Физиологические механизмы развития выносливости

Общая выносливость зависит от доставки кислорода работаю-щиммышцами, главным образом, определяется функционировани­ем кислородтранспортной системы: сердечно-сосудистой, дыхатель­ной и системой крови.

Развитие общей выносливости прежде всего обеспечивается

раз­носторонними перестройками в дыхательной системе. Повышение эффективности дыхания достигается:

• увеличением (на 10-20 %) легочных объемов и емкостей (ЖЕЛ достигает 6-8 л и более),

• нарастанием глубины дыхания (до 50-55% ЖЕЛ),

• увеличением диффузионной способности легких, что обус­ловлено увеличением альвеолярной поверхности и объема крови в легких, протекающей через расширяющуюся сеть ка­пилляров,

• увеличением мощности и выносливости дыхательных мышц, что приводит к росту объема вдыхаемого воздуха по отноше­нию к функциональной остаточной емкости легких (остаточ­ному объему и резервному объему выдоха).

Все эти изменения способствуют также экономизации дыхания: большему поступлению кислорода в кровь при меньших величинах легочной вентиляции. Повышение возможности более выгодной ра­боты за счет аэробных источников энергии позволяет спортсмену дольше не переходить к энергетически менее выгодному использо­ванию анаэробных источников, т. е. повышает вентиляционный по­рог анаэробного обмена (ПАНО).

Решающую роль в развитии общей выносливости играют также морфофункциональные перестройки в сердечно-сосудистой систе­ме, отражающие адаптацию к длительной работе:

• увеличение объема сердца («большое сердце» особенно харак­терно для спортсменов-стайеров — рис. 31) и утолщение сер­дечной мышцы — спортивная гипертрофия,

• рост сердечного выброса (увеличение ударного объема крови),

• замедление частоты сердечных сокращений в покое (до 40-50 уд./мин) в результате усиления парасимпатических влияний — спортивная брадикардия, что облегчает восстановление сердеч­ной мышцы и последующую ее работоспособность,

• снижение систолического артериального давления в покое (ниже 105 мм рт. ст.) — спортивная гипотония.

В системе крови повышению общей выносливости способствуют:

• увеличение объема циркулирующей крови (в среднем на 20%) за счет, главным образом, увеличения объема плазмы, при

Рис. 31. Сердце нетренированного (а) и тренированного (б) человека

 

этом адаптивный эффект обеспечивается:

1) снижением вяз­кости крови и соответствующим облегчением кровотока и 2) большим венозным возвратом крови, стимулирующим более сильные сокращения сердца,

• увеличение общего количества эритроцитов и гемоглобина (следует заметить, что при росте объема плазмы показател и их относительной концентрации в крови снижаются),

• уменьшение содержания лактата (молочной кислоты) в крови при работе, связанное, во-первых, с преобладанием в мышцах выносливых людей медленных волокон, использующих лак-тат как источник энергии, и во-вторых, обусловленное увели­чением емкости буферных систем крови, в частности, ее ще­лочных резервов. При этом лактатный порог анаэробного об­мена (ПАНО) также нарастает, как и вентиляционный ПАНО.

Несмотря на указанные адаптивные перестройки функций, в организме стайера происходят значительные нарушения постоянства внутренней среды (перегревание и переохлаждение, падение содер­жания глюкозы в крови и т. п.). Способность спортсмена переносить весьма длительные нагрузки обеспечивается его способностью «тер­петь» такие изменения.

В скелетных мышцах у спортсменов, специализирующихся в ра­боте на выносливость, преобладают медленные мышечные волокна (до 80-90 %). Рабочая гипертрофия протекает по саркоплазматическому типу, т.е. за счет роста объема саркоплазмы. В ней накапливаются запасы гликогена, липидов, миоглобина, становится богаче капиллярная сеть, увеличивается число и размеры митохонд­рий. Мышечные волокна при длительной работе включаются по­сменно, восстанавливая свои ресурсы в моменты отдыха.

В центральной нервной системе работа на выносливость сопро­вождается формированием стабильных рабочих доминант, которые обладают высокой помехоустойчивостью, отдаляя развитие запре­дельного торможения в условиях монотонной работы. Особой спо­собностью к длительным циклическим нагрузкам обладают спорт­смены с сильной уравновешенной нервной системой и невысоким уровнем подвижности — флегматики.

Специальные формы выносливости характеризуются разными адаптивным перестройками организма в зависимости от специфики физической нагрузки.

Специальная выносливость в циклических видах спорта зависит от длины дистанции, которая определяет соотношение аэробного и анаэробного энергообеспечения.

В лыжных гонках на длинные дистанции соотношение аэробной и анаэробной работы порядка 95% и 5%; в академической гребле на 2 км, соответственно, 70% и 30%; в спринте — 5% и 95%. Это определя­ет разные требования к двигательному аппарату и вегетативным сис­темам в организме спортсмена.

Специальная выносливость к статической работе базируется на высокой способности нервных центров и работающих мышц поддер­живать непрерывную активность (без интервалов отдыха) в анаэроб­ных условиях. Торможение вегетативных функций со стороны мощ­ной моторной доминанты по мере адаптации спортсмена к нагрузке постепенно снижается, что облегчает дыхание и кровообращение. Статическая выносливость мышц шеи и туловища, содержащих больше медленных волокон, выше по сравнению с мышцами конеч­ностей, более богатых быстрыми волокнами.

Силовая выносливость зависит от переносимости нервной систе­мой и двигательным аппаратом многократных повторений натуживания, вызывающего прекращение кровотока в нагруженных мыш­цах и кислородное голодание мозга. Повышение резервов мышечно­го гликогена и кислородных запасов в миоглобине облегчает работу мышц. Однако почти полное и одновременное вовлечение в работу всех ДЕ лишает мышцы резервных ДЕ, что лимитирует длительность поддержания усилий.

Скоростная выносливость определяется устойчивостью нервных центров к высокому темпу активности. Она зависит от быстрого вос­становления АТФ в анаэробных условиях за счет креатинфосфата и реакций гликолиза.

Выносливость в ситуационных видах спорта обусловлена устойчиво­стью центральной нервной системы и сенсорных систем к работе пере­менной мощности и характера — «рваному» режиму, вероятностным перестройкам ситуации, многоальтернативному выбору, сохранению координации при постоянном раздражении вестибулярного аппарата.

Выносливость к вращениям и ускорениям требует хорошей ус­тойчивости вестибулярной сенсорной системы. Квалифициро­ванные фигуристы, например, без отрицательных соматических и вегетативных реакций могут переносить до 300 вращений на крес­ле Барани. После многократных вращений вокруг вертикальной оси в висе (тест Вертикаль) у этих спортсменов практически от­сутствует так называемое время поиска стабильной позы после опускания на опору. Активные вращения при выполнении специ­альных упражнений в большей мере способствуют повышению вестибулярной устойчивости, чем пассивные вращения на трена­жерах.

Выносливость к гипоксии, характерная, например, для альпини­стов, связана с понижением тканевой чувствительности нервных центров, сердечной и скелетных мышц к недостатку кислорода. Это свойство в значительной мере является врожденным. Лишь несколько спортсменов-альпинистов во всем мире смогли под­няться на высоту более 8 тыс. м (Эверест) без кислородного при­бора.