Система дополнительных средств повышения и восстановления работоспособности велосипедистов-гонщиков

Продолжительность восстановительного периода после предельных однократных нагрузок в значительной мере обусловливается уровнем аэробных возможностей. Распространено мнение (Astrand, Rodahl, 1986; Hollmann, Hettinger, 1980), что высокие аэробные возможности спортсменов приводят к ускорению восстановительных процессов. Однако высокие аэробные способности, содействуя более быстрому восстановлению лактатной фракции кислородного долга, практически не влияют на продолжительность восстановления алактатной фракции, которая оказывается такой же, как у лиц с относительно невысокими аэробными возможностями (Vogelaere, S'Jongers, 1984). Для рационального чередования нагрузок следует учитывать и темпы протекания процессов восстановления после нагрузок, отдельных упражнений, их комплексов, серий занятий, микроциклов. Известно, что восстановительные процессы после любых нагрузок протекают с различной интенсивностью. Естественно, наибольшая интенсивность восстановления наблюдается сразу после нагрузок. В восстановительном периоде после напряженной мышечной деятельности ЧСС резко снижается уже в течение первых 10--15 с после работы. Этот быстрый спад следует увязывать с резким уменьшением кортикальной и проприоцептивной стимуляции. В дальнейшем ЧСС уменьшается значительно медленнее, что определяется снижением периферических импульсов вследствие устранения из тканей продуктов распада.

Резкое уменьшение ЧСС непосредственно после нагрузки сопровождается снижением систолического объема крови. Вместе с тем непосредственно после нагрузок, связанных с накоплением лактата, происходит удержание высоких величин потребления кислорода, иногда превышающих наблюдаемые во время работы. Связано это с повышенной потребностью тканей в кислороде для восстановления количества фосфатов и устранения лактата, повышенным уровнем катехоламинов и температуры тела, хорошими условиями для периферического кровоснабжения в связи с расслаблением мышц. По мере устранения сдвигов, вызванных работой, восстановительные процессы замедляются. В целом при нагрузках различной направленности, величины и продолжительности в течение первой трети восстановительного периода протекает около 55--65 %, во второй -- 25-- 35 % и в третьей -- 5 --15 % восстановительных реакций.

3. Функциональная активность при продолжительной работе, утомление и восстановление при нагрузках различной величины

Начало мышечной деятельности сопровождается постоянной активизацией деятельности регулирующих, вегетативных и исполнительных функций организма -- происходит процесс врабатывания. Он характерен для любой мышечной деятельности и является биологической закономерностью. Периоду врабатывания предшествует период предрабочего возбуждения нервной системы и активизации деятельности вегетативных функций как настройки организма на осознанное выполнение заданной работы.

В период врабатывания налаживается необходимый стереотип движений: улучшается координация, уменьшаются энергозатраты на единицу работы, т. е. повышается ее КПД; улучшается регуляция вегетативных функций, причем процесс активизации отдельных систем происходит неодновременно. Так, период врабатывания двигательной системы (в зависимости от интенсивности работы) колеблется от 10--20 с до 2--3 мин. Врабатывание вегетативной нервной системы происходит значительно медленнее -- максимальная активизация деятельности систем кровообращения и дыхания может происходить в течение 4--6 мин, причем одни показатели достигают устойчивого уровня быстрее, другие -- медленнее. Период врабатывания находится в прямой зависимости от интенсивности выполняемой работы: чем она интенсивнее, тем длительнее врабатывание. Процесс врабатывания протекает особенно успешно, если в разминке используют упражнения, которые выполняют в последующей деятельности. Этот период обычно короче у спортсменов, адаптированных к данной работе, а также у спортсменов более высокой квалификации, которых отличают достаточно стойкие и одновременно лабильные связи двигательной и вегетативной функций. Спортсмены высокого класса, адаптированные к применяемым упражнениям, достигают максимальных для данной работы показателей максимального потребления кислорода уже через 60-- 90 с. Спортсменам II--III спортивных разрядов для этого часто не хватает 3--4 мин. После окончания периода врабатывания программа тренировочного занятия выполняется в течение определенного времени на относительно постоянном уровне работоспособности -- в устойчивом состоянии. В это время достигается согласованная деятельность двигательной и вегетативных функций. Состояние устойчивой работоспособности нарушается вследствие развития процесса утомления, характеризующегося возрастанием напряженности деятельности функциональных систем при относительно стабильном уровне работоспособности, а затем и ее снижением. Такая динамика функциональных возможностей спортсменов характерна для соревновательной и тренировочной деятельности. Особенно ярко она проявляется при выполнении программ тренировочных занятий определенной направленности с относительно стабильным характером используемых средств. При классификации нагрузок тренировочных занятий по величине целесообразно ориентироваться на динамику функциональной активности организма спортсменов. Величина нагрузки тренировочного занятия тесно связана с выраженностью сдвигов гомеостаза и отражается в продолжительности восстановительных процессов. После малых и средних нагрузок, которые протекают в течение десятков минут или нескольких часов, большие нагрузки могут вызвать длительный период последействия, достигающий нескольких суток. Величина нагрузок, по данным протекания восстановительного периода, может быть объективно оценена не только по разнообразным физиологическим и биохимическим показателям, но и по относительно простым, но достаточно объективным характеристикам: окраске кожи, сосредоточенности и общему самочувствию спортсмена и др. Применительно к процессу подготовки квалифицированных спортсменов наибольшим тренирующим эффектом отличаются занятия с большими нагрузками. Связано это с тем, что при выполнении программ таких занятий значительный объем работы спортсмен выполняет в условиях постоянно прогрессирующих сдвигов в деятельности функциональных систем организма, несущих основную нагрузку при выполнении конкретной работы. Велико, по-видимому, значение занятий с большими нагрузками как фактора интенсификации синтеза белков, обеспечивающих замену истощенных клеточных структур и увеличение рабочей площади для выполнения функций, наиболее активных в процессах срочной адаптации. Необходимо учесть, что изменения, наступающие во время срочных адаптационных реакций при работе в условиях скрытого утомления, составляют важные предпосылки развития долговременной адаптации. При этом в первую очередь деградации должны подвергаться белки с заканчивающимся периодом жизни и уже не способные обеспечивать надежное выполнение функций в напряженных условиях. Усиленная деградация устаревших белков ведет к замене их новыми и тем самым к повышению надежности сократительного аппарата. Более того, систематическое применение больших тренировочных и соревновательных нагрузок обеспечивает формирование тесной взаимосвязи между функцией соответствующих структур организма и индивидуальным генетическим аппаратом срочной и долговременной адаптации. В результате применения таких нагрузок обеспечивается значительно более глубокое исчерпание функциональных резервов организма спортсмена, более интенсивное и сбалансированное восстановление и регенерация израсходованных структур, формирование эффективного ритма взаимодействия между процессами истощения, функционального и структурного восстановления и суперкомпенсации.

