Тема 4. Адаптація до тренувальних навантажень

 

4.1.Основні поняття про адаптацію

 

Адаптація, adaptation – процес пристосування організму, популяції або іншої біологічної системи до умов функціонування, що змінюються.

У спорті поняття адаптації трактується як зміна стану функціональних систем організму з підвищенням зовнішніх дій для досягнення більш високого рівня результатів. Процеси адаптації виникають за певної інтенсивності та тривалості виконання тренувальних вправ [16]. Наслідком адаптації є реакція організму спортсмена на дію будь-якого фізичного навантаження.

Під фізичним навантаженням в теорії і практиці спортивного тренування розуміють будь-яку форму м’язової активності, що включає одноразове або повторне виконання певного типу фізичних вправ, під час яких в організмі виникають виражені функціональні (фізіологічні і біохімічні) зміни, що допомагають росту тренованості.

Поняття „фізичне навантаження” за своїм змістом ширше поняття „фізична вправа”. Фізичне навантаження включає в себе комплекс вправ, що призводять до адаптаційних змін в організмі. Ці зміни викликають певні фізіологічні та біохімічні зрушення в організмі, наслідком яких є підвищення рівня тренованості.

Адаптаційні зміни, що проходять в організмі підвищують здібність до виконання специфічних рухових завдань. Характер і ступінь цих змін залежить від інтенсивності і тривалості фізичних вправ, методики тренування і частоти тренувальних дій, а також від генетичних передумов і рівня попередньої активності людини.

Процес адаптації спеціалістами теорії і практики спорту розглядають з двох боків – спортивної педагогіки і біологічних закономірностей.

У спортивній педагогіці, зокрема в теорії спортивного тренування, процес адаптації розглядається з урахуванням динаміки приросту працездатності спортсмена як інтегрального показника функціональних пристосувань організму.

У той же час зрозуміло, що лише на основі біологічних закономірностей функціонування організму в зміні умов дій фізичних навантажень можна з’ясувати ефективні шляхи пристосування до цих навантажень, що дозволить реалізувати програму підготовки спортсменів для досягнення певних спортивних результатів.

Фізіологічна адаптація, в загальному вигляді, розуміється як сукупність фізіологічних реакцій, що лежать в основі пристосування організму до змін оточуючих умов і спрямованих на збереження відносної постійності його внутрішнього середовища – гомеостазу.

В залежності від характеру і часу пристосування реакцій організму виділяють термінову і довготривалу адаптацію.

Термінова адаптація – це безпосередня відповідь на одноразові дії фізичного навантаження. Реалізується вона на основі раніше сформованих фізіологічних і біохімічних механізмів і зводиться до змін енергетичного об’єму і функцій вегетативного його обслуговування.

Довготривала адаптація охоплює великий проміжок часу, розвивається поступово (на основі багаторазової реалізації термінової адаптації) як результат сумування слідів навантажень, що повторюються, пов’язаних з виникненням в організмі структурних і функціональних змін.

4.2 Фізіологічні механізми адаптації до навантажень

Адаптація спортсмена до фізичних навантажень здійснюється через пристосування різних систем організму до умов специфічної діяльності: серцево-судинної, дихальної, нервово-м’язової.

4.2.1  Адаптація серцево-судинної системи

Фізичні навантаження викликають в організмі зміни, проходить активна адаптація і перебудова різних органів і систем. Одну з головних ролей в пристосуванні організму до м’язової діяльності відіграє серцево-судинна система.

Фізичні навантаження призводять до змін основних показників функцій серцево-судинної системи.

М’язова робота призводить до змін серцевої діяльності, які здійснюються два етапи. Перший з них – це період впрацьовування, під час якого основні параметри кровообігу поступово змінюються від величини спокою до величини, що відповідає певному рівню навантаження. Тривалість цього етапу невелика (від 30 с до 2-2,5 хв.). Він в свою чергу поділяється на періоди стартової реакції і початкової стабілізації.

Другий етап – стійкий стан (steady state) характеризується встановленим режимом серцевої діяльності на певному рівні навантаження.

Реакція серцево-судинної системи на фізичне навантаження визначається в основному такими показниками гемодинаміки :

·     частотою серцевих скорочень;

·     ударним об’ємом серця;

·     артеріальним тиском;

·     хвилинним об’ємом серця;

·     судинним опором;

·     регіональним кровотіком.

Частота серцевих скорочень. Частота серцевих скорочень(ЧСС) залежить від багатьох факторів, включаючи вік, стать, умови навколишнього середовища, функціональний стан, положення тіла. Вона вище у вертикальному положенні в порівнянні з горизонтальним. ЧСС зменшується з віком, доступна добовим коливанням (біоритмам). Під час сну ЧСС зменшується на 3-7 і більше ударів, після прийому їжі збільшується, особливо якщо їда багата на білки, що пов’язано зі збільшенням поступання крові до органів черевної порожнини.

