Спортивная физиология

         Врабатывание  в отношении дыхательных функций  происходит в течение нескольких  минут. В начале работы доставка  кислорода меньше потребности в нем. Поэтому при врабатывании образуется кислородный долг. Например, в одном из исследований при работе на велоэргометре для выполнения которой было необходимо 3,01л кислорода в 1 мин., фактически поглощалось в 1-ю мин. 1,4л, во 2-ю 1,96л, в 3-ю 2,06л, в 4-ю 2,03л, в 5-ю 2,17л. Таким образом, за  5 мин работы в этих условиях кислородный долг достиг 5,43л (А.Д.Лантош).

         В конце  врабатывания при длительной  работе умеренной интенсивности  поглощение кислорода становится  равным требуемой величине.

         При спортивной  деятельности наблюдаются те  же закономерности в процессах  врабатывания, что и при лабораторных  экспериментах. Но если при дозированной  работе период врабатывания обычно  заканчивается в течение 1-3 мин., то при спортивных упражнениях он может иметь разную длительность. Это зависит от характера выполняемой работы, степени тренированности спортсмена, его индивидуальных особенностей и функционального состояния в день работы. Например, по данным М.Я. Горкина, Врабатывание при гребле на 2000м заканчивается лишь на 7-9-й мин. Работы. У более тренированных лиц при прочих равных условиях оно осуществляется быстрее, чем у нетренированных. Чем быстрее заканчивается Врабатывание, тем выше производительность работы. Правильно организованная разминка способствует укорочению периода врабатывания.

         Явления, сходные  с врабатыванием, могут возникать  при увеличении мощности работы  на ее протяжении. Но в этих  случаях Врабатывание заканчивается  быстрее, так как оно происходит  на фоне повышенной деятельности всего организма.

         В период  врабатывания, несмотря на усвоенную  мобилизацию физиологических функций, не всегда целесообразно стремиться  к предельной мощности работы, так как это может вести  к преждевременному развитию  утомления.

4. Устойчивое состояние

         После окончания  периода врабатывания при длительной  работе возникает устойчивое состояние. Производительность работы при этом оказывается резко возросшей.

         Различают истинное и кажущееся устойчивое состояние. Истинное устойчивое состояние возникает при работе умеренной интенсивности, кажущееся – при работе большой и субмаксимальной интенсивности, если она продолжается не менее 3-5 мин. При работе же максимальной интенсивности и субмаксимальной, длящейся менее указанного срока, устойчивое состояние не возникает – именно в связи с краткостью и высокой интенсивности работы.

         Истинное  устойчивое состояние характеризуется  высокой согласованностью работы  двигательного аппарата и вегетативных  органов. Это обеспечивает кислородную потребность организма в связи с чем внутренняя среда остается при работе почти неизменной. Энергетические ресурсы организма в значительной степени восстанавливаются в процессе работы.

         Для поддержания  устойчивого состояния при длительной работе необходима мобилизация всех систем организма, в первую очередь органов кровообращения и дыхания. Частота сердцебиений, минутный объем крови, легочная вентиляция и потребление кислорода устанавливаются при этом на необходимом для данной работы уровне.

         При длительной  работе в скелетных мышцах  преобладают аэробные реакции, что  обеспечивает почти полный ресинтез  гликогена. Молочная кислота почти  не накапливается в мышцах  и почти не диффундирует в  кровь, что обеспечивает сохранение  кислотно-щелочного равновесия.

         Для поддержания  устойчивого состояния большое  значение имеет ресинтез макроэргических  фосфорных соединений. Существенную  роль при длительной работе  играет переключение с гликолитического  ресинтеза богатых энергией фосфатных связей на окислительный. Опыты на животных показали, что искусственное уменьшение окислительного фосфорилирования затрудняет возникновение устойчивого состояния (Н.И. Яковлев).

         Механизм  возникновения устойчивого состояния  при длительной работе имеет индивидуальные различия. У одних людей повышенная доставка кислорода обеспечивается главным образом увеличением легочной вентиляции. У других при относительно небольшом увеличении этого показателя устойчивое состояние обусловлено высоким коэффициентом диффузии кислорода в легких и повышенной его утилизацией. В некоторых случаях устойчивое состояние достигается в основном путем повышения функций органов кровообращения, что сочетается с относительно умеренным усилением внешнего дыхания.