4. Утомление и восстановление при нагрузках различной направленности

Утомление -- сложное явление, обусловленное множеством различных процессов, специфичных для каждого вида двигательной активности. Выявление звена, играющего ведущую роль в развитии утомления, особенно затруднено в реальной тренировочной и соревновательной деятельности, отличающейся исключительным многообразием двигательных действий, процессов их регуляции и обеспечения, сложным характером проявления различных двигательных качеств. Существенным затруднением для установления специфического места, в котором развивается утомление, является большое число компенсаторных приспособлений, включающихся при напряженной двигательной активности различной интенсивности. Для преодоления утомления организм использует избирательное вовлечение различных двигательных единиц, а также чередование деятельности различных мышц-синнергистов (Green, 1990), мобилизацию буферных систем для нейтрализации действия продуктов распада на мышечное волокно (De Vries, Housh, 1994), преимущественное вовлечение различных источников энергообеспечения работы и др. Двигательное утомление -- это не какой-то единый, общий для разных видов мышечной деятельности комплекс физиологических процессов. По-видимому, как существуют различные виды мышечной деятельности, в неодинаковой степени вовлекающие различные физиологические системы и функции, имеются и разные виды утомления, в большей или меньшей степени различающиеся по феноменологии, локализации и механизму. В зависимости от условий мышечной деятельности и индивидуальных особенностей организма роль ведущего звена в развитии утомления может принимать на себя любой орган или функция, возможности которых в определенный момент работы становятся неадекватными требованиям нагрузки. Первопричиной утомления может стать и снижение энергетических ресурсов организма, и уменьшение активности ключевых ферментов из-за угнетающего действия продуктов метаболизма тканей, и нарушение целостности функционирующих структур из-за недостаточности их пластического обеспечения, и изменение нейрогуморальной регуляции функций, и др. (Н. Волков, 1974, 1986; Платонов, 1980, 1988; Wilmore, Costill, 2004). Изучение процессов развития утомления при кратковременной высокоинтенсивной работе, обеспечиваемой алактатной анаэробной системой, позволило установить тесную взаимосвязь между истощением запасов КФ в работающих мышцах и снижением работоспособности (Newsholme et al., 1992; Shephard, 1992).Принципиально иные механизмы определяют развитие утомления при выполнении работы, преимущественно обеспечиваемой деятельностью анаэробной гликолитической системой. Основным здесь является интенсивное накопление в мыщцах молочной кислоты. Молочная кислота преобразуется в лактат и протоны, накопление которых очень быстро снижает рН мышцы. Изменение рН в мышце при высокоинтенсивной работе, в таких видах соревнований, как бег на дистанции 800 и 1500 м, плавание на дистанции 200 и 400 м и др., ограничивает результат вследствие наступающего утомления, в то время как резервы мышечного гликогена могут оставаться достаточно большими (Newsholme et al., 1992). В отдельных случаях рН может снизиться до 6,6--6,4 при показателе в состоянии покоя 7,4. Снижение внутриклеточного рН нарушает клеточные процессы производства энергии и сокращения мышц. В частности, снижение рН ниже 6,9 притормаживает процесс гликолиза и производство АТФ, а при рН 6,4 расщепление гликогена прекращается, вызывая резкое снижение АТФ в мышцах. Кроме того, из мышечных волокон вытесняется кальций, что снижает сократительные способности мышц (Wilmore, Costill, 2004). Восстановление рН после кратковременной нагрузки предельной интенсивности может затянуться до 30--35 мин. Отодвинуть наступление утомления при выполнении работы, требующей максимальной активизации анаэробного гликолиза, позволяют буферные системы мышц и крови, поглощающие протоны. Емкость буферной системы мышц невелика и позволяет нейтрализовывать протоны в течение 10--15 с (Newsholme et al., 1992). Интенсивное кровоснабжение мышц не только обеспечивает их кислородом для аэробного метаболизма, но и способствует выведению молочной кислоты в кровь, буферные способности которой значительно выше по сравнению с мышцами (Sutton et al., 1981; De Vries, Housh, 1994). При работе аэробного характера развитие утомления в первую очередь связано с истощением запасов мышечного гликогена. Рассматривая исчерпание запасов гликогена в мышцах в качестве одного из важнейших факторов, определяющих развитие утомления, следует подчеркнуть, что наибольшее истощение гликогена отмечается в мышцах, наиболее активно участвующих в работе. В развитии утомления при длительной работе определенная роль принадлежит также истощению запасов гликогена печени. Расщепление гликогена печени приводит к поступлению глюкозы в кровь, а из нее -- в работающие мышцы. Истощение ограниченных запасов гликогена печени и снижение содержания глюкозы в крови заставляет мышцы еще более интенсивно использовать мышечный гликоген. Изнурительные физические нагрузки приводят к резкому снижению гликогена в мышечной ткани (примерно со 130 до 20 ммоль-кг^-1). Такое снижение может произойти за 2--3 ч. работы, выполняемой с интенсивностью на уровне 60--80 % максимального потребления кислорода, а также в результате 30-минутной напряженной (до 130 % от уровня V0₂max) интервальной работы в 1--5-минутных упражнениях с незначительными паузами. Скорость ресинтеза гликогена (ммоль-кг^_1-ч^-1) при рациональном питании обычно составляет 5 % в час (Коул, 1996). Выбор углеводов определенного типа, увеличение скорости их поступления в организм, оптимизация времени приема могут несколько интенсифицировать этот процесс и довести скорость ресинтеза гликогена в мышечной ткани до 7--8 % в час (Reed, 1989). Скорость ресинтеза гликогена в ближайшем восстановительном периоде повышается и в случае приема различных гликемических растворов сразу после нагрузки, содержащих глюкозу, сахарозу, зерновые сиропы, и может достигать 7--8 % в час, постепенно снижаясь до 5--6 % (Коул, 1996). Снижение интенсивности работы в случаях преодоления сверхдлинных (марафонский бег, лыжные гонки на 30 и 50 км, велосипедные гонки на шоссе) дистанций