Температура навколишнього середовища також надає впливу на ЧСС, яка збільшується в лінійній залежності від неї.

За легкого фізичного навантаження, ЧСС спочатку значно збільшується, а потім поступово знижується до рівня, який зберігається протягом всього періоду стабільної роботи. По мірі подальшого підвищення навантаження (більше 1000 кг м/хв) серцеві скорочення прискорюються більш помірно і поступово вони досягають максимальної величини – 170-200 уд/хв. Подальше підвищення навантаження уже не супроводжується збільшенням ЧСС.

ЧСС понижується з віком, так, якщо у віці 20 років максимальна ЧСС-уд/хв., то до 64 років вона знижується приблизно до 160 уд/хв.

За рекомендацією всесвітньої організації здоров’я допустимими вважаються навантаження, під час яких частота серцевих скорочень досягає 170 уд/хв і цей рівень зазвичай використовують для визначення перенесення фізичних навантажень і функціонального стану сердечно-судинної і дихальної системи .

Ударний об’єм серця. Ударний об’єм серця (УОС) при переході від стану спокою до навантаження швидко збільшується і досягає стабільного рівня під час інтенсивної ритмічної роботи тривалістю 5-10 хвилин.

Було встановлено, що ударний об’єм серця досягає максимальних величин під час помірних навантажень за частоти серцевих скорочень біля 130 уд/хв., коли споживання кисню складає 40% аеробної продуктивності.

Протягом тривалих і наростаючих навантажень ударний об’єм не збільшується, навіть трохи зменшується.

Хвилинний об’єм серця. Хвилинний об’єм серця (ХОС) визначається ударним об’ємом серця і частотою серцевих скорочень, залежить від положення тіла людини, її статі, віку, тренованості, умов зовнішнього середовища і багатьох інших чинників.

Під час фізичних навантажень середньої інтенсивності в сидячому і стоячому положенні ХОС приблизно на 2 л/хв менше, чим у процесі виконання того ж навантаження в лежачому положенні. Пояснюється це накопиченням крові в судинах нижніх кінцівок через дію сили притяжіння.

За інтенсивного навантаження хвилинний об’єм серця може зростати в 6 разів у порівнянні зі станом спокою. Коефіцієнт утилізації кисню збільшується у 3 рази. У результаті доставка кисню до тканин збільшується приблизно у 18 разів, що дозволяє під час інтенсивного навантаження у тренованих людей досягти зросту метаболізму в 15-20 разів у порівнянні з рівнем основного обміну.

Артеріальний тиск. Як відомо, з кожним скороченням серце постачає артеріальній системі кінетичну і потенційну енергію. Кінетична енергія проявляється в русі крові та його прискоренні під час вигнання крові з серця, потенційна – у збільшені АТ з кожним серцевим скороченням. Під час систоли серце викидає кров із шлуночка в головні артерії. Ця додаткова порція крові (систолічний об’єм) розтягує еластичні стінки головних артерій і підвищує тиск в артеріальній системі. Максимальний тиск крові в аорті (і великих артеріях), що досягаються в процесі систоли шлуночків, називається систолічним або максимальним тиском.

Протягом діастоли шлуночків (і першої частини систоли – періоду напруги) кров поступово виходить із артерій і, відповідно, тиск в них знижується. Мінімальний тиск крові, до якого воно попадає у фазу діастоли шлуночків, називається діастолічним або мінімальним тиском.

Тиск в артеріях коливається протягом серцевого циклу між систолічним і діастолічним. Зазвичай, в нормі в стані спокою систолічний тиск складає 120 мм.рт.ст., діастолічний – 80 мм.рт.ст.

Різниця між систолічним і діастолічним тиском в артеріях називається пульсовим тиском.

Початковий період підвищення систолічного артеріального тиску за ритмічної роботи продовжується 1-2 хвилини, після чого він підсилюється на стабільному рівні, що залежить від інтенсивності навантаження. Після закінчення роботи систолічний артеріальний тиск протягом 5-10 с падає до більш низького рівня, чим початковий, а потім зростає до величини, що перевищує початкову. Діастолічний артеріальний тиск залишається без суттєвих змін і тільки трохи підвищується під час важкого фізичного навантаження, в результаті чого значно збільшується пульсовий тиск .

Судинний опір. Під впливом фізичних навантажень суттєво змінюється судинний опір. Збільшення м’язового опору призводить до посилення кровотоку через м’язи, що скорочуються, завдяки чому місцевий кровотік збільшується в 12-15 разів порівнянно з нормою.

Одним із найважливіших чинників, що сприяють підсиленню кровотоку у процесі м’язової роботи є різке зменшення опору в судинах м’язів, що призводить до значного зниження загального периферичного опору. Це зниження опору починається через 5-10 с від початку скорочення м’язів і досягає максимуму через 1 хвилину або після більш значного терміну.

