая минута работы. Примерно через 60-80 секунд работы спортсмен ломает ритм выполнения подтягиваний, останавливаясь в висе в исходном положении, чтобы сделать несколько дополнительных вдохов. Наступает момент, когда все гликолитические мышечные волокна задействованы в работе и испытывают закисление различной степени тяжести. Образующаяся в процессе анаэробного расщепления мышечного гликогена молочная кислота скапливается внутри сокращающихся мышечных клеток, что ведёт к сдвигу их активной реакции в кислую сторону. В результате этого происходит угнетение активности ключевых гликолитических ферментов мышечных клеток и – по принципу отрицательной обратной связи - снижается скорость гликолиза и количество молекул АТФ, образующихся в единицу времени за счёт гликолитической системы энергообеспечения. Когда мощность работы мышц снижается настолько, что возникает угроза «зависания «в верхней части траектории движения, спортсмен - чтобы отвести эту угрозу - вынужден перейти от подтягиваний в режиме «один цикл подтягиваний на один цикл дыхания» к подтягиваниям в режиме «один цикл подтягиваний на два цикла дыхания». Затягивание паузы отдыха приводит к возрастанию роли аэробного механизма ресинтеза АТФ.

Мощность аэробной системы энергообеспечения примерно в полтора раза ниже, чем у гликолитической, поэтому для ресинтеза одного и того же количества молекул АТФ потребуется больше времени и, кроме того, необходимо наличие достаточного количества кислорода. Отсюда и следует прогрессирующее увеличение времени виса в ИП в ходе выполнения подтягиваний с соответствующим увеличением глубины и частоты дыхания. На второй минуте работы спортсмен ещё может (при необходимости) выполнить два подтягивания, разделённые короткой (1 вдох) паузой отдыха, но в связи с прогрессирующим развитием утомления пользуются этой возможностью всё реже и реже.

Снижение резерва динамической силы приводит к тому, что с каждым подтягиванием вес тела для динамически работающих мышц становится относительно всё более тяжёлой нагрузкой. Так, если спортсмен весом 60 кг до выполнения подтягиваний был способен один раз подтянуться с грузом 50 кг (резерв динамической силы составлял 50 кг), а после выполнения 30 подтягиваний он смог подтянуться с грузом только 10 кг (резерв динамической силы снизился до 10 кг), то можно сказать, что нагрузка для мышц после 30 подтягиваний увеличилась с 6/11 до 6/7 (т.е. с 55% до 86%) от максимальной величины. Для мышц справедливо следующее правило: чем больше величина нагрузки, тем ниже скорость сокращения мышцы. Поэтому по мере снижения резерва силы неизбежно уменьшается скорость подъёма и, соответственно, увеличивается время подъёма, что, в свою очередь, увеличивает время нахождения спортсмена в состоянии энергоёмкого «скользящего» виса на согнутых руках. Таким образом, скорость снижения резерва динамической силы увеличивается в ходе выполнения подтягиваний. Именно для предотвращения лавинообразного нарастания утомления спортсмен затягивает фазу отдыха в висе при первых признаках прогрессирующего утомления. Увеличение интенсивности дыхания свидетельствует о всё большем включении в процесс ресинтеза АТФ аэробного механизма энергообеспечения.

Резерв статической силы на второй минуте выполнения подтягиваний также продолжает снижаться, но характер его снижения соответствует характеру снижения резерва динамической силы только в том случае, если спортсмен своевременно снижает темп выполнения подтягиваний при появлении признаков утомления. Если этого не происходит, в мышцах сгибателях пальцев развивается некомпенсированное утомление, связанное с закислением гликолитически работающих мышц, происходящее на фоне ограничения кровотока и, следовательно, поступления переносимого кровью кислорода. Перераспределение кровотока в пользу интенсивно сокращающихся мышц, выполняющих сгибание локтевых и разгибание плечевых суставов, а также сдавливание кровеносных сосудов вследствие статического напряжения самих мышц-сгибателей пальцев затрудняет их кровоснабжение, а значит и доставку кислорода. Аэробный ресинтез АТФ в таких условиях не может обеспечить достаточное восстановление энергопотенциала мышц, они испытывают кислородный голод, полностью закисляются и снижают мощность работы, что выражается в ослаблении хвата и неспособности к перехватам. Таким образом, грамотное управление темпом подтягивания на второй минуте является ключевым моментом для спортсмена с точки зрения достижения им максимального результата.

