Теоретическая часть." Физиологические основы двигательных качеств".

3 .ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДВИГАТЕЛЬНЫХ КАЧЕСТВ

Физиологические основы мышечной силы.

Мышечная сила и скорость движения находятся в обратно пропорциональной зависимости. Разные спортивные упражнения относятся к разным точкам кривой «сила-скорость». Упражнения с внешней нагрузкой, близкой или равной максимальной изометрической мышечной силе относят к собственно-силовым упражнениям (тяжелоатлетические упражнения со штангой, «крест»). Упражнения с внешней нагрузкой, равной 40-70% от максимальной изометрической силы, при выполнении которых проявляется относительно большие силы и скорость мышечных сокращений (большая мощность) относятся к скоростно-силовым упражнениям (бег на короткие дистанции, прыжки). В движениях с перемещением малой массы (менее 40% от максимально изометрической силы) достигается высокая скорость, а проявляемая мышечная сила относительно мала. Такие упражнения относятся к скоростным.

Максимальная статическая сила и максимальная произвольная статическая сила мышц. Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение при одновременном выполнении условий:

1.   активация всех двигательных единиц данной мышцы;

2.   режим полного тетануса у всех ее двигательных единиц;

3.   сокращение мышцы при длине покоя.

В этом случае изометрическое напряжение мышцы соответствует ее максимальной статической силы.

Максимальная сила мышцы зависит от анатомического поперечника мышцы (площадь поперечного сечения мышцы перпендикулярно к ее длине, зависит от числа и толщины волокон). Отношение максимальной силы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы (кг/см2). Поперечный разрез мышцы, проведенный перпендикулярно к ходу ее волокон, называют физиологическим поперечником. Отношение максимальной силы к ее физиологическому поперечнику называется абсолютной мышечной силой (0,5-1Н/см2).

Человек развивает максимальную произвольную силу, она зависит от 2 групп факторов – мышечных (периферических) и координационных (центрально-нервных). Мышечные факторы:

1 механические условия мышечной тяги – плечо рычага действия мышечной силы и угол приложения этой силы к костным рычагам;

2 длина мышц;

3 поперечник активируемых мышц;

4 соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в мышцах.

К координационным факторам относят совокупность центрально-нервных координационных механизмов управления мышечным аппаратом – механизмы внутримышечной координации и механизмы межмышечной координации. Механизмы внутримышечной координации определяют число и частоту импульсации мотонейронов данной мышцы и связь их импульсации во времени, т.е определяет насколько МПС будет близка к МС. Совершенство межмышечной координации проявляется в адекватном выборе «нужных» мышц-синергистов и т.д.

Разница между максимальной силой и максимальной произвольной силой мышц называется силовым дефицитом. Величина силового дефицита зависит от: 1 психологического состояния (установки) испытуемого; 2 необходимого числа одновременно активируемых мышечных групп; 3 степени совершенства произвольного управления ими.

Связь произвольной силы и выносливости мышц. МПС и статическая выносливость одной и той же мышечной группы связаны прямой зависимостью: чем больше МПС данной мышечной группы, тем длительнее можно удержать выбранное усилие. Показатели МПС и динамической выносливости не обнаруживают прямой связи у спортсменов и неспортсменов различных специализаций. Это свидетельствует о высокой специфичности тренировочных эффектов. Тренировка, направленная на развитие мышечной силы, совершенствует механизмы, способствующие улучшению этого качества, значительно меньше влияя на мышечную выносливость и наоборот.

Рабочая гипертрофия мышц. Увеличение мышечного поперечника в результате физической тренировки называют рабочей гипертрофией мышцы. Происходит за счет утолщения существующих мышечных волокон, возможно образование дочерних волокон с общим сухожилием. Два крайних типа рабочей гипертрофии мышечных волокон: 1саркоплазматический – утолщение мышечных волокон за счет преимущественного увеличения несократительной части – саркоплазмы, предрасположены медленные и быстрые окислительные волокна, повышается не столько сила, сколько выносливость; 2 миофибриллярный – увеличение числа и объема миофибрилл (сократительного аппарата), приводит к значительному росту МС мышцы и абсолютной силы, предрасположены быстрые мышечные волокна. В реальной ситуации гипертрофия смешанная, с преобладанием одного из видов. В основе рабочей гипертрофии лежит интенсивный синтез мышечных белков и уменьшенный распад. Заметное действие оказывают гормоны андрогены. В результате силовой тренировки происходит гипертрофия быстрых мышечных волокон, при тренировке на выносливость – медленных. Соотношение волокон при силовой тренировке не меняется. При силовой тренировке увеличивается процент быстрых гликолитических волокон и уменьшается быстрых окислительно-гликолитических волокон.

