Энергетический обмен при физической работе

Энергозатраты и, следовательно, потребность в энергии у здорового человека при нормальной физической нагрузке складываются из четырех главных параметров. Прежде всего — это основной обмен. Он характеризуется потребностью в энергии человека, находящегося в покое, до приема пищи, при нормальной температуре тела и температуре окружающей среды 20 °С. Основной обмен служит для поддержания важных функций систем жизнеобеспечения организма: 60% энергии расходуется на производство тепла, остальное — на работу сердца и кровеносной системы, дыхание, работу почек и мозга. Основной обмен подвержен лишь незначительным колебаниям. Регуляция основного обмена осуществляется с помощью гормонов и через вегетативную нервную систему. Его величину определяют путем измерения количества выделяемого тепла (прямая калориметрия) или путем регистрации потребления кислорода и выделения углекислого газа (непрямая калориметрия).

Энергия в организме может быть получена в результате окислительных процессов. В связи с этим существует возможность определить энергообмен на основе потребления кислорода. При «сгорании» отдельных пищевых веществ образуется различное количество тепла на 1 л использованного кислорода: углеводы дают 21,23 кДж (5,08 ккал), жиры — 19,56 кДж (4,68 ккал) и белки — 18,73 кДж (4,48 ккал). Процентная доля энергии, получаемой при углеводном и жировом обмене, рассчитывается из соотношения выделения углекислого газа и потребления кислорода (дыхательный коэффициент). Он составляет: при сгорании чистых углеводов — 1, чистых жиров — 0,7, а при обычной у нас в стране смешанной пище — 0,85. То есть, каждой величине дыхательного коэффициента соответствует определенный эквивалент в джоулях (калориях).

В основном обмене спортсменов обнаруживаются сезонные изменения, которые связаны с величиной физической нагрузки при тренировках. В периоды большого объема тренировок основной обмен увеличивается, так как интенсивность обмена веществ при этом значительно повышается.

Второй после основного обмена составляющей энерготрат организма являются так называемые регулируемые затраты энергии. Они соответствуют потребности энергии, используемой на работу сверх основного обмена. Любой вид мышечной деятельности, даже изменение положения тела (из положения лежа в положение сидя), увеличивает энергозатраты организма. Изменение величины потребления энергии определяется продолжительностью, интенсивностью и характером мышечной работы. Поскольку физическая нагрузка может иметь различный характер, энерготраты подвержены значительным колебаниям.

Как известно, энергетические затраты при той или иной деятельности рассчитываются по расходу кислорода и выделению углекислого газа. К сожалению, этот метод таит в себе возможность ошибок и дает большие погрешности. Это относится, в первую очередь, к расчету потребления энергии при спортивных нагрузках, так что приведенные ниже величины энергозатрат на определенную мышечную нагрузку являются ориентировочными.

Специфически-динамическое действие пищевых веществ соответствует количеству энергии, которая потребуется организму для переработки введенной в него пищи. Каждый прием пиши приводит к активизации обмена в результате процессов расщепления и превращения пищевых веществ. Количество энергии, необходимое для расщепления различных пищевых веществ, неодинаково. Для белков оно составляет в среднем около 25%, для жиров — около 4%, а для углеводов — около 8%. При приеме смешанной пищи к величине затрат на основной обмен добавляют приблизительно 10% на энергетические затраты, возникшие только в результате приема пищи.

В табл. 9 даны суточные энерготраты в разных видах спорта, ранжированных по группам.

Энергозатраты у спортсмена определяются еще большим числом составляющих:

· климато-географические условия тренировки,

· объем тренировки,

· интенсивность тренировки,

· вид спорта,

· частота тренировок,

· состояние при тренировке,

· специфическое динамическое действие пищи,

· температура тела спортсмена,

· профессиональная деятельность,

· пол,

· повышенный основной обмен,

· потери на пищеварение.

Понятно, что точное определение суммарных энергозатрат представляет значительные трудности и приведенные в табл. 10 величины являются ориентировочными. Кроме тренировок и соревнований спортсмен занят и другими повседневными делами, которые также требуют энергозатрат.

Уровень энерготрат у спортсменов высшей квалификации растет от одного олимпийского цикла к другому. Современные потребности в энергии определены далеко не во всех видах спорта.

Следует отметить, что у разных авторов нет полной идентичности в определении энергетической стоимости одного и того же вида деятельности.

