Физиологическая характеристика состояний организма при спортивной деятельности

Во время тренировочных занятий или соревнований в изменениях функционального состояния организма человека выделяют три пе­риода: предстартовый, основной (период работы) и восстановитель­ный.

Предстартовое состояние. В предстартовом состоянии, возника­ющем за несколько минут или часов до начала соревнований, воз­растают частота сердечных сокращений, систолический объем и минутный объем кровообращения, повышается артериальное давле­ние, возрастают легочная вентиляция, энерготраты, температура тела.

Предстартовые изменения функций являются условно-рефлектор­ными реакциями. Они готовят организм в целом к предстоящей работе и ускоряют процессы врабатывания. Обусловлены эти изме­нения усилением деятельности симпато-адреналовой системы, о чем свидетельствует повышение концентрации норадреналина и адрена­лина в крови еще до начала работы.

В зависимости от характера изменений физиологических функций и эмоционального статуса спортсмена выделяют три вида предстар­товых состояний: первый — характеризуется умеренным эмоциональ­ным возбуждением и обеспечивает высокий спортивный результат;

для второго — характерно повышенное возбуждение центральной нервной системы, под влиянием которого работоспособность может как увеличиваться, так и уменьшаться; третий вид состояний отли­чается преобладанием тормозных процессов, приводящих, как пра­вило, к снижению спортивного результата.

Изменения состояния организма при разминке. Разминка — ком­плекс специальных упражнений, выполняемый перед тренировкой или соревнованием и способствующий ускорению процесса врабатывания, повышению работоспособности.

Физиологические эффекты разминки разнообразны. Она повышает возбудимость и активность сенсорных, моторных и вегетативных центров, усиливает деятельность эндокринных желез, создавая тем самым условия для более эффективной регуляции вегетативных и моторных функций при последующей работе. Повышается темпера­тура тела и, особенно, работающих мышц, благодаря чему увеличи­вается активность ферментов и, следовательно, скорость биохими­ческих реакций в мышечных волокнах, возбудимость и лабильность мышц, повышается скорость их сокращения.

Разминка усиливает работу систем, обеспечивающих транспорт кислорода к работающим мышцам. Возрастают легочная вентиляция, скорость диффузии Од из альвеол в кровь, минутный объем крово­обращения, расширяются артериальные сосуды скелетных мышц, увеличивается венозный возврат, повышается (благодаря увеличению температуры тела) интенсивность диссоциации оксигемоглобина в тканях.

Разминка спортсмена бывает общей и специальной. Общая раз­минка состоит из упражнений, способных повысить возбудимость центральной нервной системы, температуру тела, активизировать систему транспорта кислорода. Специальная часть разминки по своей структуре должна быть как можно ближе к характеру пред­стоящей деятельности.

Врабатывание. Постепенное увеличение работоспособности чело­века в начале выполнения спортивных упражнений называется врабатыванием. В это время происходит перестройка нейрогуморальных механизмов регуляции движений и вегетативных функций на новый, более напряженный режим деятельности и улучшение координации движений.

Скорость усиления деятельности физиологических систем во время врабатывания неодинакова. Двигательный аппарат, обла­дающий относительно высокой возбудимостью и лабильностью, на новый рабочий уровень настраивается быстрее, чем вегетативные системы. Так, например, во время интенсивного бега максимальная скорость движения достигается к 5-6 с. В то же время расширение артериальных сосудов мышц происходит за 60-90 с, а частота сер­дечных сокращений, систолический объем и минутный объем кро­вообращения достигают максимальных величин только через 1,5-2 мин. Даже при работе максимальной аэробной мощности требуемый уровень потребления кислорода достигается лишь через 2- 3 мин.

В связи с тем, что транспорт кислорода усиливается постепенно, в начале любой работы сокращение мышц осуществляется, в основ­ном, в анаэробных условиях. Разница между потребностью организ­ма в кислороде во время периода врабатывания и его реальным поступлением называется кислородным дефицитом. При не тяжелых нагрузках дефицит кислорода покрывается еще во время самой работы. При выполнении суб максимальных и максимальных физических упражнений возникающий дефицит кислорода ликвиди­руется после завершения работы, составляя часть общего кислород­ного долга.

Скорость изменения физиологических функций во время врабаты­вания зависит от интенсивности (мощности) выполняемой работы. Чем больше мощность, тем быстрее происходит усиление деятель­ности сердечно-сосудистой и дыхательной систем. При одинаковых по характеру и мощности упражнениях врабатывание происходит тем быстрее, чем выше уровень тренированности человека.

Состояние физиологических функций при работе. После окон­чания периода врабатывания при длительной аэробной работе воз­никает устойчивое состояние, на протяжении которого работоспо­собность и показатели физиологических функций, обеспечивающих транспорт кислорода, меняются незначительно. При работе макси­мальной и субмаксимальной мощности период устойчивого состоя­ния отсутствует, так как на всем ее протяжении происходит посто­янное нарастание частоты сердечных сокращений, систолического объема, минутного объема кровообращения и, соответственно, по­требления О_2.

Различают истинное и ложное устойчивое состояние физиологи­ческих функций при работе. Истинное устойчивое состояние харак­теризуется высокой согласованностью работы двигательного аппарата и вегетативных систем, участвующих в ее обеспечении. Функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем не достигают своих предельных величин. Ресинтез макроэргических фосфорных соеди­нений происходит за счет аэробных окислительных реакций. По­требление кислорода, как правило, ниже максимально возможных для человека величин. Молочная кислота почти не накапливается в мышцах, что обеспечивает сохранение кислотно-основного равнове­сия в жидких средах организма.

