Физическая работоспособность

Физическая работоспособность - это способность выполнять определенный вид мышечной работы. Она связана с наличием у человека определенных внутренних качеств или способностей (потенций), реализация которых позволяет успешно осуществлять заданные действия. Наиболее ярко и полно работоспособность проявляется в условиях спортивных соревнований. Спортсмену, для того чтобы добиться высоких результатов и победить в борьбе со столь же одаренными и работоспособными соперниками, необходимо овладеть всем арсеналом сложных двигательных навыков и в ходе многолетней подготовки достичь наивысшего уровня развития тех качеств, от которых зависит успех в избранном виде упражнений.

Среди факторов, определяющих физическую работоспособность человека, есть такие, проявление которых наблюдается во всех видах двигательной активности человека (основные) или же только в конкретном виде деятельности.

Мышечная сила и биоэнергетические возможности составляют группу факторов потенций; техника, тактика и психическая подготовка объединяются в группу факторов производительности, которые определяют степень реализации факторов потенций в конкретных условиях избранного вида деятельности. Рациональная техника выполнения упражнений позволяет в большей степени и более эффективно реализовывать силовые и скоростные возможности спортсмена.

Рис. 10. Факторы, определяющие спортивную работоспособность.

Совершенная тактика ведения соревновательной борьбы позволяет лучше реализовать силовые и биоэнергетические потенции в ходе спортивного соревнования или в его отдельных эпизодах.

Важная роль факторов производительности заключается в том, что в конкретных условиях избранного вида деятельности силовые и биоэнергетические потенции могут проявиться в полной мере. Эти потенции могут оказаться недоступными для использования, если человек не обладает необходимыми двигательными навыками или недостаточно мотивирован на выполнение поставленного задания.

В проявлениях мышечной силы и мощности (в теории и практике спорта эти физические качества обычно объединяются в понятии скоростно-силовой подготовленности спортсмена) определяющее значение имеют структурная организация и ферментативные свойства сократительных белков мышц. Величина усилия, развиваемого мышцей в процессе сокращения, пропорциональна числу поперечных соединений (спаек) между актиновыми и миозиновыми нитями в миофибриллах. Потенциально возможное число этих соединений, а, следовательно, и величина максимального проявления мышечной силы зависят от содержания актина и длины миозиновых нитей в пределах каждого саркомера, входящего в состав миофибриллы.

Длина саркомера или степень полимеризации миозина в толстых нитях миофибрилл — это генетически обусловленный фактор, т. е. не изменяется в процессе индивидуального развития и под влиянием тренировки, однако влияет на проявление двигательных качеств. Различные типы мышечных волокон имеют разную длину саркомера. Содержание в мышцах белка актина существенно изменяется в процессе индивидуального развития и при тренировке. Этот показатель обнаруживает выраженные различия в мышечных волокнах разного типа и в мышцах различного функционального профиля.

В произвольных движениях человека развитие мышечного усилия происходит вместе с изменением скорости сокращения, и общий результат суммирования этих свойств выражается уровнем развиваемой мощности, величина которой в скелетных мышцах зависит от АТФ-азной активности миозина, существенно различающейся в мышечных волокнах разного типа. В быстросокращающихся волокнах она более высокая по сравнению с медленно сокращающимися волокнами.

В скелетных мышцах человека быстро- и медленносокращающиеся волокна находятся в разных соотношениях. Изменение содержания отдельных типов волокон в различных мышцах непосредственно влияет на функциональные свойства мышц. Быстро- и медленносокращающиеся волокна входят в состав разных двигательных единиц, которые различаются по порогу раздражения. При низких частотах раздражения в упражнениях умеренной интенсивности в работу вовлекаются в основном медленные двигательные единицы. С ростом интенсивности упражнения, когда частота раздражения превышает пороговое значение для быстрых двигательных единиц, повышение производительности работы все больше зависит от участия быстросокращающихся мышечных волокон; чем больше процент быстросокращающихся мышечных волокон в составе скелетной мышцы, тем выше ее скоростно-силовые характеристики.

Наиболее важными факторами, лимитирующими физическую работоспособность человека, являются его биоэнергетические возможности, Выполнение любого вида работы связано с затратами энергии. Выше было показано, что образование энергии в организме человека при мышечной работе осуществляется аэробным или анаэробным путем.