Регіональний кровотік. В умовах, коли збільшується фізичне навантаження суттєво змінюється кровотік в органах і тканинах. М’язи, що працюють, потребують підсилення обмінних процесів і значного збільшення доставки кисню. Крім того, збільшується навантаження на систему кровообігу зв’язку з підвищенням вимог до регуляції температури тіла, так як додаткове тепло, що виробляється м’язами, які скорочуються, повинно бути відведене на поверхню тіла. Збільшення хвилинного об’єму серця само по собі не може забезпечити адекватний кровообіг за значних фізичних навантажень. Тому, забезпечення найбільш сприятливих умов для обмінних процесів в умовах фізичного навантаження потребує перерозподілу регіонального кровотоку.

Кровотік значно змінюється під час навантаження в порівнянні зі станом спокою. В стані спокою кровотік у м’язах складає близько 4 мл/хв на 100 г м’язової тканини.

У м’язах, які інтенсивно працюють, кровотік зростає в 15-20 разів, до того кількість функціонуючих капілярів може збільшуватися у 50 разів. Кровотік збільшується на початку навантаження, а потім досягає стабільного рівня.

Період адаптації залежить від інтенсивності навантаження і, зазвичай, триває від 1 до 3 хвилин. В табл. 4.1 наведені дані про розподіл кровотока у спокої та під час фізичних навантажень.

Показники кровотоку в спокої і при фізичних навантаженнях різної

 

          інтенсивності

 

	Спокій			Фізичне навантаження
Кровообіг			Легке		Середнє		Максимальне
	Мл/хв. %		Мл/хв. %		Мл/хв. %		Мл/хв. %
Органи   черевної	1400	4	1100	12	600	3	300	1
порожнини
Нирки	1100	19	900	10	600	3	250	1
Мозок	750	13	750	8	750	4	750	3
Коронарні судини	250	4	350	4	750	4	1000	4
Скелетні м’язи	1250	21	450	17	12500	71	22500	88
Шкіра	500	9	1500	15	1900	12	600	2
Інші органи	600	10	400 3		400	3	100	1
Усього	5800	100	3500 100		17500	100	2500	100

 

4.2. Адаптація дихальної системи до фізичних навантажень

 

Дихальна і серцево-судинна система створюють ефективну систему транспорту кисню в тканини організму і виведення з них діоксиду вуглецю. Система транспорту включає чотири окремих процеси [24]:

·     легеневу вентиляцію (дихання), що являє собою переміщення газів в легені та з легенів;

·     дифузію – газообмін між легенями і кров’ю;

·     транспорт кисню і діоксиду вуглецю з кров’ю;

·     капілярний газообмін – газообмін між капілярною кров’ю і метаболічно активними тканинами.

Легенева вентиляція (дихання) – це сукупність процесів, які забезпечують доступ в організм кисню і виведення з організму вуглецю. Кисень необхідний для окислення органічних речовин, в результаті чого звільнюється енергія. Вуглець створюється в процесі окислення вуглеводів.

Показники зовнішнього дихання: 1. Дихальний об’єм (ДО) – об’єм повітря, що вдихується і видихається протягом кожного дихального циклу.

Резервний об’єм вдихання (РО вд) – максимальний об’єм вдихання повітря, який можна вдихнути після спокійного видиху – 1500-2500 мл.

 

Резервний об’єм видиху (РО вид) – максимальний об’єм повітря, що можна видихнути після спокійного видиху – 1300 мл.

Життєва ємність легенів (ЖЄЛ) – об’єм повітря, який можна максимально видихнути після максимального вдиху. ЖЄЛ складається із ДО, РО вд, РО вид. ЖЄЛ в середньому складає у жінок – 2,5-4 л, у чоловіків – 3,5-5 л, у добре тренованих спортсменів ЖЄЛ може досягати 8 л.

Частота дихання (ЧД) за 1 хв. в стані спокою у дорослих людей, що не займаються спортом і активною фізичною діяльністю, складає 16-20 дихальних рухів і 8-14 – у спортсменів.

Хвилинний об’єм дихання (ХОД) – кількість повітря, яке вдихається і видихається за 1 хв. за спокійного дихання.

ХОД л/хв. =ЧД∙ДО

Максимальна вентиляція легенів (МВЛ) – кількість повітря, що вдихається і видихається за 1 хв. за форсованого дихання, тобто максимальної глибини і частоти дихання. У спортсменів МВЛ дорівнює 150-200 л/хв. (зазвичай форсоване дихання проводиться протягом 15 с і множиться на 4, це і буде величина МВЛ).

Споживання кисню – це сумарний показник, що відображає функціональний стан серцево-судинної і дихальної систем.

Споживання кисню збільшується пропорційно до збільшення навантаження. Однак наступає межа, коли подальше збільшення навантаження більше не супроводжується збільшенням споживання кисню. Цей рівень називається максимальним споживанням кисню (МСК) або кисневою межею.

