Факторы, которые определяют уровень развития выносливости
Введение
Выносливость – это способность эффективно выполнять упражнения, преодолевая утомление. Уровень развития выносливости обусловливается уровнем энергетического потенциала спортсмена, его соответствию определенным требованиям в определенном виде спорта, эффективностью техники и тактики, психическими возможностями спортсмена, обеспечивающими высокий уровень мышечной активности, удалению утомления и препятствию его возникновения.
Основные факторы
Благодаря разнообразию факторов, определяющих уровень выносливости, в разных видах мышечной деятельности, были классифицированы виды выносливости на основании различных признаков. Выносливость делят на общую и специальную, тренировочную и соревновательную, локальную, региональную и глобальную, аэробную и анаэробную, мышечную, вегетативную, сенсорную, и эмоциональную, статическую, динамическую, скоростную и силовую. Такое разделение выносливости на виды помогает анализировать факторы, развивающие это качество и подбирать самые эффективные методики.
Основными факторами, предопределяющими развитие выносливости, являются: структура мышц, внутримышечная и межмышечная координация; производительность работы сердечно сосудистой системы, дыхательной и нервной системы; запасы энергоматериалов в организме; уровень развития физических качеств; техническая и тактическая экономичность двигательной деятельности.
Структурно-функциональные особенности двигательных единиц мышц. Соотношение мышечных волокон разного типа генетически детерминировано. В структуре мышечной ткани различается два вида мышечных волокон: МС – медленно сокращающиеся, и БС – быстро сокращающиеся. Особенности МС волокон: медленная скорость сокращений, большое количество митохондрий, высокая активность оксидативных энзимов, прекрасную васкуляризацию (много капилляров), значительный потенциал накопления гликогена. Особенности БС волокон: меньше разветвленная капиллярная сеть, меньшее число митохондрий, высокую гликотическую способность и большую скорость сокращений. БС-волокна делятся на две группы: БСа и БСб-волокна. Бса-волокна – это оксидативно-гликотические волокна которые быстро сокращаются. Они имеют высокую сокращенческую способность, и высокую сопротивляемость утомлению. БСб-волокна – это классический тип волокон, которые быстро сокращаются. В их работе используются анаэробные источники энергообеспечения.
У мужчин и женщин МС-волокон немного больше (52-55%) среди БС-волокон преобладают Бса-волокна (30-35%), БСб-волокон намного меньше (12-15%).
При специальных тренировках происходит гипертрофия всех типов волокон, а особенно БСб-волокон, которые в обычной жизни малоактивны и очень медленно втягиваются в деятельность. От количества мышечных волокон определенного типа зависят достижения спортсменов в определенных видах состязаний. БСб- волокна имеют большое значение в спринтерской, скоростно-силовой работе (бег на 100м., плаванье на 50м., легкоатлетические прыжки и т. д.). Бса-волокна играют большую роль в беге на 400-800м. и плавании на 100-200м. существует строгая зависимость между количеством МС-волокон и БС-волокон и спортивными достижениями на спринтерских и стайерских дистанциях. У обоих типов мышечных волокон существуют характеристики, которые могут изменятся, под действием тренировок «взрывного» характера. Например, во время «взрывных» тренировок увеличивается размер и объем БС-волокон.в тоже время их гликотическая способность тоже повышается. Потенциал МС-волокон возрастает в 2-4 раза, во время тренировок на выносливость. В тоже время скоростной тренировке МС-волокна поддаются очень тяжело. Перестройка МС-волокон проявляется в увеличении размеров миофибрилл, увеличении количества и плотности митохондрий, повышении в мышечной массе истотного веса. Вследствие этого увеличивается выносливость и уменьшается скорость способностей мышц. При гипертрофии БС-волокон происходит увеличение их веса, и благоприятствует повышению их скоростного потенциала. Мышечные волокна, претерпевающие значительные изменения, определяются характером нагрузок. Длительные нагрузки невысокой интенсивности благоприятствуют увеличению объемной плотности митохондрий МС-волокон и Бса-волокон. Изменению БСб-волокон благоприятствует интенсивная работа.