         При кажущемся устойчивом состоянии потребление кислорода может быть близким к максимально возможной для данного человека величине или даже равным ей. Несмотря на это потребность в кислороде все же полностью не удовлетворяется, и в каждый момент работы образуется и постепенно нарастает кислородный долг. В связи с необходимостью усилить доставку кислорода  к тканям резко повышаются требования к органам кровообращения. Частота сердечных сокращений и минутный объем крови при кажущемся устойчивом состоянии близки к предельным величинам. Кислородная недостаточность ведет к усилению анаэробных процессов. В результате в мышцах, а затем и в крови возрастает концентрация молочной кислоты и происходят значительные сдвиги  рН в кислую среду.

         Таким образом, при кажущемся устойчивом состоянии внутренние органы, работая на пределе, не могут полностью обеспечить высокую кислородную потребность. О наличии устойчивого состояния в этих случаях говорят лишь потому, что физиологические процессы, постепенно усиливаясь в периоде врабатывания, достигает почти предела и удерживаются на этом уровне в течение относительно длительного времени (6-10 мин.).

         Работа  при кажущемся устойчивом состоянии  является очень тяжелой, требующей  максимального напряжения как  двигательного аппарата, так и всех систем, обеспечивающих его деятельность.

         Стабилизация  физиологических процессов, называемая  также «устойчивым состоянием», может наступать и при повторной  работе, например при многократном  пробегании отрезков дистанции  на тренировочном занятии. В этих условиях сначала прогрессивно возрастает при каждой последующей работе частота сердцебиений, легочная вентиляция, потребление кислорода, содержание углекислоты в альвеолярном воздухе и другие физиологические показатели, затем период врабатывания заканчивается и дальнейшее повторение работы осуществляется при стабилизации физиологических функций.

5. «Мертвая точка» и  «второе дыхание»

         Напряженная работа не может  продолжаться длительное время. Через несколько минут или  даже секунд такой работы наступающие в организме изменения заставляют прекратить мышечную деятельность. Фактором, ограничивающим продолжительность такой работы, являются изменения во внутренней среде организма, способствующие развитию торможения в нервных центрах, которое возникает в связи с усилением афферентных импульсов.

         Большую роль в ограничении  продолжительности интенсивной  работы играют также постепенное  нарушение внутриклеточного обмена  и обусловленное этим изменение  функционального состояния мозга, сердца и скелетных мышц.

         При менее напряженной работе, характеризующейся устойчивым состоянием, также может возникать несоответствие  между деятельностью двигательного  аппарата и внутренних органов. Но здесь это несоответствие  выражено менее резко, в связи с чем его можно преодолеть и в известной мере восстановить работоспособность. Такое временное снижение работоспособности называют «мертвой точкой», а состояние, возникающее после ее преодоления, - «вторым дыханием».

         «Мертвую  точку» и «второе дыхание» у спортсменов впервые обнаружил Кольб (1888). Позднее Эдвиг (1926) подробно описал эти состояния у гребцов. Он отметил, что при «мертвой точке» резко учащается дыхание, увеличиваются легочная вентиляция, поглощение кислорода и выведение углекислоты. Несмотря на увеличение легочной вентиляции при «мертвой точке» напряжение углекислоты в крови и в альвеолярном воздухе повышается. Учащение дыхания при этом сочетается с некоторым уменьшением его амплитуды и нарушением ритма. Частота сердцебиений резко увеличена, кровяное давление повышено, рН крови снижено до 7,2. Артерио-венозная разность по кислороду при «мертвой точке» резко увеличена.

         При выходе из «мертвой точки»  поглощение кислорода и артерио-венозная  разность сразу же уменьшаются. Легочная же вентиляция и выведение углекислоты некоторое время еще повышены, что объясняется необходимостью освобождения организма от накопившейся углекислоты. Постепенно при «втором дыхании» происходит относительное восстановление кислотно-щелочного равновесия.

         При «мертвой точке» начинается потоотделение, резко усиливающееся при «втором дыхании». Это свидетельствует о настройке теплорегуляционных механизмов на необходимый уровень, что играет большую роль в поддержании работоспособности. Усиление потоотделения при «втором дыхании» наблюдается столь часто, что были попытки объяснить выход из «мертвой точки» освобождением организма от избытка молочной кислоты путем выделения с потом. Однако в дальнейшем было доказано, что «второе дыхание» может опережать возникновение усиленного потоотделения.