Физиологические основы скоростно-силовых качеств (мощности).

Максимальная мощность является результатом оптимального сочетания силы и скорости.

Силовой компонент мощности (динамическая сила). Мышечная сила, измеряемая в условиях динамического режима работы мышц, обозначается как динамическая сила. Показатели динамической силы значительно отличаются  даже у одного человека при повторных измерениях.

К одной из разновидностей мышечной силы относится взрывная сила, характеризующая способность к проявлению мышечной силы (прыжок в длину с места, короткие дистанции). В качестве показателей взрывной силы используют градиенты силы (скорость ее нарастания), которая определяется как отношение максимально проявляемой силы к времени ее достижения или как время достижения выбранного уровня мышечной силы (абсолютный градиент) либо половины максимальной силы либо другой ее части (относительный градиент силы). Градиент силы выше у представителей скоростно-силовых видов спорта (спринтеры).

Показатели взрывной силы мало зависят от механизмов, определяющих статическую силу. Важную роль играют такие характеристики:

характер импульсации мотонейронов активных мышц (частота импульсации в начале разряда, синхронизация);

соотношение быстрых и медленных волокон в мышцах (в скоростно-силовых видах быстрые волокна составляют основную массу мышцы).

Скоростной компонент мощности. Сила сокращения мышц влияет на скорость движения: чем больше сила, тем быстрее движение.

Скорость спринтерского бега зависит от величины ускорения (скорости разбега) и максимальной скорости. Эти два фактора не имеют тесной связи между собой.

Механизмы повышения скоростного компонента мощности:

увеличение скоростных сократительных свойств мышц – зависит от соотношения быстрых и медленных мышечных волокон (выше процент быстрых волокон);

внутри- и межмышечная координация – происходит кооперация усилий мышц, что способствует преодолению сопротивления с большей скоростью.

Энергетическая характеристика скоростно-силовых упражнений. Все скоростно-силовые упражнения относятся к анаэробным, предельная их продолжительность – менее 1-2 мин. Для энергетической характеристики используют два показателя:

максимальная анаэробная мощность – может поддерживаться несколько секунд за счет энергии анаэробного расщепления мышечных фосфатов – АТФ и КрФ (лимитирующий фактор). Короткий спринт, прыжки;

максимальная анаэробная емкость – используется величина максимального кислородного долга, который выявляется после работы предельной продолжительности (от 1 до 3 мин).

В среднем величины максимального кислородного долга у спортсменов выше, чем у неспортсменов. Эта величина очень вариативна.

По величине алактацидной (быстрой) фракции кислородного долга можно судить о той части анаэробной (фосфагенной) емкости, которая обеспечивает очень кратковременные упражнения скоростно-силового характера (спринт). Величина этой фракции кислородного долга около 100 ккал/кг веса тела, или 1,5-2 л О2, в результате тренировки может увеличиваться в 1,5-2 раза.

Наибольшая фракция кислородного долга после работы предельной продолжительности в несколько десятков секунд связана с анаэробным гликолизом и обозначается как лактацидный кислородный долг. Эта часть кислородного долга используется для устранения молочной кислоты из организма путем ее окисления до углекислого газа и воды и ресинтеза до гликогена. У спортсменов максимальная концентрация молочной кислоты в крови может составлять 250-300мг%, у неспортсменов 120мг%.

Физиологические основы выносливости.

В спортивной физиологии выносливость определяют как способность длительно выполнять глобальную мышечную работу преимущественно или исключительно аэробного характера. Сюда относят все аэробные упражнения циклического характера (бег на дистанции от 1500м, спортивная ходьба, лыжные гонки всех дистанций, плавание от 400 м). Различают выносливость: статическую и динамическую, локальную и глобальную, силовую, анаэробную.