При ложном устойчивом состоянии потребление кислорода чело­веком либо близко к максимально возможной для него величине, либо даже равно ей. Несмотря на это, потребность мышц в кис­лороде все же полностью не удовлетворяется. Постепенно в орга­низме образуется и нарастает кислородный долг. С целью восполне­ния недостаточного поступления кислорода легочная вентиляция, частота сердечных сокращений и минутный объем кровообращения увеличиваются и достигают максимально возможных величин. Недо­статок кислорода ведет к усилению доли анаэробных процессов в обеспечении мышц энергией. В результате этого, в мышцах и в крови возрастает концентрация молочной кислоты. Происходит сдвиг рН крови в кислую сторону. Таким образом, при ложном устойчи­вом состоянии относительная стабильность физиологических функ­ций на протяжении работы обусловлена не соответствием их уров­ней запросам организма для обеспечения работы требуемой мощ­ности, а невозможностью их дальнейшего усиления.

Утомление — функциональное состояние человека, временно воз­никающее под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности.

Локализация и механизмы утомления. Относи­тельно локализации утомления, то есть о тех конкретных морфоло­гических структурах и физиологических системах, в которых разви­вается утомление, и о механизмах проявления утомления пока нет единого мнения. В зависимости от локализации структур, изменения в которых приводят к уменьшению работоспособности, механизмы утомления делятся на центральные и периферические. В случае ве­дущего значения центральных механизмов в развитии утомления, снижение работоспособности (например, при работе максимальной мощности) происходит вследствие понижения уровня функциональ­ной активности нервных структур, управляющих деятельностью мышц и их вегетативным обеспечением.

При физической работе большой длительности утомление возни­кает из-за изменений в деятельности вегетативной нервной и эн­докринной систем. Следствием этих изменений являются снижение скорости доставки кислорода к работающим мышцам и ухудшение эффективности энергообмена.

Помимо изменений в центральной нервной системе, утомление может вызываться процессами, происходящими в исполнительном звене нервно-мышечного аппарата. В этом случае говорят о пери­ферических механизмах утомления, среди которых выделяют, во-первых, блокаду проведения нервных импульсов с аксона мотонейро­на на мембрану мышечного волокна вследствие уменьшения выброса ацетилхолина из концевых веточек двигательного аксона (пресинаптический блок), или снижения скорости его разрушения ацетилхолинэстеразой (постсинаптический блок).

Во-вторых, выделяют недостаточность кальциевых механизмов мышечных клеток, ухудшающую процессы электромеханического со­пряжения в развитии сократительного процесса. Снижение рН, уменьшение запасов креатинфосфата и гликогена, увеличение тем­пературы мышц увеличивают задержку выхода ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума, усиливая тем самым ско­рость развития утомления.

В-третьих, отмечают изменения в самих работающих мышцах, воз­никающие вследствие:

1) истощения энергетических ресурсов скелет­ных мышц. При мощной и непродолжительной работе (длительность от 10 с до 2-3 мин) развитию утомления способствует уменьшение запасов фосфагенов (АТФ и Крф). Во время упражнений, длящихся более 15 мин, одной из причин утомления является истощение внут­римышечных запасов гликогена;

2) накопления в мышцах продуктов метаболизма, в первую очередь, молочной кислоты. При выполнении работы субмаксимальной мощности, то есть при ее предельной дли­тельности от 20 с до 2-3 мин, в энергообеспечении активных мышц преобладает анаэробный гликолиз. При этом концентрация молочной кислоты в крови возрастает в 10-20 раз, а в мышцах даже в сотни раз. В результате значительного уменьшения рН происходит снижение скорости образования актин-миозиновых мостиков и, следовательно, ухудшение сократительной функции мышц. Кроме того, понижается активность ключевых ферментов гликолиза, а значит и скорость энер­гопродукции;

3) недостаточного кровоснабжения мышц и, соответ­ственно, увеличения доли продукции энергии за счет анаэробных процессов, уменьшения скорости вымывания из мышц молочной кис­лоты и других продуктов метаболизма, снижающих эффективность сократительных процессов мышечных клеток.

Восстановление физиологических функций после прекращения спортивных упражнений. После окончания физической работы де­ятельность физиологических систем, обеспечивающих возможность ее выполнения, постепенно уменьшается и достигает дорабочего уров­ня. Этот процесс называется восстановлением, на протяжении ко­торого количественные показатели работы систем кровообращения и дыхания возвращаются к исходным параметрам, удаляются продукты метаболизма, восполняются энергетические субстраты, пластические вещества (белки и др.), ферменты. В этот период происходят также процессы, обеспечивающие повышение работоспособности организ­ма, то есть имеет место явление суперкомпенсации.

Восстановление кислородного запаса организма, фосфагенов, уг­леводов отражается в повышенном, по сравнению с дорабочим уров­нем, потреблении кислорода — кислородном долге. Процесс отдачи кислородного долга состоит в избыточном расходовании кислорода сверх уровня покоя за время периода восстановления. Потребляемый дополнительно кислород обеспечивает организм энергией, необходи­мой для осуществления всех восстановительных процессов. Скорость потребления кислорода на протяжении первых 2-3 мин после ра­боты снижается очень быстро. Это — алактатный компонент кис­лородного долга, связанный с использованием кислорода на быстрое восстановление израсходованных при работе фосфагенов мышц, пониженного содержания кислорода в венозной крови, с насыще­нием кислородом миоглобина. Последующее, замедленное восста­новление скорости потребления кислорода организмом человека на протяжении 30-60 мин — медленный (лактатный) компонент кисло­родного долга — связано, в основном, со сравнительно медленным устранением лактата из крови и межтканевой жидкости, накопив­шегося там во время тяжелой мышечной работы.