Величина максимального споживання кисню – це найвищий досяжний рівень аеробного обміну під час фізичного навантаження. Зазвичай, таке навантаження виснажує обстежуваного за 5-10 хв. Вище цієї межі м’язи, що працюють, виявляються в умовах недостатнього постачання киснем і в них збільшуються анаеробні обмінні процеси. Максимальне споживання кисню є показником аеробної спроможності організму.

Максимальне споживання кисню вимірюється в літрах на хвилину (л/хв.).

Урахуванням того, що воно пропорційно масі тіла, для отримання порівняних даних його часто відносять до 1 кг маси тіла обстежуваного (мл/хв./кг).

МСК забезпечується максимальною діяльністю органів газотранспортної системи: дихальною, серцево-судинною і системою крові.

У стані спокою споживання кисню складає 0,2-0,3 л/хв., під час фізичної роботи у дорослих чоловіків, які не займаються активною спортивною діяльністю, МСК дорівнює 2,5-3,5 л/хв. (40-50 мл/хв./кг). МСК у високо тренованих спортсменів, особливо у тих, які займаються циклічними видами спорту може складати 7-8 л/хв. (70-90 мл/хв./кг).

Величина МСК залежить від таких чинників, як об’єм утягнених у роботу м’язів, положення тіла, вага, характер роботи.

За даними досліджень, МСК у спортсменів під час педалювання лежачи на спині на 15% нижче, ніж в сидячому положенні. МСК з поверненням рукоятки руками складає тільки 66-70% від рівня, що досягається під час педалювання ногами. За одночасної роботи руками і ногами МСК теж саме, як і під час роботи тільки ногами.

Рівень МСК залежить від максимальних можливостей двох функціональних систем: киснево-транспортної системи і системи утилізації кисню.

Киснево-транспортна система включає дихальний апарат, кров і кровообіг. Можливості цієї системи визначаються вмістом кисню в артеріальній крові та серцевим викидом, а також частково впливає на них вміст кисню в змішаній венозній крові.

Система утилізації кисню. В цій системі головну роль відіграють скелетні м’язи, а також деякою мірою дихальні м’язи і міокард. Швидкість і об’єм утилізації ними кисню, в основному, визначається вмістом кисню в змішаній венозній крові.

МСК визначається продуктивністю трьох основних процесів:

·     абсорбцією (захватом) кисню із зовнішнього середовища;

·     транспортом кисню кров’ю від легенів до тканин;

·     утилізацією (використанням) кисню тканинами, особливо м’язами,

·     що працюють.

Кисневий борг. У процесі м’язової роботи по мірі збільшення інтенсивності руху для досить ефективного ресинтезу АТФ включаються анаеробні процеси. Це обумовлено, по-перше, тим, що серцево-судинній і дихальній системі не вдається постачати м’язи, що працюють, киснем в достатній мірі, і, по-друге, - це пов’язано з тим, що окислювальне фосфолювання – відносно повільний процес і він не встигає під час інтенсивної м’язової діяльності забезпечувати достатню швидкість ресинтезу АТФ. Тому, після закінчення роботи виникає необхідність підтримувати споживання кисню протягом певного часу на підвищеному рівні, щоб ресинтезувати затрачену кількість креатинофосфату і ліквідувати молочну кислоту.

Кисневий борг означає кількість кисню, який необхідно додатково використати після закінчення роботи, щоб за рахунок окисного фосфолювання покрити витрати анаеробних енергетичних процесів.

Величина кисневого боргу може досягати 15-20 л. Кисневий борг, особливо за навантажень великої інтенсивності, перевищує початковий дефіцит кисню (рис. 4.2). Це пояснюється тим, що анаеробні реакції, які виникають в адаптаційний період, в енергетичному відношенні менш продуктивні, ніж процеси аеробного обміну. Період адаптації до фізичного навантаження триває 1-2 хв.

Кисневий борг включає два компоненти:

алактатний кисневий борг – це кількість кисню, яку необхідно затратити для ресинтезу АТФ і КФ і поповнення тканинного резервуару кисню.

Кисневий запит. Під кисневим запитом розуміють необхідну кількість кисню для виконання м’язової роботи певної інтенсивності. Протягом високо інтенсивної роботи кисневий запит перевищує максимальне споживання кисню. Таким чином, кисневий запит складається з кількості споживання кисню під час м’язової роботи і кисневого боргу.

Поріг анаеробного обміну (ПАНО). Поріг анаеробного обміну є показником ємності механізмів енергозабезпечення. ПАНО характеризує момент переходу енергозабезпечення м’язової діяльності від аеробних джерел до анаеробних. У цей період зникає пряма залежність між потужністю роботи і споживанням кисню.