ниже уровня 50 % V0₂max свидетельствует о практически полном исчерпании запасов гликогена и энергообеспечении работы исключительно за счет жирных кислот. В то же время в этих условиях возникает проблема сохранения уровня концентрации глюкозы крови, достаточного для поддержания деятельности головного мозга. В этом случае утомление носит также центральный характер, так как головной мозг утрачивает способность к эффективной сознательной регуляции движений (Nielsen, 1992). Преодолеть это противоречие во время продолжительных велосипедных гонок позволяет потребление напитков, содержащих глюкозу или другие углеводы (Хоули и др., 1996). Существенное значение в развитии утомляемости при продолжительной работе аэробного характера может иметь дегидратация организма и повышение внутренней температуры, а также потеря электролитов. Что касается молочной кислоты, то даже в конце длительных велогонок ее уровень обычно превышает уровень покоя не более чем в 2--3 раза и не может ограничивать работоспособность спортсмена. Таким образом, в настоящее время достаточно доказательств того, что развитие утомления при выполнении работы различной продолжительности обусловлено истощением источников энергии и накоплением продуктов распада. В зависимости от продолжительности работы основным звеном, лимитирующим работоспособность, может стать исчерпание КФ, гликогена или накопление протонов. Развитие утомления связано со структурой мышечной ткани спортсмена и характером вовлечения в работу различных двигательных единиц, что позволило отдельным специалистам классифицировать двигательные единицы не по структуре и быстроте сокращения, а по устойчивости к утомлению (Burke, 1981; Roy, Edgerton, 1991). Наиболее устойчивыми к утомлению являются МС-волокна, а наименее -- БСб-волокна. Интенсивность работы и особенности ее обеспечения за счет преимущественного рекрутирования МС- или БС-волокон мышц предопределяет их избирательное истощение. При длительной малоинтенсивной работе утомление связано с изменениями в МС-волокнах, а при скоростно-силовой -- в БС-волокнах (Secher, 1992; Hoffman, 2002). Установлено также, что развитие утомления может быть обусловлено метаболическими реакциями, протекающими в процессе мышечного сокращения, а также ухудшением кровоснабжения, что происходит при интенсивной работе, требующей рекрутирования большинства двигательных единиц (Харгривз, 1998; Мак-Комас, 2001). В процессе утомления в мышцах происходит ряд биохимических изменений, которые приводят к уменьшению силы, замедлению процессов сокращения и расслабления двигательных единиц. В частности, увеличение при утомлении концентрации Н⁺ (ионов водорода) способствует снижению рН мышцы и может привести к резкому снижению работоспособности, особенно БС-волокон (Donaldson, Hermanser, 1987). Снижение рН в утомленной мышце до уровня 6,5--6,7 приводит к снижению усилия развиваемого БС-волокнами на 30 %, МС-волокнами -- на 10 % (Мак-Комас, 2001). Утомление может быть связано и со снижением креатинфосфата, что нарушает процесс фосфорилирования АДФ в АТФ и в результате может привести к снижению концентрации АТФ (Мохан и ДР., 2001). Отмечая большую роль в развитии утомления истощения энергетических источников и накопления продуктов распада в мышечной ткани, не следует преуменьшать роли нервной системы, нарушения деятельности как центральных, так и периферических элементов которой могут явиться причиной утомления. Одним из проявлений центрально-нервного характера утомления является неспособность в случае необходимости рекрутировать дополнительные двигательные единицы. Особенно часто это проявляется в отношении быстросокращающихся мышечных волокон, когда возникает необходимость их дополнительной мобилизации для выполнения высокоинтенсивной работы. Однако даже в случае оптимального вовлечения в работу двигательных единиц центральное утомление является существенным фактором в развитии утомления. В этом легко убедиться, если использовать эффективные психологические методы в момент снижения работоспособности в результате прогрессирующего утомления. Реакция в этих случаях однозначна: улучшается эффективность двигательных действий, возрастает работоспособность (Уэйнберг, Гоулд, 2001). Доказательством большой роли ЦНС в развитии утомления являются и многочисленные факты, свидетельствующие о том, что даже при явно выраженном мышечном утомлении и резком снижении работоспособности психологические воздействия или электростимуляция мышц способны повысить их работоспособность. Об этом убедительно свидетельствует и опыт многих выдающихся спортсменов, наглядно продемонстрировавших огромную роль эмоционального возбуждения и мотивации в преодолении мышечного утомления для достижения высочайших показателей работоспособности в условиях глубокого исчерпания энергетических ресурсов мышц и накопления в них продуктов распада (Вайцеховский, 1986). Нарушения в центральном звене двигательной системы могут быть обусловлены в первую очередь изменением возбудимости мотонейрона и неспособностью двигательного нерва проводить повторные потенциалы действия к пресинаптической части нейромышечного соединения (Green,. 1990). Периферическая природа нервно-мышечного утомления может определяться нарушением одного или нескольких звеньев процесса передачи нервного импульса и процесса сокращения в утомленной мышце. В развитии утомления решающую роль могут также сыграть процессы, протекающие в нейромышечном соединении, связывающем центральную импульсацию с периферической активацией: проводимость импульсов в двигательных аксонах, нервно-мышечную передачу, проводимость импульсов в мышечных волокнах, процесс возбуждения, сокращения и расслабления мышечных волокон (Мак-Комас, 2001; Уилмор, Костилл, 2001). В целом, основные причины утомления связаны с двумя следующими понятиями:

1) локализация утомления, т. е. выделение той ведущей системы (или систем), функциональные изменения в которой и определяют наступление утомления;

2) механизмы утомления, т. е. те конкретные изменения в деятельности ведущих функциональных систем, которые обусловливают развитие утомления. В наиболее общем плане локализация и механизмы утомления применительно к упражнениям различной энергетической направленности представляются следующими.