Внутримышечная и межмышечная работа. При продолжительном выполнении упражнений с предельной интенсивностью поочередно вовлекаются в работу двигательные единицы мышц, в этом проявляется внутри мышечная координация. Ее хорошее развитие происходит при выполнении упражнений на фоне умеренного утомления. При жестких режимах нагрузки и отдыха, в результате сильной усталости, в работу вовлекаются все большее количество двигательных единиц мышц, на которые ложится основная нагрузка в упражнении, что ускоряет развитие утомления. Рациональная мышечная координация способствует меньшим затратам энергии на единицу работы, которая выполняется, что в свою очередь дает возможность выполнить большую работу как по объему, так и по интенсивности. Тренированные люди имеют хорошую мышечную координацию, которая проявляется в плавности, слитности движений, отсутствии скованности. При недостаточной тренированности на фоне усталости снижается активность основных групп мышц и усиливается активность мышц, которые не должны принимать участия в выполнении конкретного двигательного действия, что приводит к снижению эффективности движений, увеличению энергозатрат, усилению усталости и падению работоспособности.
2. Механизмы мышечного энергообеспечения
1. Анаэробный креатинфосфатный механизм.
В достижении высоких показателей, большое значение имеют факторы энергообеспечения мышечной деятельности. При мышечном сокращении непосредственным источником энергии является расщепление АТФ (аденозитрифосфорная кислота) при этом АТФ теряет одну энергетически богатую группу и превращается в аденезиндифосфорную (АДФ) и фосфорную кислоты. В мышечных клетках запас АТФ невелик. После потери АТФ, ее запасы должны немедленно восстановится. В случае недостатка кислорода, один из путей восстановления (ресинтеза) АТФ и АДФ связан с использованием креатинфосфата (КрФ), находящегося в мышечном волокне и имеющего фосфатную группу.
КрФ + АДФ = АТФ + креатин
Анаэрбный механизм ресинтеза АТФ может работать до тех пор, пока не будет исчерпан КрФ в мышечных волокнах. Уровень запаса КрФ повышается во время спринтерских тренировок. Креатинфосфатный механизм энергообепечения быстро исчерпывается, после чего энергообеспечение идет за счет других механизмов.
2.Анаэрбный гликолитический механизм.
Другой путь ресинтеза АТФ – гликолиз. Как и креатинфосфатный механизм, он анаэробный, и может быть источником энергообеспечения лишь недолго. При гликолизе АТФ обновляется за счет ферментативного расщепления глюкозы и гликогена до молочной кислоты. Сначала углеводы расщепляются до пировиноградной кислоты. Создающиеся при этом ферментативные группы переходят в АДФ которая превращается после этого в АТФ. Пировиноградная кислота вступает в реакцию и превращается в молочную кислоту. Интенсивное накопление и создание молочного долга, при одновременном исчерпании запасов гликогена – это основной фактор, который лимитирует мышечную деятельность и сопутствует развитию усталости.
3.Аэробный механизм.
В мышцах, обновление АТФ происходит при помощи кислорода. Аэробный механизм может обеспечивать менее интенсивный процесс работы, но более длительный. Организм спортсмена в это время находится в стойком состоянии – молочная кислота не накапливается и кислородный долг не создается. Окислительная система обеспечивает мышцы энергией с помощью процессов окисления жиров и углеводов кислородом из воздуха. Углеводы являются более выгодным источником энергии, в условиях недостаточного снабжения организма кислородом, потому что для их окисления необходимо меньшее количество кислорода, чем для окисления жиров. Например, при работе невысокой интенсивности (до 50% МПК) окисление происходит за счет окисления жиров. При более интенсивной работе, доля участия в энергообеспечении жиров – уменьшается, а углеводов – увеличивается. Белки тоже могут использоваться для энерготворения. Но преимущественно те, которые могут трансформироваться в глюкозу или другие продукты процесса окисления.
Мощность и емкость путей энергообеспечения работ
Возможности каждого из указанных энергетических механизмов, определяется мощностью (скоростью освобождения энергии в метаболических процессах), и объемности, которая определяется величиной достигаемых для использования субстрактых фондов.
Обеспечить действующие органы большим количеством энергии за минимальное время способны креатинофосфокиназная реакция и использование запасов АТФ тканей. В энергообеспечении работы максимальной интенсивности решающую роль играют анаэробные алактатные источники. Анаеробные гликотические источники связаны с запасами гликогена в мышцах, который расщепляется с созданием АТФ и КФ. Но в отличие от алактатных анаэробных источников, этот путь энерготворения имеет более замедленное действие, меньшую мощность, но более высокую выносливость. Аэробные источники энергообеспечения имеют меньшую мощность, но обеспечивают проведение работы на протяжении длительного времени, так как их емкость очень велика.