Аэробные возможности организма и выносливость. Спортсмены должны обладать большими аэробными возможностями: высокой максимальной скорость потребления кислорода («мощность») и способность длительно поддерживать высокую скорость потребления кислорода («емкость»).

Максимальное потребление кислорода (МПК) – чем  выше, тем более высокую скорость может поддерживать спортсмен или произвести больший объем работы. У нетренированных мужчин в среднем 3-3,5л/мин, то у тренированных 5-6л/мин.

Абсолютные показатели МПК (л О2/мин) – прямая зависимость с размерами тела.

Относительные показатели МПК (мл О2/кг*мин) – обратная зависимость от веса тела.

Уровень МПК зависит от максимальных возможностей двух систем: кислородотранспортной и системы утилизации О2 (мышечной системы).

Кислородотранспортная система и выносливость.

1 Система внешнего дыхания. Происходит увеличение легочных объемов и емкостей; повышение мощности и эффективности внешнего дыхания; повышение диффузионной способности легких.

2 Система крови. Увеличивается объем циркулирующей крови в большей части за счет повышения общего объема плазмы, чем эритроцитов (снижение гематокрита), снижение рабочей лактацидемии (ацедемии)при немаксимальных аэробных нагрузках – повышение анаэробного порога и повышение рабочей лактацидемии (ацедемии) при максимальных аэробных нагрузках за счет анаэробного гликогенолиза.

3 Сердечно-сосудистая система. Эффекты тренировки выносливости в отношении ЧСС состоят в:

повышении производительности сердца, увеличении максимального сердечного выброса за счет систолического объема; брадикардии как в условиях покоя, так и при стандартной работе; повышении экономичности работы сердца; более совершенное перераспределение кровотока между активными и неактивными органами и тканями тела, усиление капилляризации тренируемых мышц и других активных органов и тканей, в т.ч. и сердца. Происходит увеличение сердца в размере, дилатация желудочков и утолщение стенок.

Мышечный аппарат и выносливость.

Композиция мышц. В мышцах представителей видов спорта, требующих проявления выносливости относительно высокий процент медленных волокон (до 80%). Две теории: наследственность и следствие тренировки выносливости за счет уменьшения числа быстрых волокон.

Структурные особенности мышечных волокон. Развивается рабочая гипертрофия преимущественно саркоплазматического типа. Возрастает число и размеры митохондрий внутри мышечных волокон, соответственно возрастает способность мышцы к утилизации кислорода.

Капилляризация мышечных волокон. Возрастает число капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно, за счет этого увеличивается поверхность диффузии и повышается аэробная работоспособность. Усиленная капилляризация наблюдается только в мышцах, активно задействованных при тренировке выносливости.

Биохимическая адаптация мышц к тренировке выносливости. Происходит повышение емкости и мощности и мощности аэробного метаболизма рабочих мышц. Главные биохимические механизмы:

увеличение содержания и активности специфических ферментов аэробного метаболизма;

увеличение содержания миоглобина (до 1.5-2 раз);

повышение содержания энергетических субстратов – мышечного гликогена и липидов (до 50%);

усиление способности мышц окислять углеводы и особенно жиры (жировой сдвиг). Происходит сохранение более ограниченных запасов углеводов и продолжается продолжительность выполнения упражнения. Снижается содержание лактата в мышцах.

Тренировка выносливости вызывает два основных эффекта:

1 усиление максимальных аэробных возможностей организма (увеличение МПК при максимальной аэробной нагрузке);

2 повышение эффективности (экономичности) деятельности организма при выполнении аэробной работы (снижение ЧСС, температуры тела, концентрации лактата в крови и других функциональных показателей при стандартной немаксимальной аэробной нагрузке).

В основе положительных эффектов лежат структурно-функциональные изменения кислороднотранспортной, утилизирующей и др. систем, а также совершенствование центрально-нервной и эндокринной регуляции деятельности этих систем в процессе выполнения аэробной работы.