1. 3. Физиологическая характеристика циклических и ациклических движений

Стандартные или стереотипные движения характеризуются постоянством движений и их последовательностью. По структуре движений различают динамические циклические и ациклические движения. По предельной длительности работы динамические циклические движения подразделяются на 4 зоны относительной мощности - максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную.

Работа максимальной мощности относится к динамической циклической работе длительностью 20-30с (например, легкоатлетический бег на 60, 100 и 200 м; плавание на 50 м; велогонка на 500 м). Работа совершается в условиях максимальной частоты движений, мыщцы выполняют в единицу времени доступную величину работы, затрачивая максимальное количество энергии в единицу времени. Расчетный (на 1 мин) кислородный запрос достигает 40 и более литров. Вследствие кратковременности работы и функциональной инертности вегетативных систем в рабочем периоде возникает «разрыв» между уровнем интенсивности функционирования двигательного аппарата и вегетативными системами. Работа протекает в анаэробных условиях, и после ее окончания обнаруживается повышение активности вегетативных систем. Если при пробегании 100 м за 12 секунд бегун успевает провентилировать всего 5-6 л, то в первые минуты восстановительного периода легочная вентиляция возрастает до 60 – 70 л /мин, а частота дыхания по сравнению с покоем увеличивается в 4 – 5 раз.

Потребление кислорода в первую секунду после бега на 100 м за 12 с достигало 2-3 л/мин, (это напоминает проявление феномена Линдгарда, когда сдвиги функций после работы выше рабочих изменений). Молочная кислота, накопившаяся во время бега, усиленно диффундирует в кровь, и через 1-2 минуты после финиша ее концентрация с 10-20 мг % (1-2 мМоль/л) в покое увеличивается до 80мг %, а на 5-6 минуте восстановления – до 100 мг % (10-12 мМоль/л) более. К концу дистанции частота сердечных сокращений возрастает до 160 уд/мин, а в первую минуту восстановления достигает до 180 и более уд/мин. Энерготраты будут незначительные. Удельный расход энергии достигает 4 - 6 ккал/с, а общий – до 80 ккал. Главные поставщики энергии – АТФ и КрФ, т.е. преобладает алактатный анаэробный процесс. Потребление кислорода во время работы не превышает 5-10% от кислородного запроса и кислородный долг составляет 90-95%. Восстановительный период по потреблению О₂ равен 30-40 минут.

К основным механизмам утомления в зоне максимальной мощности следует отнести: исчерпание клеточных резервов макроэргов, уменьшение активности двигательных зон центральной нервной системы, обусловленных максимальной афферентной импульсацией от проприорецепторов мышц. Утомление также связано со снижением физиологической лабильности моторных центров и развитием торможения в них, происходящего вследствие мощной эфферентной импульсации к скелетным мышцам и снижения сократительной способности в них по причине анаэробного характера работы.

Временной интервал работы субмаксимальной мощности находится в пределах от 20-30 с до 3-5 минут. В этих временных рамках совершается легкоатлетический бег на дистанции 400, 800, 1000, 1500 м; плавание на 100, 200, 400 м; бег на коньках на 500, 1500 м; велогонки на 1000, 2000 м; гребля на 200, 500 м.

Длительность работы субмаксимальной мощности возрастает по сравнению с зоной максимальной мощности, а различия в средней скорости преодоления этих дистанций незначительные. Это обстоятельство объясняет причины большой напряженности функционирования многих систем организма во время работы. В физиологическом смысле это объясняется следующим:

а) работа выполняется на пределе работоспособности ЦНС и двигательного аппарата;

б) работа осуществляется на предельно доступной скорости врабатывания по показателям дыхательной и сердечно-сосудистой систем;

в) работа протекает в условиях значительных сдвигов во внутренней среде организма ввиду максимальной мобилизации гликолитического механизма энергообеспечения, накопления молочной кислоты, снижения рН крови.

Кислородный запрос может достигать 25 л/мин. Максимальное рабочее потребление О₂ (до 5-5,5 л/мин) достигается в конце 3-5-минутного интервала времени и образуется кислородный долг до 19-25 л (придельных для человека величин), составляя 55-85% кислородного запроса. Это обусловливает деятельность кислородтранспортной и утилизирующей систем (систем дыхания, крови, кровообращения, утилизации кислорода) работать на максимально доступном уровне. К концу работы вентиляция легких достигает до 120-140 л/мин, а частота сердечных сокращений выходит на уровень 190-200 уд/мин.

Систолический объем крови у высокотренированных спортсменов увеличивается с 60-70 мл в покое до 150-210 мл на дистанции; при этом минутный объем крови достигает 30-40 л. Работа протекает в условиях близких к анаэробным. Концентрация молочной кислоты возрастает в 15-20 раз от уровня покоя, достигая 200-280 мг на 100 мл крови, в результате щелочные резервы снижаются на 40-60%, а рН крови - до 7,0. Удельный расход энергии высокий (в пределах 1,5 ккал/с), а общий расход достигает 450 ккал.