При нормальном питании в мышцах человека находится около 500гр. гликогена. Это основной резерв энергообеспечения мышечной деятельности. В жировой ткани (триглицериды) находятся большие запасы химической энергии, которая мобилизуется во время длительной работы. Однако для освобождения энергии триглицериды должны пройти сложный путь превращения в жирные кислоты, которые попадают в кровоток и используются в процессе аеробного метаболизма. В процессе освобождения энергии глюкоза содержащаяся в гликогене мышц и печени, или жирная кислота окисляется до СО2 и воды. Этот процесс называется аэробным метаболизмом, осуществляется в два этапа, и достигается при помощи серии последовательных превращений при участии большого количества ферментов. На первом этапе, после двенадцати последовательных реакций метаболизма глюкозы, создается пируват. На втором этапе, при достатке кислорода, пируват поступает в митохондрии и полностью окисляется до СО2 и воды. При недостатке кислорода, или его отсутствии, пируват превращается в молочную кислоту. Количество АТФ, которое получается в результате аэробного окисления и анаэробного гликолиза, разное. При полном окислении одной молекулы глюкозы до СО2 и воды, освобождается 39 молекул АТФ. При процессе гликолиза, при использовании 1 молекулы глюкозы создается всего 3 молекулы АТФ. В процессе анаэробного гликолиза, очень велика скорость создания АТФ, при этом освобождается большое количество энергии. Одновременно тратятся запасы гликогена. В результате анаэробного гликолиза создается молочная кислота и протоны.
Аэробные источники допускают окисление жиров и углеводов кислородом воздуха. Аэробные процессы проходят постепенно, их максимум достигается через несколько минут после начала процесса. Благодаря большим запасам глюкозы и жиров в организме и неограниченным возможностям потребления кислорода из атмосферного воздуха, аэробные источники, дают возможность выполнять работу на протяжении длительного времени. Имея высокую экономичность, их емкость очень велика. Основными источниками в энергообеспечении кратковременной высокоэффективной работы являются анаэробные алактатные источники. Немедленный ресинтез АТФ обеспечивается креатинфосфатом мышц. В мышцах человека имеется достаточное количество креатинфосфата для поддержания постоянного уровня АТФ в мышечных клетках на протяжении 5 – 8 сек. Используется креатинфосфатный механизм для мгновенного ресинтеза АТФ, что дает время разворачиванию более сложного гликолитического процесса. Общий мышечный запас фосфогенов может быть использован за несколько секунд высокоинтенсивной работы. Истощение запасов КрФ приводит к сильному снижению мощности работы. Это происходит по тому что гликолиз не может обеспечить достаточное количество АТФ необходимой для растрат в мышцах. В соревнованиях, в которых выполняются кратковременные работы максимально возможной интенсивности, решающую роль играет высокая мощность анаэробных алактатных источников. Крайне важна их роль в легкоатлетическом спринте, легкоатлетических прыжках, метаниях, тяжелой атлетике, плавании на 50м., а также при выполнении кратковременных, высокоинтенсивных действий в сложно-координационных видах спорта, спортивных единоборствах, спортивных играх. Анаэробные лактатные источники энергии играют решающую роль в энергообеспечении работы, которая имеет продолжительность от 30сек. до 6мин. Именно они обусловливают выносливость в беге на 400, 800 и 1500м., в плавании на 100 и 200м. Аэробный путь энергообеспечения является основным во время длительной работы: плавании на 800 и 1500м., беге на 5000 и 10000м. и марафонском беге.--PAGE_BREAK--
При менее длительной работе, которая обеспечивается преимущественно анаэробными источниками, большое значение имеют и аэробные источники. Существенное преимущество имеет даже частичное освобождение энергии аэробным путем. Во-первых АТФ создается экономичнее – расщепляется меньше гликогена. Во-вторых для обеспечения доставки кислорода должен увеличиваться мышечный кровоток, что в свою очередь позволит продуктам распада быстрее диффундировать в кровяное русло и убираться.
Способность к длительному выполнению работы с помощью каких либо источников энерготворения, определяется размерами соответствующих субстратных фондов, и эффективностью их использования, что проявляется в скорости врабатывания, утилизации и экономичности. В отношении алактатных анаэробных источников проблема быстрого достижения максимальных показателей мощности (врабатывания) не стоит. Для лактатных анаэробных и особенно аэробных источников, время достижения максимальных показателей мощности является важным фактором ее эффективности. Параметром обозначающим эффективность энергообеспечения и выносливости спортсмена при длительной работе, является способность к утилизации функционального потенциала, которая оценивается по показателям достижения порога анаэробного обмена (ПАНО). О нарастании порога анаэробного обмена, свидетельствует увеличение концентрации лактата в крови. Привести к значительному увеличению ПАНО способны: повышение приспособительских возможностей кислородно-транспортной системы и изменение мышечной ткани под влиянием специальных тренировок.
