Фазовость протекания процессов адаптации к физическим нагрузкам позволяет выделить три разновидности эффектов в ответ на выполняемую работу:
срочный тренировочный эффект, возникающий непосредственно во время выполнения физических упражнений и в период срочного восстановления в течение 0,5 - 1,0 часа после окончания работы. В это время происходит устранение образовавшегося во время работы кислородного долга;
отставленный тренировочный эффект, сущность которого составляет активизация физической нагрузкой пластических процессов для избыточного синтеза разрушенных при работе клеточных структур и восполнение энергетических ресурсов организма. Этот эффект наблюдается на поздних фазах восстановления (обычно в пределах до 48 часов после окончания нагрузки);
Кумулятивный тренировочный эффект - является результатом последовательного суммирования срочных и отставленных эффектов повторяющихся нагрузок. В результате кумуляции следовых процессов физических воздействий на протяжении длительных периодов тренировки (более одного месяца) происходит прирост показателей работоспособности и улучшение спортивных результатов.[ 37]
Закономерный процесс адаптации выдвигает требования относительно систематического повышения нагрузки и обновления средств и методов совершенствования физических качеств, которое состоит в:
росте объема упражнений и интенсивности их выполнения;
применении новых упражнений;
изменении соотношения интенсивности и объема
работы и отдыха и т.д.[18]
.4 Роль нервной системы в регуляции движений
Скелет остается неподвижным до тех пор, пока мышцы не приложат усилие, так и мышцы не могут сокращаться до тех пор, пока их не возбуждает нервная система.
Нервная система планирует, начинает и координирует все движения человека. Она влияет на всю физиологическую деятельность организма. Нервы образуют своеобразную сеть, по которой электрические импульсы передаются практически во все участки тела, а также принимаются из них. Нервная система обеспечивает коммуникацию и координацию взаимодействий между всеми тканями организма, а также с внешним миром. Любая физиологическая функция, влияющая на спортивную деятельность, в той или иной мере регулируется и контролируется нервной системой.[20]
Автономная нервная система обеспечивает контроль непроизвольных внутренних функций: ЧСС, артериальное давление крови, распределение крови, дыхание.
Автономная нервная система имеет два основных отдела:
симпатическую и парасимпатическую.
Симпатическая нервная система подготавливает тело к действию. Стимуляция со стороны этой системы имеет большое значение для людей занимающихся физической активностью:
увеличиваются ЧСС и сила сердечных сокращений;
расширяются кровеносные сосуды, увеличивается кровоснабжение сердечной мышцы с целью удовлетворения возросших потребностей;
расширение сосудов обеспечивает поступление большого объема крови в активные скелетные мышцы;
сужение сосудов в большинстве других тканей направляет кровь от них к активным мышцам;
повышается артериальное давление, улучшая перфузию мышц и венозный возврат;
расширяются бронхи, улучшая газообмен;
возрастает интенсивность обменных процессов, отражающая повышенные усилия организма, направленные на удовлетворение возросших потребностей, обусловленных мышечной деятельностью;
улучшается умственная деятельность;
из печени в кровь выделяется глюкоза в качестве источника энергии;
замедляются функции, не являющиеся в настоящий момент первостепенными (функция почек, усвоение пищи), тем самым сохраняется энергия, которая может быть использована.[35, 20]
Парасимпатическая нервная система занимается такими процессами, как усвоение пищи, мочеиспускание, секреция желез и сохранение энергии. Эта система более активна когда человек спокоен и отдыхает. Её действия противоположны действиям симпатической нервной системы. Она вызывает:
уменьшение ЧСС,
сужение коронарных сосудов,
сужение бронхов.[5]
.5 Адаптация опорно-двигательного аппарата к
физическим нагрузкам
Адаптация к физическим нагрузкам при мышечной деятельности во всех случаях представляет собой реакцию целостного организма.
Скелетные мышцы, это те мышцы, которые контролируются сознательно. Они называются скелетными, поскольку большинство из них прикреплено к скелету и обеспечивают его движение. Выполнение физического упражнения требует движения тела, которое обеспечивается сокращением скелетных мышц.[4, 9]
Скелетные мышцы являются составной частью опорно-двигательного аппарата человека. Мышцы выполняют следующие функции:
обеспечивают позу человека;
перемещают тело в пространстве;
перемещают отдельные части тела относительно друг друга;
являются источником тепла, выполняя терморегуляционную функцию.[20, 23]
Скелетная мышца представляет собой систему, преобразующую химическую энергию в механическую работу и тепло. Сократительная способность скелетной мышцы характеризуется силой сокращения, которую развивает мышца, длиной укорочения, степенью напряжения мышечного волокна, скоростью укорочения и развития напряжения, скоростью расслабления.