ПАНО (анаеробний поріг) означає як початок помітного відхилення концентрації молочної кислоти, показників зовнішнього дихання, киснево-лужної рівноваги (рН) крові, що свідчать про корінну перебудову регулярних функцій і енергозабезпечення м’язової діяльності.

Виділяють три фази анаеробного переходу.

У першій фазі, по мірі зростання навантаження, збільшується утилізація кисню в м’язах, що працюють. За інтенсивного навантаження концентрація молочної кислоти починає збільшуватись, тому першу фазу означають як аеробну.

У другій фазі під час підвищення навантаження до 40-65% від МСК, ЧСС продовжує лінійно зростати, збільшується вентиляція легенів. Цю фазу позначають як період ізоканічного буферування з достатньою респіраторною конденсацією.

У третій фазі, при подальшому зростанні потужності навантаження (65-85% від МСК), починається посилене виділення молочної кислоти, концентрація її в середньому перевищує 4 ммоль/л, що приводить до помітного зниження рН крові і концентрації гідрогенкарбонатних іонів.

Аеробно-анаеробний перехід здійснюється на рівні 40-45% від максимуму споживання кисню у нетренованих людей, 55-65% - у спортсменів високого класу [28]. З цього випливає, що спортсмен, який має більш високий ПАНО може підтримувати високоінтенсивну роботу без значного накопичення організмі продуктів анаеробного обміну – молочної кислоти та інших метаболітів.

4.3. Енергетичні витрати

 

Енергетичні витрати в організмі поділяють на дві групи – основний обмін і додаткові витрати енергії. Першу групу складають енергетичні витрати, пов’язані з підтриманням необхідного для життя клітин рівня окисних процесів, з діяльністю постійно працюючих органів і систем (дихальної мускулатури, серця, нирок, печінки, мозку) і з підтримкою мінімального рівня м’язового тонусу. Відповідні енергетичні витрати позначають як основні витрати енергії або основний обмін. Найбільший вклад в величину основного обміну вносять скелетні м’язи (20-30%), печінка і органи харчування (20-30%).

Середній енергетичний еквівалент для кисню дорівнює 5 ккал/л, тобто у процесі згорання в організмі білків, жирів і вуглеводів на кожен 1 л використаного кисню звільнюється близько 5 ккал. Таким чином, для забезпечення енергетичних потреб основного обміну потрібно близько 200-250 мл/хв. кисню.

Додаткові витрати енергії складають витрати на виконання будь-яких актів життєдіяльності, у тому числі виконання фізичних вправ.

Більшість фізичних вправ, що застосовуються у спорті, пов’язані з великими витратами енергії. Однак їх виконання обмежено секундами або хвилинами. Навіть під час 2-3-разових заняттях в день час затрачений на виконання вправ, відносно невеликий. Тому добові витрати енергії не перевищують у спортсменів 4500-5000 ккал, з яких 1700-1800 ккал витрачаються на основний об’єм, 150-200 ккал на специфічно-динамічні дії їжі, також витрати енергії на виконання різних побутових дій (збільшуються витрати енергії на 30-60% порівнянно з рівнем основного обміну) і розумову діяльність (енергетичні витрати складають до 40-90% від основного обміну).

 

 

4.4.      Адаптація нервово-м’язової системи до фізичних навантажень

 

М’язи людини складаються з волокон двох типів – таких, що повільно і швидко скорочуються. „Повільні” м’язові волокна утримують більше мітохондрій, вони густіше пронизані капілярами, в яких більше міоглобуліну, що транспортує кисень з капілярів у м’язи. „Швидкі” волокна відрізняються високою швидкістю АТФ в без кисневих умовах, а це означає і швидке енергозабезпечення м’язових скорочень, тому вони володіють високим гліколітичним потенціалом, в них утримується значно менше мітохондрій, колір їх світліший, із-за чого їх іноді називають ще білими волокнами („повільні” волокна називають червоними).

„Повільні” волокна відносяться до тих, що повільно скорочуються (ПС), а „швидкі” – до тих, що швидко скорочуються (ШС). Волокна, що швидко скорочуються в свою чергу поділяються на швидко скорочувальні типу „а” (ШСа) і швидко скорочувальні волокна типу „б” (ШСб). Існує і третій тип швидко скорочувальних волокон типу „в” (ШСв). В середньому м’язи складаються на 50% з ПС і на 25% з ШС – волокон типу ”а”. Інші 25% складають головним чином ШС – волокна типу „б”, тоді як ШС – волокна типу „в” складають всього 1-3% .

Хімічний склад м’язової тканини складає 72-80% води і 20-28% сухого залишку від маси м’язів. Вода входить в склад більшості клітинних структур і слугує розчинником для багатьох речовин. Більшу частину сухого залишку складають білки та інші органічні з’єднання .

Серед білків м’язової тканини виділяють три основні групи: саркоплазматичні білки – близько 35%, міофібріальні білки – 45% і білки строми – 20% .