В зависимости от природы происходящих при выполнении мышечной работы биоэнергетических процессов принято выделять три основные функциональные особенности человека, определяющие его физическую работоспособность:

алактатную анаэробную способность, связанную с процессами анаэробного расщепления АТФ и КрФ в работающих мышцах;
гликолитическую анаэробную способность, отражающую возможность усиления при работе анаэробного гликолитического процесса, в ходе которого происходит накопление молочной кислоты в организме;
аэробную способность, связанную с возможностью выполнения работы за счет усиления аэробных процессов в тканях при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода к работающим мышцам.

Метаболическая производительность каждого из отмеченных выше источников энергии характеризуется такими количественными критериями, как мощность, емкость и эффективность.

Эти критерии могут быть представлены большим числом разнообразных биохимических показателей, часть из которых характеризует биохимические изменения в отдельных органах и тканях и поэтому имеет локальное значение, а другая часть — свойства и способности всего организма.

Аэробные и анаэробные биоэнергетические процессы заметно различаются по значениям мощности, емкости и эффективности. Наибольшая скорость энергопродукции, соответствующая максимальной мощности алактатного анаэробного процесса, достигается при выполнении упражнений продолжительностью до 10 с и составляет у высококвалифицированных спортсменов около 3000 Дж•кг-¹ • мин-¹. Максимальная скорость гликолитического анаэробного процесса достигается при выполнении упражнений, предельная длительность которых около 30 с, и составляет 2400 Дж • кг'¹ • мин¹. Максимальная мощность аэробного процесса достигается в упражнениях, предельная длительность которых не менее 2—3 мин, и составляет 1200 Дж – кг-¹ • мин-¹ (при среднем значении максимального потребления кислорода 60 мл • кг-¹ • мин-¹). Таким образом, значения максимальной мощности аэробного гликолитического и алактатного процессов соотносятся как 1:2:3.

Мощность гликолитического и алактатного анаэробных процессов быстро снижается с увеличением длительности упражнения. Связано это с относительно небольшими значениями их энергетической емкости. Аэробный процесс по емкости во много раз превосходит алактатный и гликолитический анаэробные процессы, так как энергетические субстраты для процессов окисления в митохондриях скелетных мышц включают не только внутримышечные запасы углеводов и жиров, но и глюкозу, жирные кислоты и глицерин крови, запасы гликогена в печени и резервные жиры различных тканей организма. Если оценивать емкость биоэнергетических процессов по продолжительности работы, в ходе которой может поддерживаться максимальная скорость энергопродукции, то емкость аэробного процесса окажется в 10 раз больше емкости анаэробного гликолиза и в 100 раз больше емкости алактатного анаэробного процесса.

Столь заметные различия отмечаются и в показателях эффективности для аэробных и анаэробных биоэнергетических процессов. Наибольшая эффективность преобразования энергии, достигающая 80 %, установлена для алактатного анаэробного процесса, наименьшая (около 14 %) — в анаэробном гликолизе; в аэробном процессе метаболическая эффективность составляет примерно 60 %.

В каждом виде спорта существуют свои "ведущие" биоэнергетические факторы, которые оказывают определяющее влияние на уровень спортивных достижений. Так, результаты в плавании, беге на длинные дистанции и в лыжных гонках зависят главным образом от аэробной мощности, аэробной емкости и гликолитической анаэробной емкости. В скоростном беге на коньках - от аэробной эффективности и гликолитической анаэробной емкости, в плавании - от аэробной и алактатной анаэробной мощности, в баскетболе - от гликолитической анаэробной емкости и аэробной эффективности.

Самые высокие показатели максимальной аэробной мощности и емкости отмечаются у бегунов на длинные дистанции, лыжников-гонщиков, конькобежцев, велосипедистов-шоссейников и др. Наибольшую алактатную анаэробную мощность демонстрируют бегуны на короткие дистанции, хоккеисты и велогонщики-трековики, а гликолитическую анаэробную мощность — велогонщики-трековики, бегуны на средние дистанции, хоккеисты и ватерполисты. Самую большую алактатную анаэробную емкость демонстрируют бегуны на короткие дистанции, баскетболисты и борцы, а гликолитическую анаэробную емкость — бегуны на средние дистанции, велогонщики-трековики и хоккеисты.

Влияние биоэнергетических факторов на уровень спортивных достижений изменяется в зависимости от мощности и продолжительности упражнения. Это видно из диаграмм корреляций показателей максимального потребления кислорода и максимального О₂-долга с результатами спортивных достижений на различных дистанциях бега. Наибольшая корреляция показателя максимальной аэробной мощности на спортивные достижения в беге наблюдается на дистанциях 5 и 10 км. Показатель максимальной анаэробной емкости, наоборот, обнаруживает высокую корреляцию со спортивными достижениями на коротких и средних дистанциях бега.