Если на первой минуте спортсмен подтягивается в высоком темпе («на андреналине»), используя возможности мощных анаэробных систем энергообеспечени и поддерживает заданный темп, постепенно подключая к работе дополнительные двигательные единицы, а на третьей и четвёртой минутах подтягивание выполняется в основном за счёт окислительной системы энергообеспечения, то вторая минута – это переход от гликолиза к окислению. В тех случаях когда первоначально выбранный темп подтягиваний слишком высок для спортсмена и не снижается на второй минуте, окислительная система не справляется с количеством образовавшейся в результате гликолиза молочной кислоты, и подтягивание может захлебнуться. Если же на второй минуте - даже пусть с опозданием - спортсмен сбросит темп подтягиваний, увеличив паузу отдыха, результат как правило удаётся спасти. Ликвидировав последствия чрезмерно высокого темпа первой минуты путём его резкого снижения вплоть до 7-8 раз в минуту, спортсмен сможет безболезненно продолжить выполнение упражнения, в дальнейшем наверстав упущенное. В том случае, если выбранный темп подтягиваний и к концу второй минуты будет превышать возможности спортсмена, спасти результат будет уже значительно сложнее, так как на третьей минуте, скорее всего, поползут кисти.

 

3 Третья и четвёртая минуты работы. Необходимость выполнения максимального количества подтягиваний за ограниченное время не позволяет спортсмену делать такие паузы отдыха, которые позволяют полностью восстановить дыхание. Поэтому обычно подтягивание на третьей минуте выполняется в режиме «одно подтягивание на два цикла дыхания», причём для хорошо подготовленных спортсменов (с результатом 50 и более раз) данный режим может поддерживаться достаточно долго – вплоть до момента, когда спортсмены делают «финишное ускорение», увеличивая темп подтягиваний на последних секундах выполнения упражнения. Менее подготовленные спортсмены переходят на три цикла дыхания, по мере необходимости используя и более длительные интервалы отдыха. В принципе, темп подтягиваний на третьей и четвёртой минутах ограничивается мощностью окислительной системы энергообеспечения. То, что при подтягивании ни частота сердечных сокращений, ни минутный объём дыхания никогда не выходят на свои максимальные значения, означает, что возможности кровеносной и дыхательной не лимитируют темп подтягиваний. Ограничение, видимо, происходит на уровне процессов, происходящих в самих мышцах. Количество окислительных мышечных волокон, плотность расположения в них митохондрий – энергетических станций окислительной системы - вот факторы, которые ограничивают мощность окислительной системы энергообеспечения, а значит и темп подтягиваний на последних двух минутах выполнения упражнения. В качестве энергетического субстрата в аэробном режиме энергообеспечения, по-видимому, используется мышечный гликоген. В пользу этого предположения говорит тот факт, что спортсмены, подверженные предстартовому мандражу, выражающемся в длительном неконтролируемом беспорядочном сокращении мышц, как правило, показывали низкие для себя результаты. Снижение уровня гликогена в связи с длительным предстартовым возбуждением значительно снижает силовые возможности спортсменов в подтягивании, особенно это проявляется в их способности к длительному удержанию надёжного хвата.

Рано или поздно в процессе выполнения подтягиваний создаётся ситуация, когда после выполнения очередного подтягивания резерв динамической силы опускается ниже порогового значения, равного весу тела. Это означает, что если спортсмен попытается выполнить очередное подтягивание без отдыха, он либо «зависнет» в какой-либо точке траектории движения, либо даже не сможет выйти из положения виса. Поэтому теперь, после снижения резерва силы ниже порогового значения, спортсмен вынужден проводить в положении виса столько времени, сколько требуется для восстановления запасов АТФ для выполнения хотя бы одного – очередного - подтягивания. В связи с небольшой скоростью ресинтеза АТФ эти паузы отдыха становятся достаточно длительны и кратны трём и более циклам дыхания.

На утомление динамически работающих мышц накладывается утомление статически работающих мышц-сгибателей пальцев, резерв силы которых также неуклонно снижается. Затянутые паузы отдыха позволяют при необходимости поправить хват, создав более выгодные условия для сокращения мышц. Удачно выполненный перехват эквивалентен увеличению резерва статической силы, что и отражено на рисунках 2.10 и 2.11.

Если скорость восстановления энергопотенциала сокращающихся мышц выше скорости его расходования, или равна ему, то работа может продолжаться длительное время. Если выполняемая работа имеет такую мощность, что скорость расходования больше скорости восстановления, то предельное время такой работы ограничено [2]. В подтягивании это ограничение имеет место при невозможности развить мощность работы выше порогового уровня. Если руки ещё держат, спортсмен продолжает выполнять подтягивания при условии восстановления энергопотенциала мышц в паузе отдыха выше порогового уровня. Когда же руки ползут, следует серия перехватов, и если спортсмену не удаётся установить надёжный контакт с грифом, подтягивания заканчиваются либо по причине срыва во время попытки очередного перехвата либо по причине «зависания» на сползающих кистях.