Назви ПС і ШС-волокон обумовлені різницею у швидкості їх дій, що здійснюються різними формами міозин-АТ Фази. У відповідь на нервову стимуляцію АТФ швидше розчіплюються в ШС, ніж в ПС-волокнах. Внаслідок цього ШС-волокна швидше отримують енергію для скорочення, ніж ПС-волокна.

М’язові волокна мають різні характеристики (табл. 4.5).

 

			Таблиця 4.5
Класифікація типів м’язових волокон [24]
Характеристика		Тип волокна
	ПС (тип І)	ШСа (тип ІІа)	ШСб (тип ІІб)
Окислювальна	Висока	Помірно висока	Низька
спроможність
Гліколітична	Низька	Висока	Максимальна
спроможність
Швидкість скорочення	Повільна	Швидка	Швидка
Опір втомі	Високе	Середнє	Низьке
Сила рухомої одиниці	Низька	Висока	Висока

 

ПС-волокнам притаманний високий аеробний рівень витривалості, тобто здійснення реакцій для отримання енергії в „присутності кисню”. В ПС-волокнах більшою мірою проходить окислення вуглеводів і жирів. В процесі окислення ПС-волокна продовжують синтезувати АТФ, що дає можливість волокнам залишатися активними і дозволяє їм підтримувати м’язову активність протягом тривалого часу. Завдяки цьому вони більш пристосовані до виконання тривалої роботи невисокої інтенсивності.

ШС-волокна характеризуються відносно низькою аеробною витривалістю. Вони більш пристосовані до анаеробної (безкисневої) діяльності.

 

ШСа-волокна виробляють значно більшу силу, ніж ПС-волокна, однак, вони легко втомлюються завдяки обмеженій витривалості. ШСа-волокна використовуються головним чином під час виконання короткострокової роботи високої інтенсивності.

 

ШСб-волокна використовуються головним чином під час вибухових видів діяльності.

 

М’язові рухи здійснюються в трьох режимах: концентричному, статичному і ексцентричному.

 

При концентричному скороченні довжина м’язів скорочується, при статичному – не змінюється і при ексцентричному – подовжується.

 

ШС – і ПС-волокна відрізняються різною силою і швидкістю скорочень. Час необхідний для максимальної потужності ШС-волокон, зазвичай не перевищує 0,3-0,5 с, в той час як ПС-волокна здатні розвивати максимальну потужність лише через 0,8-1,1 с. Активність анаеробних ферментів ШС-волокон більше ніж у два рази перевищує активність цих ферментів в ПС-волокнах.

 

4.4.1. Нервово-м’язова адаптація у силовій підготовці

 

Сила м’язів збільшується лише завдяки тренуванням. Протягом 3-6 місяців силового тренування можна збільшити силу м’язів на 25-100%. Згідно такому твердженню, розвиток сили проходить за рахунок нервової адаптації і гіпертрофії м’язів [24].

Нервова адаптація включає: поліпшену координацію, поліпшене засвоєння, підвищену активацію первинних двигунів. За рахунок нервової адаптації збільшення сили проходить на початковому етапі тренування. Довготривалі зміни сили є результатом гіпертрофії тренувальних м’язів або групи м’язів .

Існують два типи гіпертрофії: короткочасна і довготривала. Перша являє собою „накачування” м’язів під час однократного фізичного навантаження. Це відбувається, головним чином, внаслідок накопичення рідини, що поступає з плазми крові в інтерстиціальному і внутрішньоклітковому просторі м’язів. Короткочасна гіпертрофія продовжується недовго, рідина повертається у кров протягом декількох годин після фізичного навантаження.

Довготривала гіпертрофія являє собою збільшення м’язового розміру внаслідок тривалих силових тренувань. Вона відображає дійсні структурні зміни у м’язах внаслідок збільшення розміру окремих м’язових волокон (гіпертрофія).

У процесі силових тренувань гіпертрофія м’язових волокон зумовлена збільшенням білкового синтезу у м’язах. Білок у м’язах підлягає постійним процесам синтезу і розщеплення. Під час виконання фізичних навантажень синтез зменшується, а розщеплення збільшується. Для періоду відновлення після фізичних навантажень характерне збільшення синтезу білка.

Силове тренування може призвести до зміни типу м’язового волокна. В 20-тижневому експерименті, призначеному для отримання сили були отримані дані, що свідчать про те, що середня кількість ШСб-волокон значно зменшилась, тоді як ШСа – збільшилась [24].

Тренувальні програми з розвитку сили дозволяють протягом 8-10 тижнів збільшити силу до 22%. У досліджуваних, які потім не тренувалися, спостерігали 68% зниження збільшеної внаслідок тренування сили. У тих, хто продовжував тренуватися лише один день на тиждень, рівень сили не зменшувався протягом майже 12 тижнів [24].