5. Анаэробные и аэробные упражнения

Первая группа включает упражнения максимальной анаэробной мощности, продолжительность которых обычно не превышает 15--20 с. Утомление здесь, в первую очередь, связано с процессами, происходящими в ЦНС и исполнительном нервно-мышечном аппарате. При выполнении этих упражнений моторные центры активизируют максимальное количество спинальных мотонейронов и обеспечивают высокочастотную импульсацию. Максимальная активность моторных центров может быть обеспечена в течение нескольких секунд, особенно по отношению к мотонейронам, интервирующим БС-волокна (Коц, 1986). При выполнении этих упражнений исключительно быстро расходуются фосфагены, что также является одним из ведущих механизмов утомления (Волков и др., 2000).

При выполнении упражнений второй группы -- околомаксимальной анаэробной мощности (обычно 20--45 с) -- утомление связано не только с исчерпанием возможностей ЦНС к эффективному рекрутированию и высокочастотной импульсации большинства спинальных мотонейронов, ин-нервирующих работающие мышцы, и истощением запасов фосфагенов, но и накоплением в мышцах лактата и протонов, что нарушает процессы сокращения мышц и ресинтеза АТФ (De Vries, Housh, 1994; Wilmore, Costille, 2004), а также оказывает неблагоприятное влияние на деятельность ЦНС.

При выполнении упражнений третьей группы -- субмаксимальной анаэробной мощности (обычно 45--90 с) -- основная роль в развитии утомления принадлежит уже накоплению лактата и протонов в мышцах и крови, резкому снижению рН и, как следствие, нарушению клеточных процессов сокращения мышц и восстановления запасов АТФ (Newsholme, 1992; Мохан и др., 2001), ухудшению деятельности ЦНС.

Упражнения первой группы субмаксимальной аэробной мощности (30--80 мин) -- связаны с большой нагрузкой на кислородтранспортную систему и использованием в качестве субстрата мышечного гликогена. Развитие утомления в основном определяется истощением запасов гликогена в мышцах, а также снижением производительности миокарда.

При выполнении упражнений второй группы -- средней аэробной мощности (80--120 мин) -- локализация и механизмы утомления аналогичны тем, которые характерны для упражнений субмаксимальной аэробной мощности. Кроме того, в развитии утомления большое значение имеет истощение запасов гликогена печени, а также нарушение терморегуляции, что может вызвать критическое повышение температуры тела.

Развитие утомления при выполнении упражнений третьей группы -- малой аэробной мощности (продолжительность более 2 ч) -- характеризуется такой же локализацией и механизмами, что и при выполнении упражнений средней аэробной мощности, однако при менее интенсивном развитии процессов утомления, но более глубоком исчерпании энергетических ресурсов. Кроме того, следует указать на большую роль жиров для энергообеспечения работы и влияние недоокисленных продуктов их расщепления на развитие утомления, а также неблагоприятное влияние снижения концентрации глюкозы крови на деятельность головного мозга.

Таким образом, при выполнении любого упражнения можно выделить ведущие, наиболее нагружаемые функции, возможности которых и определяют способность спортсмена выполнять упражнения на требуемом уровне интенсивности, а также предельную продолжительность выполнения упражнения. По локализации утомления можно выделять регулирующие системы (ЦНС, вегетативная нервная, нейрогуморальная), системы вегетативного обеспечения (дыхания, кровообращения, крови), исполнительную (двигательную) систему (Platonov, 2002).

При рассмотрении механизмов развития утомления следует учитывать и объем мышц, вовлеченных в работу. Работоспособность спортсмена при локальной мышечной работе аэробного характера, когда динамическая работа выполняется малой или средней группой мышц, ограничивается величиной внутриклеточного снабжения кислородом за единицу времени, которая в свою очередь зависит от поперечной площади сосудов в подверженных нагрузке мышцах (капилляризация), от экономии внутримышечного распределения крови и содержания гемоглобина, емкости митохондри-ального обмена веществ и эффективности ферментативной регуляции обменных процессов: объема местных углеводных ресурсов и эффективности использования (процент сгорания) углеводов и жиров. При интенсивности работы, не превышающей 30--40 % максимально доступной, ее продолжительность ограничивают исключительно указанные аэробные факторы. Увеличение интенсивности работы свыше 40--50 % максимальной связано не только с включением анаэробных механизмов в энергообеспечение работы, но и синхронным вовлечением в работу большого количества двигательных единиц, которые до этого работали попеременно и, естественно, имели хорошие возможности для восстановления (Hollmann, Hettinger, 1980; Энока, 2000). Представления, согласно которым существуют различные виды утомления, тесно взаимосвязанные с характером и направленностью мышечной деятельности, получили развитие в исследованиях, которые проводились на материале нагрузок тренировочных занятий, дней, микроциклов с участием спортсменов высокого класса, специализирующихся в различных видах спорта. В современной спортивной практике находят применение занятия избирательной (преимущественной) и комплексной направленности. Занятие избирательной направленности планируют так, чтобы основной объем упражнений обеспечивал преимущественное решение одной задачи (например, повышение скоростных или силовых качеств, развитие специальной выносливости и др.), а построение занятий комплексной направленности предполагает использование тренировочных средств, способствующих решению нескольких задач. Занятия избирательной направленности оказывают глубокое, но относительно локальное воздействие на организм спортсменов. Так, после занятия скоростной направленности с большой нагрузкой явно выраженное утомление спортсменов отмечается при выполнении ими работы скоростного и скоростно-силового характера. Даже через сутки после выполнения программы такого занятия скоростные и силовые качества остаются достоверно сниженными. Что касается различных видов выносливости спортсменов, то по отношению к этим качествам явно выраженного утомления не отмечается и уже через 6 ч. после занятия их уровень не отличается от исходного. Эта закономерность проявляется при изучении последействия занятий, направленных на развитие выносливости при длительной работе (аэробной направленности).