Таблица 9. Энергозатраты и потребность в основных

Группа видов спорта	Вид спорта	Пол	Энерго-затраты	Белки, г	Жиры, г	Угле-воды, г
ккал	кДж	всего	живот-ные	расти-тельные	всего	живот-ные	расти-тельные	всего
1. Виды спорта, не связанные со значительными физическими нагрузками	Шахматы, шашки	М	2800-3200	11704-13376	96-109	48-55	48-55	90-103	68-77	22-26	382-438
Ж	2600-3000	10870-12540	89-102	45-51	45-51	84-97	63-73	21-24	355-410
2. Виды спорта, связанные с кратковремен-ными, но значительными физическими нагрузками	Акробатика, гимнастика (спортивная, художественная), конный спорт, легкая атлетика (барьерный бег, метания, прыжки, спринт), настольный теннис, парусный спорт, прыжки на батуте, прыжки в воду, прыжки с трамплина на лыжах, санный спорт, стрельба (пулевая, из лука, стендовая), тяжелая атлетика, фехтование, фигурное катание	М	3500-4500	14630-18810	120-154	60-77	60-77	113-145	85-109	28-36	478-615
Ж	3000-4000	12540-16720	102-136	51-68	51-68	96-129	72-97	24-32	410-546
3. Виды спорта, характеризую-щиеся большим объемом и интенсивностью физической нагрузки	Бег на 400, 1500 и 3000 м, борьба (вольная, дзюдо, классическая, самбо), бокс, горные лыжи, легкоатлетическое многоборье, спортивные игры (баскетбол, волейбол, водное поло, регби, теннис, хоккей - с мячом, с шайбой, на траве, футбол)	М	4500-5500	18810-22990	154-174	77-87	77-87	145-177	109-133	36-44	615-765
Ж	4000-5000	16720-20900	136-158	68-79	68-79	129-161	97-121	32-40	546-695
4. Виды спорта, связанные с длительными и напряженными физическими нагрузками	Альпинизм, бег на 10000м, биатлон, велогонки на шоссе, гребля (академическая, на байдарках, каноэ), коньки (многоборье), лыжные гонки, лыжное двоеборье, марафон, ходьба спортивная	М	5500-6500	22990-27170	174-190	87-95	87-95	177-210	133-158	44-52	765-920
Ж	5000-6000	20900-25080	158-175	79-88	79-88	161-193	121-145	40-48	695-849

Таблица 10. Энергозатраты при различных видах деятельности

Энергетическая стоимость	Вид деятельности	Активный отдых
2-2,5 ккал/мин, 8,36-10,45 кДж/мин.	Работа за столом; вождение автомобиля; работа с микроЭВМ.	Положение стоя; ходьба - 1,6 км/ч; езда на мотоцикле; шитье на машинке; вязание.
2,5-4 ккал/мин, 10,45-16,72 кДж/мин.	Ремонт машины, радиоприемника, телевизора; работа в буфете (продавец); уборка помещения; печатание на машинке.	Прогулка - 3,5 км/ч; езда на велосипеде - 8 км/ч; работа на косилке; игра в бильярд; прогулка в лесу; управление моторной лодкой; каноэ - 4 км/ч; верховая езда - шагом; игра на музыкальных инструментах.
4-5 ккал/мин, 16,72-20,90 кДж/мин.	Укладка кирпича; штукатурные работы; перевозка груза на тачке - 45 кг; сварка автомашин; вождение тяжелых автомашин; мытье окон.	Прогулка - 5 км/ч; езда на велосипеде - 10 км/ч; волейбол любительский; стрельба из лука; гребля народная; ловля рыбы спиннингом; верховая езда - рысь; бадминтон (парный); энергичное музицирование; работа на ручной косилке.
5-6 ккал/мин, 20,90-25,08 кДж/мин.	Малярные работы; оклейка стен обоями; легкие плотницкие работы.	Прогулка - 5,5 км/ч; езда на велосипеде - 13 км/ч; настольный теннис; танцы - фокстрот; бадминтон (одиночка); большой теннис (парный); уборка листьев; рыхление земли мотыгой.
6-7 ккал/мин, 25,08-29,26 кДж/мин.	Вскапывание огорода; земляные работы.	Ритмическая гимнастика; прогулка - 6,5 км/ч; езда на велосипеде - 16 км/ч; каноэ - 6,5 км/ч; верховая езда - быстрая рысь.
7-8 ккал/мин, 29,26-33,44 кДж/мин.	Интенсивное вскапывание земли - 10 раз в 1 мин (масса лопаты - 4,5 кг).	Ловля рыбы в сапогах - хождение по воде; роликовые коньки - 15 км/ч; прогулка - 8 км/ч; езда на велосипеде - 17,5 км/ч; бадминтон - соревнования; большой теннис - одиночки; рубка дров; уборка снега; косьба; народные танцы; легкий спуск с горы на лыжах; водные лыжи; прогулка на лыжах по рыхлому снегу - 4 км/ч.
8-10 ккал/мин, 33,44-41,80 кДж/мин.	Рытье траншеи; переноска 36 кг груза; пилка дров.	Бег трусцой; езда на велосипеде - 19 км/ч; верховая езда - галоп; восхождение на гору; энергичный спуск с горы на лыжах; баскетбол; хоккей с шайбой; каноэ - 8 км/ч; футбол; игра с мячом в воде.
10-11 ккал/мин, 41,80-45,98 кДж/мин.	Земляные работы - 10 раз в 1 мин (масса лопаты 5,5 кг).	Бег - 9 км/ч; езда на велосипеде - 21 км/ч; прогулка на лыжах по рыхлому снегу - 6,5 км/ч; гандбол; фехтование; баскетбол - энергичный.
11 ккал/мин и более, 45,98 кДж/мин и более.	Земляные работы - 10 раз в 1 мин (масса лопаты 7,5 кг).	Бег - 9,5 км/ч и более; лыжные гонки по рыхлому снегу - 8 км/ч; гандбол - соревнования.