 

4.4.2. Адаптація нервово-м’язової системи до аеробних навантажень

 

Адаптація нервово-м’язової системи до аеробних навантажень проходить через виконання великих об’ємів тренувальних робіт. Інтенсивність навантаження повинна бути трохи більша порогу анаеробного обміну, що відповідає концентрації лактату в межах 3-4 ммоль∙л^-1.

Залежно від рівня підготовки спортсменів, а також специфіки видів спорту ПАНО досягаються у недостатньо тренованих спортсменів на рівні 40-50% VO₂max з тривалістю роботи 30-40 хв. Для спортсменів більш високого класу (бігунів, лижників) стимуляційною фазою буде робота тривалістю 1-2 години з інтенсивністю від 80 до 90% VO₂ max. Для більшості спортсменів, які спеціалізуються в єдиноборствах і спортивних іграх, досягнення ПАНО проходить за інтенсивності 65-75% від максимального споживання кисню.

Як відомо, між споживанням кисню і частотою серцевих скорочень існує лінійна залежність. Тому, для визначення раціональної інтенсивності виконання вправ за допомогою розвитку аеробного потенціалу спортсменів може слугувати реєстрація ЧСС.

Залежність між ЧСС і VO max при м’язовій роботі [17]
ЧСС за 1 хвилину	Максимальне споживання кисню, %
110-130	40-45
130-150	50-55
150-170	60-65
170-180	75-80
180-190	85-90
190-210	90-100

 

Навантаження в межах 90% і більше від VO₂ max значною мірою залежить від включення в роботу ШС-волокон, яким необхідні анаеробні джерела енергії. В той самий час, за інтенсивності навантаження, що не перевищує ПАНО (наприклад, при 60-70% VO₂ max) в роботі, в основному, використовуються ПС-волокна. Така робота може виконуватися досить тривалий час.

Тривалість вправ стимулюють адаптаційні процеси всього комплексу змін геодинаміки, метаболічних процесів, серцево-судинної та дихальної систем, що в кінцевому результаті призводить до підвищення рівня витривалості.

Для розвитку витривалості пропонується використовувати шкалу інтенсивності (табл. 4.7), яка складається з 6-ти зон інтенсивності: відновлювальна, підтримуюча, розвиваюча, економізація, субмаксимальна, максимальна.

Шкала інтенсивності розвитку витривалості

 

Зона інтенсивності	ЧСС, що рекомендується після
	роботи тривалістю 1 хвилина
Відновлювальна	114-132
Підтримуюча	138-150
Розвиваюча	156-168
Економізація	174-186
Субмаксимальна	186-192
Максимальна	Більше 192

 

Адаптація організму спортсмена до анаеробних навантажень здійснюється на рівні перших чотирьох зон інтенсивності: відновлювальної, підтримуючої, розвиваючої та економізації.

У процесі тренування спортсменів, які спеціалізуються в спортивних іграх і ставлять високі вимоги до рівня аеробної продуктивності, в першу чергу це стосується футболістів та хокеїстів на траві, необхідно виконати досить великий об’єм роботи, що спрямована на підвищення аеробного процесу енергозабезпечення. Аеробне тренування в невеликому обсязі має вузько спрямований характер (наприклад, кросовий біг). В основному, аеробні можливості розвиваються паралельно з вирішенням інших завдань – розвитком спеціальної витривалості, удосконаленням техніко-тактичної майстерності в умовах гри тощо.

 

Одним із основних чинників покращення показників витривалості є підвищення МСК. За даними досліджень МСК може підвищуватися від 15 до 39% в перші 2-3 місяці тренування. Тренування протягом 9-24 місяців може збільшити МСК до 40-50%. В той же час, тривала аеробна робота може призвести до зміни ШСа- і ШСб-волокон, що значною мірою збільшує їх витривалість, але одночасно погіршується рівень прояву швидкісно-силових

якостей. Тому, виникає небезпека у видах спорту з високими вимогами до швидкісно-силових якостей, збільшення обсягу аеробної роботи [17, 21].

 

Адаптація нервово-м’язової системи до анаеробних навантажень супроводжується підвищенням алактатних і лактатних (гліколітичних) можливостей організму спортсменів.

 

4.4.3. Підвищення алактатних анаеробних можливостей

 

Підвищення алактатних анаеробних можливостей спортсменів проходить під активним впливом вправ швидкісного і швидкісно-силового характеру. В результаті тренування алактатної анаеробної спрямованості збільшується щільність мітохондрій, що призводить до збільшення концентрації фосфагенів.

Також відбувається підвищення активності ферментів, що визначають швидкість розчеплення ресинтезу фосфатів – креатинфосфокінази, міокінази тощо.

Вміст креатин фосфату в скелетних м’язах збільшується в процесі адаптації організму до швидкісних і силових фізичних навантажень в 1,5-2 рази, що впливає на ємність креатинфосфокіназного механізму енергозабезпечення м’язової діяльності [5].