Конкретный характер утомления в результате выполнения работы различной преимущественной направленности показан применительно к нагрузкам, свойственным для разных видов спорта, а также по отношению к различным элементам структуры тренировочного процесса -- отдельным занятиям, сериям занятий, проведенных в течение одного и нескольких дней, отдельных микроциклов. Занятия одной и той же направленности, проводимые в состоянии недовосстановления спортсмена после программы предыдущего занятия, приводят к усугублению утомления, не изменяя его характера. Если через 24 ч. после выполнения программы занятия скоростной направленности с большой нагрузкой, когда скоростно-силовые возможности спортсменов остаются угнетенными, проводят аналогичное занятие, то утомление будет выражено в большей мере, а восстановительные реакции затянутся. Третье аналогичное занятие приводит к дальнейшему развитию специфического утомления и значительному удлинению восстановительного периода. В случае последовательного выполнения программ занятий с большими нагрузками различной преимущественной направленности картина принципиально изменяется. Например, когда после занятия, направленного на повышение скоростных возможностей, проводится занятие, способствующее повышению выносливости при работе аэробного характера, происходит значительное угнетение последней. В то же время второе занятие существенно не снижает уровень скоростных возможностей. Проведение третьего занятия анаэробной направленности связано, прежде всего, с угнетением анаэробных возможностей и не сопровождается ярко выраженным снижением скоростных качеств и аэробных возможностей.

Таким образом, чередование занятий различной преимущественной направленности является действенным путем управления формированием утомления и протекания восстановительных процессов для достижения заданных срочных и отставленных реакций адаптации организма спортсменов, способом эффективной профилактики перегрузки и переутомления.

Следует отметить, что даже в случае рационального планирования нагрузок, постоянного контроля за развитием процессов утомления и восстановления в условиях современной тренировочной и соревновательной деятельности далеко не всегда удается избежать перегрузок и переутомления, что чревато развитием перетренированности -- явления, способного отрицательно сказаться не только на эффективности процесса подготовки, но и на здоровье спортсмена. В случае, если методы текущего контроля позволяют своевременно выявить развитие переутомления и своевременно откорректировать тренировочные и соревновательные нагрузки, реализовать комплекс эффективных восстановительных процедур, то можно не только предотвратить негативные явления, но и обеспечить развитие явления суперкомпенсации как реакции на чрезмерные нагрузки, приведшие к переутомлению. Если своевременно не внести коррективы в процесс подготовки, то неизбежно развитие перенапряжения со всеми вытекающими негативными последствиями (Kennta et al., 2001; Weinberg, Gould, 2003).

Особое внимание к профилактике перетренированности должно быть уделено в связи с огромными тренировочными и соревновательными нагрузками современного спорта и большим количеством случаев перетренированности спортсменов во время ответственных соревнований. Исследования, проведенные с участием 296 спортсменов сборной команды США, принимавших участие в Играх Олимпиады в Атланте, показали, что 28 % из них находились в состоянии перетренированности и это отрицательно сказалось на их выступлениях. Наибольшее количество перетренированных спортсменов приходится на виды спорта, в которых выполняются большие объемы однонаправленной работы, - легкая атлетика, велоспорт, гребля (до 50 %). В спортивных играх и единоборствах количество перетренированных спортсменов было незначительным (Уэйнберг, Гоулд, 2001).

6. Основы гипоксической подготовки

Проблема подготовки и соревнований спортсменов в горных условиях привлекла широкое внимание специалистов в области спорта после определения столицы Игр XIX Олимпиады -- Мехико, расположенного на высоте 2290 м над уровнем моря. С тех пор современный спорт, несомненно, стал сферой деятельности, в которой исследования влияния гипоксии на нагрузки проводятся наиболее интенсивно. Сначала интересы исследователей ограничивались проблемой акклиматизации в условиях среднегорья, поскольку значительное уменьшение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе влияет на работоспособность спортсменов, переносимость ими нагрузок, деятельность важнейших функциональных систем организма. Однако экспериментальные материалы, полученные в результате исследований в горах, а также в условиях искусственной гипоксии, спортивные результаты, показанные в различных видах спорта на Играх 1968 г., привели к значительному увеличению внимания к естественной и искусственной гипоксической тренировке. Такая тренировка стала рассматриваться не только как фактор успешной подготовки к соревнованиям, проводимым в горной местности, но и как средство эффективной мобилизации функциональных резервов и переведения на новый, более высокий уровень адаптации организма квалифицированных спортсменов для их участия в соревнованиях в условиях равнины.

Дополнительным толчком в разработке проблемы адаптации человека к горным условиям в связи с практическими задачами спорта высших достижений стали успешные выступления бегунов на длинные дистанции ряда африканских государств, постоянно проживающих и тренирующихся в условиях среднегорья и высокогорья. Первой неожиданностью такого рода явилось выступление на Играх 1960 г. А. Бикила, сумевшего одержать уверенную победу в марафонском беге над многими знаменитыми спортсменами тех лет. Сначала это было воспринято как случайность, однако Бикила выиграл марафонскую дистанцию и на Играх 1964 г. В Мехико на дистанции 10 000 м подавляющее преимущество имели спортсмены, постоянно проживающие в горной местности. Затем последовали многочисленные успехи других бегунов африканских стран, постоянно проживающих в горных условиях (К. Кейно, Н. Тему, Д. Волде, Б. Джипчо, X. Роно, М. Килтануи, Н. Дубе, Т. Дади и др.), специализирующихся в беге на длинные дистанции и в марафонском беге.

В литературе встречаются различные обозначения горных уровней -- «высокогорье», «среднегорье», «низкогорье», «большие, малые и умеренные высоты», «горный, среднегорный и высокогорный климат» и другие, что, к сожалению, приводит к существенным противоречиям в связи с различным пониманием этих терминов. Большинство специалистов, опираясь на анализ физиологических реакций на пребывание и тренировку в горных условиях, предлагает следующую классификацию.

Низкогорье -- 800--1000 м над уровнем моря. На этой высоте в условиях покоя и при умеренных нагрузках еще не проявляется существенное влияние недостатка кислорода на физиологические функции. Только при очень больших нагрузках отмечаются выраженные функциональные изменения.

Среднегорье -- от 800--1000 до 2500 м над уровнем моря. Для этой зоны характерно возникновение функциональных изменений уже при умеренных нагрузках, хотя в состоянии покоя человек, как правило, не испытывает отрицательного влияния недостатка кислорода.

Высокогорье -- свыше 2500 м над уровнем моря. В этой зоне уже в состоянии покоя обнаруживаются функциональные изменения в организме, свидетельствующие о кислородной недостаточности.