Техника движенческих действий и тактика
Выносливость зависит от умения экономно расходовать запас энергии. Основные факторы экономичности – это совершенство техники движений и избранный тактический вариант. При выполнении даже тяжелой работы, движения должны быть свободными, не напряженными. Скованность движений вызывает излишнюю скованность мышц-антагонистов. По этому во многих видах спорта, основным признаком высшего мастерства является умение расслаблять мышцы, которые не принимают участия в выполнении основных двигательных действий. Для спортсменов очень важно научится расслаблять мышцы лица. Если спортсмен научится это делать, то и другие мышцы, не принимающие участия в работе, тоже будут менее напряжены. Благодаря этому спортсмен будет экономичнее расходовать энергию, медленнее утомляться, лучше восстанавливать силы после работы. С точки зрения экономичности, и излишние, и скованные движения, одинаково вредны. В спортивной практике бытует мнение, что стойкость двигательных навыков – это необходимое условие спортивного мастерства. Но анализ техники пловцов высокого класса, говорит о том, что даже они не могут сберечь одинаковые характеристики движений на протяжении всего периода прохождения дистанции. Основные технические характеристики, на протяжении соревнований, претерпевают значительных изменений. Что позволяет спортсменам сохранять заданную скорость, не смотря на прогрессирующие утомление.
Мышечная работа, интенсивность которой неизменна, требует наименьших энергозатрат. Поэтому спортсменам в циклических видах спорта, до недавнего времени рекомендовали поддерживать постоянную скорость от старта до финиша. Но такая техника не всегда обеспечивает наивысшую продуктивность. Она продуктивна только при мышечной работе, которая длится более 2мин… При менее длительных упражнениях, оптимальна техника «раскладки скорости». Она характеризуется высокой стартовой скоростью, и постепенным ее снижением по мере исчерпания запасов энергосистем. Для более полного исчерпания энергетического потенциала, с первых секунд упражнения, необходимо поставить энергетические системы в наиболее тяжелые условия. По мере увеличения интенсивности мышечной работы, энергорастраты возрастают не пропорционально интенсивности, а намного больше. Поэтому увеличение интенсивности движений всегда сопровождается снижением экономичности движений.
Выводы
Экономичность двигательных действий – это комплексный показатель, который обусловлен функциональной и технической экономичностью.
Функциональная экономичность обусловлена согласованностью в работе вегетативных систем и способностью продолжительное время работать в устойчивом состоянии (потребление кислорода отвечает кислородному запросу) при высоком уровне потребления кислорода. Применение метода непрерывного стандартизированного упражнения, с постепенным повышением интенсивности от умеренной до пороговой, способствует развитию функциональной экономичности.
Техническая экономичность обусловлена рациональной биомеханической структурой движений и их автоматизацией. Автоматизация движений помогает устранению лишних напряжений, а в следствие этого и уменьшению энергозатрат.
Значительное влияние на проявление выносливости имеют личностные качества спортсмена и его психическая стойкость в стрессовых ситуациях, характерных для соревновательной деятельности. Целеустремленность, настойчивость, выдержка, уверенность в своих силах, способность переносить значительные отрицательные изменения, нарастание кислородного долга, повышение концентрации молочной кислоты в крови и так далее, играют большую роль в демонстрации высоких показателей выносливости и спортивном мастерстве в целом. В наше время, в финалах больших состязаний, принимают участие спортсмены с приблизительно равной физической и технической подготовкой, придерживаются одинаковой тактики. В сложных условиях спортивной борьбы, чаще всего решающими являются именно психические способности. Спортсмены, владеющие высокой психической стойкостью, демонстрируя выдающиеся спортивные результаты, доводят себя до сверх глубоких степеней исчерпания функциональных резервов, достигая нарушений в деятельности вегетативных систем, которые граничат и часто превышают представления о возможностях человеческого организма.
Фактор генотипа (наследственности) и среды.
Общая (аэробная) выносливость в некоторой мере обусловлена влиянием наследственных факторов. Генетический фактор существенно влияет на развитие анаэробных возможностей организма. На статическую выносливость, наследственность имеет тоже большое влияние. Для динамической силовой выносливости, влияния наследственности и среды примерно одинаково. На женский организм наследственные факторы больше влияют при субмаксимальной мощности, а на мужской – при работе умеренной мощности.
Литература
1. Теория и методика физического воспитания. Учебн. изд./ Под ред. Т.Ю. Круцевич. К.: 2003.
2. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте. К.: Олимпийская литература, 1997. – 583с.
3. Платонов В.Н., Булатова М.М. Фізична підготовка спортсмена. Навч. посібн. – К.: Олімпйська література, 1995. – 320с.