Результативність в спринтерській і швидкісно-силовій роботі значною мірою обумовлено здатністю спортсменів до швидкої мобілізації великої кількості енергії за рахунок використання алактатних анаеробних джерел. Добре треновані і кваліфіковані спортсмени мають більш високу швидкість розпаду високоенергетичних фосфатів під час виконання високоінтенсивної роботи, ніж менш кваліфіковані спортсмени .

Потужність алактатних анаеробних джерел залежить від рівня підготовки кваліфікації спортсменів, виражена в еквівалентах кисню та може коливатися у межах від 140 мл/кг∙хв^-1 – у недостатньо тренованих спортсменів до 200-250

мл/кг∙хв^-1 – у високо тренованих спортсменів. Цим визначається оптимальна тривалість вправ. У спортсменів відносно невисокої кваліфікації тривалість вправ швидкісно-силової спрямованості складає 10-15 с, у спортсменів високого спортивного рівня – до 20-25 с, а іноді й більше .

Під дією навантажень алактатної анаеробної спрямованості збільшуються показники ємності анаеробної системи енергозабезпечення. Загальні запаси фосфогенів у нетренованих досліджуваних забезпечують енергію в кількості біля 420 Дж/кг або 15,2 л/хв. споживання кисню, а у високотренованих спортсменів – в 2 рази більше .

Анаеробні алактатні джерела сприяють енергозабезпеченню м’язової роботи максимальної інтенсивності тривалістю 15-30 с. (табл. 4.8).

 

							Таблиця 4.8
	Енергозабезпечення м’язової роботи [18]
							Тривалість
Джерело	Шляхи створення			Час	Термін		максимального
				створення	дії		виділення
							енергії
Алактатні	Креатинфосфо-кіназна		і	0	До 30 с		До 10 с
анаеробні	міокіназна	реакції,  АТФ
	м’язів
Лактатні	Гліколіз   з	утворенням		15-20 с	Від 30 с		Від 30 с
анаеробні	лактату				до 5-6 хв.		до 1 хв. 30 с
Анаеробні	Окислення	вуглеводів	і	До 180 с	До декількох		2-5 хв.
	жирів киснем повітря				годин

 

Результативність у прояві швидкісних і швидкісно-силових якостей значною мірою обумовлена здатністю спортсменів мобілізувати у м’язах велику кількість енергії за рахунок алактатних анаеробних джерел (АТФ і КФ) [17].

 

4.4.4. Підвищення лактатних (гліколітичних) анаеробних

 

можливостей

 

Лактатні (гліколітичні) анаеробні можливості спортсменів підвищується в результаті адаптації організму до навантаження субмаксимальної інтенсивності, які характеризуються, в першу чергу, гліколітичним механізмом енергозабезпечення м’язової діяльності. Як відомо, хімічні реакції, що призводять до забезпечення м’яз енергією, протікають в трьох енергетичних системах: 1) анаеробній алактатній (АТФ – КФ); 2) анаеробній лактатній (гліколітичній); 3) аеробній (окислювальній).

Гліколітична система забезпечення енергією м’язової роботи заснована в основному на механізмі анаеробного окислення вуглеводів – гліколізу.

Максимальна потужність гліколізу у добре тренованих спортсменів може складати 3,1 кДж∙кг^-1∙хв^-1, а у нетренованих людей – 2,5 кДж∙кг^-1∙хв^-1. Це дещо нижче, ніж потужність креатинфосфокіназної реакції, але в 2-3 рази вище потужності аеробного процесу. На максимальну потужність цей механізм виходить уже на 20-30 секунді після початку роботи. До кінця 1-ї хвилини роботи гліколіз стає основним механізмом ре синтезу АТФ .

Кількість АТФ, що отримується в результаті анаеробного гліколізу значно менше, ніж в результаті реакцій аеробного окислення. Так, повне окислення однієї молекули глюкози до СО₂ і Н₂О призводить до звільнення 39 молекул АТФ, а в процесі гліколізу використання 1 молекули глюкози призводить до утворення 3 молекул АТФ .

Одним із важливих показників росту ступеня тренованості і адаптації до тренувальних навантажень анаеробної гліколітичної спрямованості є поріг анаеробного обміну (ПАНО). Величина ПАНО визначається за показниками концентрації молочної кислоти (лактата), рН крові, рівня легеневої вентиляції і „надлишкового” виділення вуглецю від потужності виконуваної роботи.

     У процесі тривалої адаптації м’язової системи до анаеробної лактатної роботи призводить до значного збільшення вмісту у м’язах глікогену (до 3 разів), що слугує збільшенню потужності системи гліколізу. Найбільш ефективними для підвищення лактатної анаеробної продуктивності є вправи субмаксимальної інтенсивності тривалістю 2-4 хвилини.