Одной из наиболее важных адаптационных реакций на нагрузки является увеличение числа капилляров вокруг каждого мышечного волокна. Чем больше человек тренируется, тем больше увеличивается (до 15%) количество капилляров. Увеличение количества капилляров улучшает газо- и теплообмен, ускоряет выведение продуктов распада и обмен питательных веществ между кровью и работающими мышечными волокнами. Это обеспечивает подготовку внутренней среды для образования энергии и выполнения мышечных сокращений [40, 37].
Длительные нагрузки вызывают множество адаптаций в нервно-мышечной системе. Аэробные тренировки вызывают лишь незначительное увеличение силы и мощности. Большинство нервно-мышечных адаптаций происходит в результате силовой тренировки.
Систематическая интенсивная работа мышцы способствует увеличению массы мышечной ткани. Это явление названо гипертрофией мышцы. В основе гипертрофии лежит увеличение массы цитоплазмы мышечных волокон и числа содержащихся в них миофибрилл, что приводит к увеличению диаметра каждого волокна. При этом в мышце происходит активация синтеза нуклеиновых кислот и белков и повышается содержание веществ, доставляющих энергию, используемую при мышечном сокращении, - аденозинтрифосфата и креатинфосфата, а также гликогена.[11]
Существует два типа гипертрофии: кратковременная и долговременная.
Долговременная гипертрофия представляет собой увеличение мышечного размера вследствие длительных силовых тренировок. Она отражает действительные структурные изменения в мышце вследствие увеличения числа мышечных волокон (гиперплазия) либо увеличения размера отдельных мышечных волокон (гипертрофия).[32, 41]
При адаптации мышц к тренировке происходит:
увеличение содержания и активности специфических ферментов аэробного метаболизма;
повышение содержания энергетических субстратов - мышечного гликогена и липидов;
усиление способности мышц окислять углеводы и жиры.[1]
Костная ткань, подобно другим видам
соединительной ткани, проявляет свойства анаэробного или гликолитического
обмена. В ней интенсивно протекают процессы гликолиза. Вследствие выполнения
физических упражнений возникает усиление обмена веществ, рефлекторная
гиперемия.[11]
.6 Влияние физических нагрузок на жировой обмен
Тренированный человек во время аэробной работы получает относительно больше энергии за счет окисления жиров. Усиленное использование жирных кислот уменьшает потребление глюкозы работающими мышцами и защищает от развития гипогликемии, лимитирующей работоспособность.[3]
Адипоциты (место депонирования жиров) располагаются в основном под кожей, образуя подкожный жировой слой, и в брюшной полости, образуя большой и малый сальники. Мобилизация жиров, т.е. гидролиз до глицерола и жирных кислот, происходит в постабсорбтивный период, при голодании и активной физической работе. Гидролиз внутриклеточного жира осуществляется под действием фермента гормончувствительной липазы - ТАГ-липазы. Глицерол как водорастворимое вещество транспортируется кровью в свободном виде, а жирные кислоты в комплексе с белком плазмы - альбумином.
При физической активности происходит распад жиров - липолиз, активируемый глюкагоном. Адреналин, активация которого увеличивается при физической активности, также стимулирует липолиз.[30]
Мобилизация депонированных жиров стимулируется глюкагоном и адреналином и, в меньшей степени, некоторыми другими гормонами (соматотропином и кортизолом). В постабсорбтивный период глюкагон активирует гормон-чувствительную липазу, что инициирует липолиз и выделение жирных кислот и глицерина в кровь. При физической активности активируется секреция адреналина, который действует через рецепторы адипоцитов.[1, 13]
Для мышц сердца, почек, печени при физической работе жирные кислоты становятся главным источником энергии.
Аэробная тренировка повышает возможность использования жиров в качестве источника энергии во время мышечной деятельности. Это обеспечивает более низкую интенсивность использования гликогена мышц и печени.[21, 26]
Мышечный гликоген весьма активно используется во время каждого тренировочного занятия, поэтому после каждого тренировочного занятия механизмы, обеспечивающие его ресинтез, стимулируются, а истощенные запасы гликогена восполняются. При адекватном отдыхе и потреблении достаточного количества углеводов с продуктами питания тренированная мышца накапливает значительно больше гликогена, чем нетренированная.
Кроме значительных запасов гликогена, тренированная мышца содержит большее количество жиров в форме триглицеридов. Тренировка приводит к повышению активности многих ферментов, участвующих в окислении жиров, что обуславливает увеличение содержания свободных жирных кислот. Это, в свою очередь, приводит к более интенсивному использованию жиров в качестве источника энергии и, следовательно, к экономии гликогена.[44]
Степень повышения аэробных возможностей частично зависит от количества калорий, расходуемых на каждом тренировочном занятии, а также от объема работы, выполняемой в течение нескольких недель.