         Механизм появления «мертвой  точки» не вполне выяснен.  Предполагают, что она обусловлена  временным нарушением соответствия  в деятельности скелетных мышц  и органов, обеспечивающих доставку  кислорода. Возникающие при этом неблагоприятные изменения в состоянии нервных центров усиливают разлад в работе отдельных физиологических систем. Выход из «мертвой точки» обусловлен прежде всего восстановлением нормальных соотношений  между возбудительными и тормозными процессами в центральной нервной системе. Нарушение нервной деятельности при «мертвой точке» подтверждается наступающими при ней некоторыми изменениями показателей электроэнцефалограммы. В преобладании тормозных  процессов при «мертвой точке» свидетельствует также угнетение условных рефлексов. При выходе из «мертвой точки» условно-рефлекторная деятельность нормализуется (Ю.И. Данько)

         Возникающее при «мертвой точке»  несоответствие в деятельности  отдельных систем организма может  быть преодолено не при всякой работе. Например, это не наблюдается при работе максимальной, а иногда и субмаксимальной активности. «Второе дыхание» в этих случаях не наступает и работа продолжается при нарастающем несоответствии в деятельности отдельных физиологических систем.

         При разной по длительности  и интенсивности работе «мертвая  точка» возникает в разные  сроки. Например, при беге на 5 и 10км  – через 5-6 мин после начала  работы; при беге на более длинные  дистанции – позднее.

         Время возникновения, продолжительность и степень проявления «мертвой точки» зависят от многих факторов. Главнейшие из них – степень тренированности спортсмена и интенсивность выполняемой работы. У более тренированных «мертвая точка» наступает относительно позднее и протекает менее тяжело, иногда почти незаметно. Быстрое включение в интенсивную деятельность ускоряет возникновение «мертвой точки» и усиливает ее. При постепенном же увеличении интенсивности работы «мертвой точки» может и не быть. Проведение разминки в одних случаях предупреждает, в других облегчает явления «мертвой точки» и способствует более быстрому наступлению «второго дыхания».

         Преодоление «мертвой точки»  требует значительного волевого  напряжения. В процессе тренировочных  занятий спортсмен должен быть  приучен к неприятным ощущениям возникающим при кислородной недостаточности и накопления в организме кислых продуктов обмена. Наступлению «второго дыхания» способствуют усиленные дыхательные движения. Особенно эффективны при этом повторные глубокие выдохи, освобождающие организм от накопившейся уже углекислоты и тем самым способствующие восстановление  кислотно-щелочного равновесия. Преодоление «мертвой точки» может быть ускорено понижением интенсивности работы. Но это, как и медленный темп в начале работы, не может быть рекомендовано при соревнованиях. Нецелесообразно это и на тренировочных занятиях, в процессе которых должна происходить адаптация организма к деятельности в условиях значительно измененной внутренней среды.

6. Утомление

         Даже оптимальная работа на уровне устойчивого состояния не может продолжаться очень долго, так как энергетические ресурсы организма ограничены: с их исчерпанием должна прекратиться и работа. В условиях целостного организма полного исчерпания энергетических ресурсов не бывает. Это объясняется тем, что под влиянием работы в организме постепенно развивается особое физиологическое состояние – утомление, которое сигнализирует о приближении  к существенным биохимическим и функциональным изменениям, автоматически снижает работоспособность и предохраняет от чрезмерных сдвигов.

         Утомлением  называют состояние, возникшее как  следствие работы и проявляющееся  в изменении характера координации  функций, в понижении работоспособности  и в ощущении усталости.   Утомление – не результат истощения, а лишь сигнал о его возможности. Даже у очень утомленного человека имеются еще значительные энергетические запасы. Этот  «аварийный запас» при необходимости может быть использован благодаря волевому, эмоциональному или  фармакологическому снятию утомления. В этом случае происходит «работа из последних сил». Большую роль в таком снятии утомления играет симпатическая нервная система.

         Физиологическая  природа утомления сложна. Многочисленные  факты показывают, что основным  процессом, приводящим к снижению работоспособности, является постепенное угнетение деятельности центральной нервной системы. Под влиянием длительной работы большой и умеренной интенсивности  возбудимость и лабильность нервных клеток постепенно снижается. Это при резко выраженном утомлении приводит к развитию запредельного торможения. Нарушение должного соотношения между процессами возбуждения и торможения ведет к угашению двигательной доминанты, ухудшению координации движений, разладу в деятельности двигательного аппарата, дыхательной, кровеносной и других систем. Торможение обусловлено прекращением проведения импульсов через синапсы, прилегающие к нервным клеткам.   Вследствие этого торможения, возникающее при утомлении, играет охранительную роль, защищая нервные клетки от истощения (И.В.Павлов)