К основным механизмам утомления при работе субмаксимальной интенсивности можно отнести: лимит мощности тканевых буферных систем; угнетение деятельности центральных нервов вследствие интенсивной афферентной импульсации с проприорецепторов скелетных мышц; длительное и сильное возбуждение двигательных нервных центров; дефицит кислорода; накопление молочной кислоты и продуктов обмена; снижение сократительной способности мышц.

Циклическая динамическая работа большой мощности совершается во временных пределах от 3-5 до 30-40 минут. К этой работе относятся следующие дистанции: легкоатлетический бег от 3 до 10 км, плавание на 800, 1500 м, бег на коньках на 5-10 км, велогонки от 10 до 20 км.

Мышечная деятельность зоны большой мощности сопровождается большой интенсивностью двигательного аппарата в сочетании с предельно доступной функциональной активностью вегетативных систем организма на протяжении всего времени работы. О напряженности деятельности органов говорит рабочее потребление кислорода, достигающее 5-5,5 л/мин (т.е. максимальное потребление). Минутный кислородный запрос равен 6-7 л. Даже при предельном рабочем потреблении кислорода оказывается недостаточно для удовлетворения кислородного запроса. Такое устойчивое рабочее потребление кислорода носит название в физиологии спорта «ложное, или кажущееся, устойчивое состояние». ЧСС достигает предельных величин – 200 и более в 1 мин, ударный объем крови возрастает до 180-200 мл, а минутный объем крови увеличивается до 32-40 л/мин.

Минутный объем дыхания во время работы поддерживается на уровне 120-140 л/мин. Кислородный долг достигает 12-20 л и более, а относительный кислородный долг достигает 50-20% от кислородного запроса. Содержание молочной кислоты в крови достигает до 100-200 мг % и более, т.е. по сравнению с уровнем покоя возрастает в 10 и более раз, а это сопровождается снижением щелочных резервов крови на 40-50% и рН снижается при этом до 7,2-7,0. Многообразные и существенные изменения гомеостаза обуславливают возникновение по ходу работы своеобразных состояний, получивших название «мертвой точки» и «второго дыхания». Общий расход энергии в зоне большой мощности достигает 900 ккал, а удельный – 0,5 – 0,4 ккал/с. Восстановительные процессы длятся несколько часов. К факторам, лимитирующим работоспособность и вызывающим утомление при работе большой мощности можно отнести: предел функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы и всей системы транспорта кислорода, длительно действующую гипоксию, перенапряжение нейроэндокринной системы регуляции физиологических функций, угнетающее действие метаболических сдвигов во внутренней среде организма на ЦНС.

В зоне умеренной мощности совершаются такие виды мышечной деятельности спортивного характера, как марафонский бег, бег на сверхдлинные дистанции различной величины; сверхдлинные заплывы, лыжные гонки более чем на 10 км; велотуры и т.п., то есть спортивные упражнения циклического характера длительностью от 30-40 минут и более. Для работы в зоне умеренной мощности характерной особенностью является почти полное равновесие между кислородным запросом и рабочим потреблением кислорода в течение всего времени работы. Такое состояние по потреблению кислорода называется «истинным устойчивым состоянием». Величина кислородного долга не более 4-5 л, это не более 3-5% от суммарной величины кислородного запроса и это не является фактором, лимитирующим работоспособность. ЧСС на протяжении нескольких часов поддерживается на уровне 150-180 уд/мин, а при величине систолического объема в 120-150 мл МОК достигает 20-25 л и более.

Минутное потребление кислорода в этих условиях достигает до 3-4 л. Удельный расход энергии составляет около 0,3 ккал/с, а ее общий расход – до 10 000 ккал. Расход углеводов большой, содержание сахара в крови снижается со 100 мг % в покое до 40-50 мг % на финише марафонской дистанции. В качестве энергетического источника активно используются жиры. Восстановительный процесс продолжается не менее 2-3 суток до восстановления исходного уровня работоспособности.

К факторам, ограничивающим работоспособность, и вызывающим утомление при работе умеренной мощности, относят: ухудшение функциональной подвижности нервных центров; истощение функциональных резервов эндокринной системы; значительное снижение энергетических запасов; обильное потоотделение, сопровождающее потерей значительного количества хлоридов, и нарушением количественного соотношения ионов натрия, калия, кальция, что и отражается на состоянии скелетной мускулатуры (появлением судорог мышц), а также на состоянии ЦНС. Это доказывает целесообразность организовывать применение питательных смесей в процессе прохождения дистанции. В условиях повышенной температуры и влажности воздуха во время такой работы происходит нарушение процессов терморегуляции вплоть до тепловых ударов (гипертермия до 39-40⁰ С), потеря способности ориентироваться в пространстве.