7. Адаптация человека к высотной гипоксии

Адаптация человека к высотной гипоксии является сложной интегральной реакцией, в которую вовлекаются различные системы организма. Наиболее выраженными оказываются изменения со стороны сердечно-сосудистой системы, аппарата кроветворения, внешнего дыхания и газообмена, что предопределяет интерес к высотной гипоксии специалистов в области спорта. Разумеется, что интегрированная и координированная перестройка функций на субклеточном, клеточном, органном, системном и организменном уровнях возможна лишь благодаря перестройке функции систем, регулирующих целостные физиологические ответы. Отсюда становится очевидным, что адаптация невозможна без адекватной перестройки функций нервной и эндокринной систем, обеспечивающих тонкую регуляцию физиологических отправлений разнообразных систем (Меерсон, 1986).

Основные адаптационные реакции, обусловленные пребыванием в горных условиях, следующие:

* увеличение легочной вентиляции;

* увеличение сердечного выброса;

* увеличение содержания гемоглобина;

* увеличение количества эритроцитов;

* повышение в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата (ДФГ), что способствует выведению кислорода из гемоглобина;

* увеличение количества миоглобина, облегчающее потребление кислорода;

* увеличение размера и количества митохондрий;

* увеличение количества окислительных ферментов (Колб, 2003).

Среди факторов, влияющих на организм человека в горных условиях, важнейшими являются снижение атмосферного давления, плотности атмосферного воздуха, снижение парциального давления кислорода. Остальные факторы (уменьшение влажности воздуха и силы гравитации, повышенная солнечная радиация, пониженная температура и др.), также, несомненно, влияющие на функциональные реакции организма человека, играют второстепенную роль. Однако следует учитывать факторы, согласно которым температура окружающей среды снижается на 2 °С через каждые 300 м высоты (Sutton et al., 1987), а прямое ультрафиолетовое излучение увеличивается на 35 % уже при подъеме на 1000 м (Heath, Williams, 1983).

Снижение парциального давления кислорода с увеличением высоты и связанное с ним нарастание гипоксических явлений приводит к снижению количества кислорода в альвеолярном воздухе и, естественно, к ухудшению снабжения тканей кислородом. В зависимости от степени гипоксии уменьшается как парциальное давление кислорода в крови, так и насыщение гемоглобина кислородом. Соответственно уменьшается градиент давления кислорода между капиллярной кровью и тканями, ухудшается переход кислорода в ткани. При этом более важным фактором в развитии гипоксии является снижение парциального давления кислорода в артериальной крови, чем изменение насыщения ее кислородом. На высоте 2000--2500 м над уровнем моря V0₂max снижается на 12--15 %, что, в первую очередь, обусловлено снижением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Дело в том, что интенсивность транспорта кислорода из артериальной крови в ткани зависит от разницы или градиента давления кислорода в крови и тканях. В обычных условиях р0₂ артериальной крови составляет около 94 мм рт. ст., а р0₂ тканей -- 20 мм рт. ст., разница -- 74 мм рт. ст. На высоте 2400 м над уровнем моря р0₂ тканей остается неизменным -- 20 мм рт. ст., а р0₂ артериальной крови снижается до 60 мм рт. ст. Это приводит к снижению градиента давления почти в 2 раза (Wilmore, Costill, 2004). В условиях среднегорья и, особенно, высокогорья существенно уменьшаются величины максимальной ЧСС, максимального систолического объема и сердечного выброса, скорости транспорта кислорода артериальной кровью и, как следствие, максимального потребления кислорода (Dempsey et al., 1988). В числе факторов, обусловливающих эти реакции, наряду со снижением парциального давления кислорода, приводящего к снижению сократительной способности миокарда, необходимо назвать изменение жидкостного баланса, вызывающее повышение вязкости крови (Ferretti et al., 1990).

Рис. 1 Снижение максимального потребления кислорода (% от V0₂max в условиях равнин) с увеличением высоты (Robergs, Roberts, 2002)

Сразу после перемещения в горы в организме человека, попавшего в условия гипоксии, мобилизуются компенсаторные механизмы защиты от недостатка кислорода. Заметные изменения в деятельности различных систем организма наблюдаются, уже начиная с высоты 1000--1200 м над уровнем моря. В частности, на высоте 1000 м V0₂max составляет 96 -- 98 % максимального уровня, зарегистрированного на равнине. С увеличением высоты оно планомерно снижается на 0,7 -- 1,0 % через каждые 100 м (Robergs, Roberts, 2002). Таким образом, на высоте 2500 м аэробная мощность снижается на 10--12 %, 3500 м -- на 18--20 % от уровня, регистрируемого на равнине. На вершине Эвереста уровень V0₂max составляет всего 7 -- 10 % от максимального (Колб, 2003). Примерно о такой же зависимости между высотой и уровнем потребления кислорода свидетельствуют и другие источники (рис. 1). Как видим, начиная с высоты 1500 м, подъем на каждую очередную тысячу метров приводит к снижению потребления кислорода на 9,2 %. У людей, не адаптированных к горным условиям, ЧСС в покое, и особенно при выполнении стандартных нагрузок, может увеличиваться уже на высоте 800--1000 м над уровнем моря. Особенно ярко компенсаторные реакции проявляются при выполнении стандартных нагрузок. В этом можно легко убедиться, рассматривая динамику увеличения концентрации лактата в крови при выполнении стандартных нагрузок на различной высоте. Если выполнение таких нагрузок на высоте 1500 м ведет к увеличению лактата всего на 30 % по сравнению с данными, полученными на равнине, то на высоте 3000--3500 м оно достигает 170-240 %. Рассмотрим характер приспособительных реакций к высотной гипоксии на различных стадиях процесса адаптации. При этом, естественно, остановимся на срочных и долговременных адаптационных реакциях функциональных систем и механизмов, которые имеют первоочередное значение для спорта высших достижений. В первой стадии (острая адаптация) гипоксические условия приводят к возникновению гипоксемии и тем самым резко нарушают гомеостаз организма, вызывая ряд взаимосвязанных процессов. Во-первых, активизируются функции систем, ответственных за транспорт кислорода из окружающей среды в организм и его распределение внутри организма: гипервентиляция легких, увеличение сердечного выброса, расширение сосудов мозга и сердца, сужение сосудов органов брюшной полости и мышц и др. (Saltin, 1988; Sutton et al., 1992). Одной из первых гемодинамических реакций при подъеме на высоту является учащение сердечных сокращений, повышение легочного артериального давления в результате спазма легочных артериол, что обеспечивает региональное перераспределение крови и уменьшение артериальной гипоксемии (Malik et al., 1973). Наряду с повышением легочного артериального давления отмечается существенное повышение ЧСС и сердечного выброса, что особенно ярко проявляется в первые дни пребывания в горах. На высоте 2000--2500 м ЧСС повышается на 4-- 6 уд-мин^-1, сердечный выброс -- на 0,3--0,4 л-мин^-1. На высоте 3000--4000 м эти изменения могут достигать соответственно 8--10 в уд-мин^-1 и 0,6--0,8 л-мин^-1 (Berbalk et al., 1984). Через несколько дней величины сердечного выброса возвращаются к равнинному уровню, что является следствием повышения способности мышц к утилизации кислорода из крови, проявляющейся в увеличении артериовенозной разницы по кислороду (Уилмор, Костилл, 2001). Увеличивается и объем циркулирующей крови: в первые дни пребывания в горах -- в результате рефлекторного выброса из депо и перераспределения крови (Меерсон, 1986), а в дальнейшем -- вследствие усиления кроветворения (Нарбеков, 1970). Параллельно с гемодинамическими реакциями у людей, оказавшихся в условиях гипоксии, происходят выраженные изменения внешнего дыхания и газообмена. Увеличение вентиляции легких отмечается уже на высоте около 1000 м в основном за счет некоторого увеличения глубины дыхания. Физические нагрузки делают эту реакцию значительно более выраженной: стандартные нагрузки на высоте 900--1200 м над уровнем моря приводят к достоверному увеличению по сравнению с равнинными условиями легочной вентиляции за счет как глубины, так и частоты дыхания. Увеличение легочной и альвеолярной вентиляции ведет к повышению р0₂ в альвеолах, что способствует повышению насыщения артериальной крови кислородом. С увеличением высоты реакции носят явно выраженный характер даже у мужчин, тренированных и адаптированных к условиям гор.

Максимальная аэробная мощность после прибытия в условия среднегорья и высокогорья существенно снижается и остается пониженной, несмотря на быстрое и существенное повышение гемоглобина. Отсутствие повышения У0₂тах объясняется двумя факторами: 1) повышение концентрации гемоглобина сопровождается снижением общего объема циркулирующей крови в связи с уменьшением объема плазмы, что вызывает снижение систолического объема; 2) снижение пика частоты сердечных сокращений в горных условиях не позволяет повысить уровень максимального потребления кислорода, несмотря на возможность нормализации объема плазмы уже через 3--4 недели пребывания в горах (Saltin, 1996). Ограничение максимального уровня потребления кислорода в значительной мере определяется также развитием гипоксии миокарда, которая является основной причиной уменьшения сердечного выброса, и повышением нагрузки на респираторные мышцы, что требует дополнительного кислорода (Reeves et al., 1992).

Одной из наиболее острых реакций, протекающих в организме человека уже в течение первых часов пребывания в горах, является полицитемия (повышение количества эритроцитов и гемоглобина). Интенсивность этой реакции определяется высотой, скоростью подъема в горы, индивидуальными особенностями людей (Dempsey et al., 1988). Уже через несколько часов после подъема в горы снижается объем плазмы вследствие повышения потерь жидкости, вызванных сухостью воздуха. Это приводит к увеличению концентрации эритроцитов, повышая кислородтранспортную способность крови. Ретикулоцитоз начинается на следующий день после подъема в горы, что является отражением усиленной деятельности костного мозга. На вторые сутки пребывания в горах происходит распад эритроцитов, вышедших из кровяных депо в циркулирующую кровь с образованием эритропоэтина -- гормона, стимулирующего образование гемоглобина и производство эритроцитов. Однако недостаток кислорода сам по себе стимулирует выделение эритропоэтина, что проявляется уже через три часа после прибытия на высоту (Уилмор, Костилл, 2001). Максимальное выделение эритропоэтина достигается через 24--48 ч (Wolfel et al., 1991). Со временем при адаптации к горным условиям, когда общее количество эритроцитов заметно возрастает и стабилизируется на новом уровне, ретикулоцитоз прекращается (Van Liere, Stickney, 1963). На очень больших высотах значительное увеличение эритроцитной массы может настолько повысить вязкость крови, что она будет ограничивать сердечный выброс (Brick et al., 1982). Во-вторых, развивается активация адренергической и гипофизарно-адреналовой систем. Этот неспецифический компонент адаптации играет роль в мобилизации аппарата кровообращения и внешнего дыхания, но вместе с тем проявляется резко выраженным катаболическим эффектом, т.е. отрицательным азотистым балансом, потерей массы тела, атрофией жировой ткани и др. (Hurtado, 1945, 1960; Saltin, 1996). В-третьих, острая гипоксия, ограничивая ресинтез АТФ в митохондриях, вызывает прямую депрессию функции ряда систем организма, и прежде всего высших отделов головного мозга, что проявляется нарушениями интеллектуальной и двигательной активности (Van Liere, Stickney, 1963). Это сочетание мобилизации систем составляет синдром, характеризующий первую стадию срочной, но во многом неустойчивой адаптации к гипоксии (Меерсон, 1986). В первые дни пребывания в среднегорье при выполнении стандартных физических нагрузок отмечается усилие анаэробного гликолиза и повышение в крови и мышечной ткани уровня лактата (Brooks et al., 1991). Через две-три недели после пребывания в горах интенсивность гликолиза и образования лактата при таких же нагрузках снижается и приближается к условиям равнины. Одновременно отмечается повышение содержания СЖК в мышечной ткани (Green et al., 1992) и улучшается метаболическая регуляция процессов энергообеспечения (Robergs, Roberts, 2002). Вторая стадия (переходная адаптация) связана с формированием достаточно выраженных и устойчивых структурных и функциональных изменений в организме человека. В частности, развивается адаптационная полицитемия и происходит увеличение кислородной емкости крови; обнаруживается выраженное увеличение дыхательной поверхности легких, увеличивается мощность адренергической регуляции сердца, увеличивается концентрация миоглобина, повышается пропускная способность коронарного русла и др.

Третья стадия (устойчивая адаптация) связана с формированием устойчивой адаптации, конкретным проявлением которой является увеличение мощности и одновременно экономичности функционирования аппарата внешнего дыхания и кровообращения, рост дыхательной поверхности легких и мощности дыхательной мускулатуры, коэффициента утилизации кислорода из вдыхаемого воздуха. Происходит также увеличение массы сердца и емкости коронарного русла, повышение концентрации миоглобина и количества митохондрий в миокарде, увеличение мощности системы энергообеспечения и др. (Колчинская, 1990). Биопсические исследования позволили установить основные реакции, характерные для устойчивой адаптации мышечной ткани. Уже 4--5-недельное пребывание в высокогорье приводит к выраженным изменениям в мышцах у участников высокогорных восхождений: уменьшается площадь мышц и площадь БС-волокон и, особенно, МС-волокон, увеличивается количество капилляров на 1 мм² мышечной ткани и др. (Wilmore, Costill, 2004), что способствует извлечению кислорода из крови работающими мышцами. Эта адаптационная реакция проявляется и в течение достаточно длительного времени после возвращения с гор, облегчая транспорт кислорода к мышечной ткани. Спортсмены, специализирующиеся в видах спорта скоростно-силового характера, должны знать, что в условиях гор существует определенная степень риска снижения мышечной массы, которая, правда, в достаточной мере может быть предотвращена рациональной силовой подготовкой (Saltin, 1996). Важным проявлением устойчивой адаптации является существенная экономизация функций организма. Здесь прослеживаются два самостоятельных направления. Первое из них связано с экономизацией функций, обусловленной увеличением функционального резерва сердца, повышением кислородной емкости крови и способностей тканей к утилизации кислорода и др. Второе направление обусловлено снижением основного обмена и использования кислорода тканями, а также снижением потребления кислорода сердцем, что наиболее ярко проявляется у горцев-аборигенов, однако присуще и жителям равнин, адаптированным к горной гипоксии. Во второй (переходной) и третьей (устойчивой) стадиях адаптации реакции аппарата кровообращения на гипоксию снижаются по мере развития других приспособительных механизмов: усиления эритропоэза, сдвига кривой диссоциации гемоглобина вправо, увеличения синтеза АТФ, повышения активности дыхательных ферментов в тканях, увеличения васкуляризации тканей, повышения проницаемости периферических капилляров, увеличения плотности капилляров и митохондрий в скелетных мышцах. Следует отметить, что пребывание жителей равнин в условиях среднегорья и высокогорья достаточно быстро приводит к увеличению количества эритроцитов и концентрации гемоглобина, что лежит в основе существенного улучшения снабжения тканей кислородом (Boutellier et al., 1990). Кислородная емкость крови возрастает при увеличении высоты. На уровне моря она составляет 17--18,5%, на высоте 1850--2000 м -- 20-22 %, на высоте 3500-4000 м - 25-27,5 % (Меерсон, 1986). Кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо, что обусловлено прежде всего уменьшением сродства гемоглобина к кислороду со снижением величин рН крови. Кислород от оксигемоглобина освобождается легче и, несмотря на пониженный градиент по кислороду между артериальной кровью и тканями, содержание кислорода в тканях повышается (Ferretti et al., 1990). Несколько недель пребывания на высоте 4000--4500 м способны вызвать повышение этих показателей до уровня, характерного для постоянных жителей районов, расположенных на высоте 3000--3500 м над уровнем моря (Бернштейн, 1977). Среди факторов, обеспечивающих повышение работоспособности и максимального потребления кислорода в результате пребывания и тренировки в горах, васкуляризация и связанное с ней увеличение капиллярного кровотока в мышцах находятся в числе важнейших (Terrados et al., 1988; Saltin, 1996). Подобные изменения происходят и в головном мозге, который обладает наиболее высокой чувствительностью к недостатку кислорода. Длительное пребывание в горах приводит к значительному увеличению числа и протяженности мозговых капилляров, способствуя усилению кровоснабжения головного мозга. Приспособительные реакции со стороны функции дыхания и газообмена во второй и третьей стадиях сводятся к следующему. Дыхание становится менее частым и более глубоким по сравнению с реакциями, отмечаемыми в первой фазе адаптации. Минутный объем дыхания также несколько снижается, но не превышает равнинной нормы; нивелируется респираторный алкалоз; происходит увеличение экскурсии грудной клетки и наступает стойкое увеличение всех легочных объемов и емкостей, а также доля альвеолярной вентиляции в минутном объеме дыхания (Лауэр, Колчинская, 1975; Robergs, Roberts, 2002). Устойчивая адаптация к гипоксии связана и с существенными изменениями возможностей центральной и периферической частей нервной системы. На уровне высших отделов нервной системы это проявляется в увеличении устойчивости мозга к чрезмерным раздражителям, конфликтным ситуациям, повышении устойчивости условных рефлексов, ускорении перехода кратковременной памяти в долговременную. На уровне вегетативной регуляции устойчивая адаптация проявляется, например, в увеличении мощности адренергической регуляции работы сердца, выражающейся в гипертрофии симпатических нейронов, увеличении количества симпатических волокон в миокарде, а также увеличении интенсивности и уменьшении длительности инотропного ответа сердца на норадреналин (Пшенникова, 1986; Krause, 1981). Это явление сочетается со снижением миогенного тонуса сосудов и уменьшением их реакции на норадреналин (Меерсон, Салтыкова, 1977). Такие изменения адренергической регуляции сердца и сосудистого русла обеспечивают положение, при котором увеличение сердечного выброса во время поведенческих реакций, во-первых, быстрее реализуется и завершается, а во-вторых, сопровождается меньшим повышением артериального давления, т. е. в целом является более экономным. Тренировка в горных условиях способствует повышению экономичности работы. Уже 5--8 ч. активной нагрузки в течение первых трех дней пребывания на высоте 2500 м приводит к увеличению кислородной емкости крови, а также диффузии кислорода в мышечную ткань (Hacker et al., 1984; Колб, 2003). Достаточно наглядно это проявляется и при анализе частоты сердечных сокращений при выполнении программ стандартных тестов в различные дни тренировки в горах. В первые 3--4 дня периода акклиматизации ЧСС оказывается повышенной на 3--8 % по сравнению с условиями равнины. К концу первой недели завершается процесс акклиматизации, и ЧСС устанавливается на уровне, близком к отмечающемуся в равнинных условиях. Однако уже через неделю тренировки, несмотря на увеличение скорости передвижения в программах тестов, у спортсменов отмечается снижение ЧСС.