При адаптации мышц к физической работе происходит увеличение содержания и активности специфических ферментов аэробного метаболизма; повышение содержания энергетических субстратов -
мышечного гликогена и липидов;
усиление способности мышц окислять углеводы и жиры.
Тренированный человек во время аэробной работы
получает относительно больше энергии за счет окисления жиров. Усиленное
использование жирных кислот уменьшает потребление глюкозы работающими мышцами и
защищает от развития гипогликемии, лимитирующей работоспособность.[53]
.7 Деятельность кардиореспираторной системы при
физической работе
Сердечно-сосудистая система состоит из сердца и сосудов - артерий, вен и капилляров.
Транспортная функция сердечно-сосудистой системы заключается в том, что сердце (насос) обеспечивает продвижение крови по замкнутой цепи сосудов.
Сердце и сосуды составляют систему кровообращения.
Кровь движется по кровеносным сосудам благодаря периодическим сокращениям сердца. Основное назначение постоянной циркуляции крови в организме заключается в доставке и удалении различных веществ. [25]
Сердечная мышца обладает способностью производить свой собственный электрический сигнал - позволяющий ей ритмично сокращаться без нервной стимуляции (автоматизм сердца). [26]
Сердечный цикл включает - расслабление (диастолу) и сокращение (систолу) всех четырех камер сердца. Во время диастолы камеры наполняются кровью. Во время систолы они сокращаются и выбрасывают свое содержимое.
Во время систолы определенное количество крови выбрасывается из левого желудочка. Это - систолический объем крови, или объем крови, выбрасываемый из сердца при одном сокращении. [32, 33]
Кровь проходя через сосуды, оказывает на них давление - оно носит название артериальное давление. Его характеризуют два показателя: систолическое и диастолическое давление.
Систолическое давление крови - более высокий показатель, оно отражает наивысшее давление в артерии и соответствует систоле желудочков сердца. Сокращение желудочков проталкивает кровь по артериям со значительной силой, обуславливающей высокое давление на стенку артерии.
Низкий показатель - диастолическое давление. Он отражает самое низкое давление в артерии, соответствующее диастоле желудочков, когда мышца сердца расслаблена.
Лимфатическая система играет главную роль в сохранении соответствующих уровней жидкости в тканях, а также поддержании необходимого объема циркулирующей крови, обеспечивая возврат интерстициальной жидкости. Значение этой функции возрастает при нагрузке, когда увеличенный кровоток к активным мышцам и повышенное давление крови ведут к образованию большего объема интерстициальной жидкости. Лимфатическая система предотвращает переполнение активных участков кровью и способствует эффективной деятельности сердечно-сосудистой системы.[42]
Кровь играет важную роль в регуляции нормального функционирования организма. Следующие три функции имеют особое значение для спортивной и мышечной деятельности:
транспортная,
регуляция температуры и
кислотно-щелочное равновесие.[ 53]
Потребность в кислороде активных мышц резко возрастает во время физической нагрузки: используется больше питательных веществ, ускоряются метаболические процессы, поэтому возрастает количество продуктов распада. При продолжительной нагрузке повышается температура тела. При интенсивной нагрузке увеличивается концентрация ионов водорода в мышцах и крови, что вызывает снижение pH крови [69]
Особые изменения происходят со следующими компонентами сердечно-сосудистой системы: частота сердечных сокращений, систолический объем крови, сердечный выброс, кровоток, артериальное давление, кровь.[70]
При выполнении упражнения ЧСС быстро возрастает пропорционально интенсивности нагрузки практически до момента крайнего утомления. По мере приближения этого момента ЧСС начинает стабилизироваться. Это означает, что достигнут максимальный уровень ЧСС. Это очень надежный показатель, который остается постоянным изо дня в день и изменяется незначительно только с возрастом из года в год.
При постоянных субмаксимальных уровнях физической нагрузки ЧСС увеличивается относительно быстро, пока не достигнет плато - устойчивой ЧСС, оптимальной для удовлетворения потребностей кровообращения при данной интенсивности работы. Этот показатель - эффективный индикатор производительности сердца: более низкая ЧСС свидетельствует о более производительном сердце.[72]
Систолический объем крови также увеличивается во время нагрузки, обеспечивая более эффективную работу сердца. При почти максимальной и максимальной интенсивности нагрузки систолический объем является главным показателем кардиореспираторной выносливости. Систолический объем определяют четыре фактора: