Условия для повышения динамических силовых способностей
Предположим, что в результате длительной целенаправленной
тренировки спортсмену удалось повысить уровень статической выносливости
мышц-сгибателей пальцев до такой степени, что он может выполнять подтягивания в
темпе 1 раз в 8 секунд в течение 4 минут (см. глава 6).
Количество подтягиваний
в одном подходе теперь составляет 30 раз, что совсем неплохо. Неплохо для того,
чтобы задуматься о переходе к развитию динамической выносливости мышц,
выполняющих подъём туловища для того, чтобы за те же 4 минуты подтягиваться не
30, а, как минимум, 50 раз.
Давайте рассмотрим, какими энергетическими способностями
должны располагать мышцы, выполняющие подъём / опускание туловища, чтобы
реализовать такую возможность.
Во-первых, уровень развития силы в любой точке траектории
движения должен превышать вес тела спортсмена, в противном случае он не сможет
вытянуть очередное подтягивание. Поскольку напряжение, развиваемое спортсменом
в фазе подъёма, превышает аэробные возможности мышц, подъём туловища
производится в основном за счёт анаэробных источников энергообеспечения.
При
этом, чем выше исходный уровень креатинфосфата, тем большее количество
сокращений могут произвести мышцы без участия механизма анаэробного гликолиза
(и продукции лактата). Поэтому необходимо обеспечить высокую исходную
концентрацию креатинфосфата в рабочих мышцах, что позволит выполнять
подтягивания на первой минуте в более высоком темпе без закисления мышц.
Во-вторых, в ходе выполнения подтягиваний необходимо
многократное проявление заданного силового напряжения (в фазе подъёма), поэтому
наряду с необходимой мощностью анаэробные механизмы энергообеспечения должны
обладать достаточной ёмкостью. Соответственно, спортсмен наряду с силой должен
обладать необходимым уровнем силовой выносливости.
Следовательно, необходимо
обеспечить достаточный резерв быстрых мышечных волокон, что позволит подключать
их к работе порциями по мере необходимости, т.е. по мере снижения концентрации
креатинфосфата, закисления и выключения из работы предыдущей порции мышечных
волокон.
В-третьих, поскольку ресинтез молекул АТФ, потраченных в
фазах подъёма / опускания туловища, происходит в паузе отдыха в висе в ИП,
необходимо развивать мощность аэробного механизма энергообеспечения динамически
работающих мышц. В противном случае ресинтез АТФ будет в основном проходить
анаэробным гликолитическим способом, что приведёт к быстрому закислению
динамически работающих мышц, снижению их силового потенциала, «зависанию» в
верхней части траектории и отказу от продолжения подтягиваний.
Чем лучшего
результата хочет добиться спортсмен, тем в более высоком темпе он будет
вынужден подтягиваться, а значит, тем меньшими будут интервалы отдыха в висе, и
соответственно, тем большей аэробной мощностью должны обладать динамически
работающие мышцы.
В-четвёртых, необходимо добиться уменьшения времени
развёртывания механизма аэробного ресинтеза АТФ (этот вопрос применительно к
статически работающим мышцам подробно рассматривался в параграфе 6.1.6).
Быстрый выход аэробного окисления на максимальную мощность энергопродукции
позволит предотвратить закисление работающих мышц избытком молочной кислоты, их
«задубения» и снижения сократительных возможностей.
Таким образом, динамический компонент специальной силовой
выносливости спортсмена, тренирующегося в подтягивании на перекладине, включает
как анаэробную так и аэробную составляющие. При этом в фазах подъёма /
опускания туловища работа производится за счёт анаэробных алактатных источников
энергообеспечения, а ресинтез АТФ, потраченной в этих фазах, происходит в паузе
отдыха в висе в ИП, причём в зависимости от темпа выполнения подтягиваний он
может (начиная с середины первой минуты) проходить или аэробным или анаэробным
гликолитическим способом.
Получается, что в одних и тех же мышцах должны интенсивно
протекать как анаэробные, так и аэробные реакции. Вертикальное перемещение
туловища обеспечивается за счёт энергии АТФ и обладающего необходимой скоростью
энергопродукции креатинфосфатного механизма энергообеспечения, а ресинтез АТФ в
висе в ИП в зависимости от выбранного темпа подтягиваний идёт или за счёт
гликолиза или аэробного окисления, причём последнее для нас более
предпочтительно.
8. Об адаптации к физической нагрузке
Адаптацией называют процесс приспособления организма к
изменяющимся условиям внешней среды. В процессе адаптации принято выделять два
этапа: начальный этап – срочная, но несовершенная адаптация и последующий этап
– совершенная долговременная адаптация.
Срочная адаптация разворачивается на основе уже готовых ранее
сформировавшихся механизмах, причём хотя деятельность организма протекает на
пределе его физиологических возможностей, необходимый адаптационный эффект
обеспечивается далеко не в полной мере.
Долговременный этап адаптации возникает
постепенно, в результате длительного или многократного действия на организм
факторов окружающей среды, вследствие чего организм приобретает устойчивость к
этим факторам, получая возможность решать ранее неразрешимые задачи [37].
Переход от срочной к долговременной адаптации осуществляется
через процесс активации синтеза нуклеиновых кислот и белков, возникающий в
клетках, ответственных за адаптацию систем, обеспечивая формирование там так
называемого системного структурного следа.
В клетках доминирующей функциональной
системы, специфически ответственной за адаптацию, увеличенная физиологическая
функция активирует генетический аппарат; возникает активация синтеза
нуклеиновых кислот и белков, образующих ключевые структуры клеток, лимитирующих
функцию.
В итоге избирательного роста этих ключевых структур и формируется
системный структурный «след», который приводит к увеличению функциональной мощности
системы, ответственной за адаптацию, и создает возможность превращения
первоначальной, «срочной», но ненадежной адаптации в устойчивую,
«долговременную».
Формирование системного структурного «следа» и устойчивой
адаптации осуществляется при потенцирующем участии стресс-реакции, которая
играет важную роль именно на этапе перехода «срочной» адаптации в
«долговременную». Существенно, что после того, как системный структурный «след»
полностью сформировался и стал основой адаптации, например к физической
нагрузке, к холоду или гипоксии, устойчивая адаптация устраняет нарушения
гомеостаза, и как следствие исчезает ставшая излишней стресс-реакция [37].
Тренировочное воздействие заключается в
стимулировании процессов в объекте воздействия в организме спортсмена.
Ответственным за развёртывание всех процессов адаптации и деадаптации является
генетический аппарат клеток организма. Следовательно, суть управления
тренировочным процессом – это управление функционированием генетического
аппарата клеток и создание условий для облегчения синтеза специфических белков
цитозоля, мембран и органелл клеток в зависимости от целей тренировки [32].
Архитектура системного структурного следа
есть отражение задачи, которую среда выдвигает перед организмом[40].
Спортивная тренировка фактически является изменением условий существования
организма спортсмена, призванным добиться в нём определённых спецификой спорта
адаптационных изменений [39].
При этом характер и параметры тренировочной
нагрузки должны нести всю необходимую информацию как о локализации, так и о
характере необходимых адаптационных перестроек. Изменяя параметры нагрузки, мы
фактически меняем параметры стимула, тем самым получая возможность
целенаправленно влиять на течение процесса адаптационных перестроек.
Адаптационные перестройки, с одной
стороны, направлены в соответствии с тренировочным стимулом, а с другой –
против нежелательных (выходящих за допустимые пределы) изменений внутренней
среды организма. Поэтому возникает вопрос: а тренировочная нагрузка, создающая стимул
для адаптационных перестроек, должна быть направлена на регулярное создание
этих самых нежелательных изменений для того, чтобы обеспечить возможность
организму к ним заранее приспособиться?
Или наоборот, тренировочную нагрузку
следует подбирать так, чтобы создать условия, при которых организму удастся
избежать (или отдалить момент наступления) таких нежелательных изменений
внутренней среды, при которых наступает отказ от продолжения работы с заданной
интенсивностью?
Оказывается, что улучшения спортивного
результата можно добиться и в том и в другом случае.
Так, если необходимо обеспечить
возможность организму заранее приспособиться к работе в неблагоприятных
условиях – например, в условиях прогрессирующего закисления – акцент делается
на тренировочные воздействия, которые создают в организме спортсмена такие же
изменения внутренней среды, которые наблюдаются и в соревновательных условиях.
Так, бегуны на средние дистанции (400 и 800 м), где основным механизмом
энергообеспечения является анаэробный гликолиз, на предсоревновательном этапе
подготовки выполняют большой объём анаэробной работы, что увеличивает
возможности анаэробной гликолитической системы энергообеспечения.
Если же подобрать тренировочные нагрузки
так, чтобы стимулировать увеличение возможностей организма по утилизации
молочной кислоты, то тренировка тех же средневиков будет построена уже не на
увеличении гликолитических возможностей, а на повышении возможностей механизма
аэробного окисления, что также позволит на соревнованиях отдалить момент закисления
мышц до критического уровня, причём способом, принципиально отличным от
предыдущего.
И тренировочная нагрузка в этом случае также будет серьёзно
отличаться по характеру от предыдущей. Парадокс же в этом случае заключается в
том, что для того, чтобы мышцы в гликолитическом режиме работали более
длительное время, они должны иметь высокие окислительные возможности.
Системный структурный «след» образуется
при адаптации к самым различным факторам окружающей среды и вместе с тем
конкретная архитектура этого «следа» различна для каждого из этих факторов
[37]. Формирование системного структурного «следа» обеспечивает увеличение
физиологических возможностей доминирующей системы отнюдь не за счет глобального
роста массы ее клеток, а, напротив, за счет избирательного увеличения
экспрессии определенных генов и роста именно тех клеточных структур, которые
лимитируют функцию доминирующей системы.
Так, при адаптации к физическим нагрузкам
на выносливость в скелетных мышцах избирательно в 1,5-2 раза возрастает число
митохондрий, активность различных ферментов дыхательной цепи, при адаптации к
гипоксии происходит увеличение числа альвеол в легких и концентрации миоглобина
в миокарде и гемоглобина в крови.
9. Взаимосвязь процессов
образования и удаления молочной кислоты при выполнении подтягиваний
При выполнении подтягиваний на перекладине
для спортсменов, способных подтянутся более 10 раз, основной причиной отказа
является накопление молочной кислоты и связанное с этим закисление рабочих
мышц.
Когда организм производит молочную
кислоту, он расщепляет ее на лактатные ионы (лактат) и ионы водорода (Н – гидроген
ион). Водородные ионы приводят к изменению кислотно-щелочного равновесия,
понижая внутриклеточный pH, что отрицательно сказывается на сократительных
способностях мышц.
При снижении pH активность ключевых ферментов реакций ресинтеза
АТФ угнетается, выработка энергии сокращается. При снижении внутриклеточной pH до критического уровня
резерв силы опускается до порогового значения и происходит так называемый
мышечный отказ.
Если закисление достигает критического
уровня в мышцах-сгибателях пальцев, отказ от продолжения работы происходит
вследствие срыва с перекладины; при закислении мышц, выполняющих подъём
туловища, спортсмен заканчивает выполнение упражнения после того, как не сможет
вытянуть очередное подтягивание.
Скорость накопления лактата и ионов водорода
(а значит и время накопления до критического уровня) определяется разностью
между скоростями их образования и удаления.
Удаление молочной кислоты из рабочих мышц
происходит за счёт
· окисления в митохондриях,
· выхода её в кровяное
русло,
· нейтрализации буферными
системами.
Известно также, что заметного увеличения
молочной кислоты в мышцах не наблюдается до тех пор, пока уровень
креатинфосфата в рабочих мышцах не снизится как минимум на 1/3 или даже на 1/2
от исходной величины [38]. Считается, что до тех пор, пока необходимая скорость
ресинтеза АТФ может поддерживаться за счёт креатинфосфокиназной реакции, лактат
не образуется.
Таким образом, если принять в качестве
основной причины отказа при подтягивании накопление молочной кислоты до
критического уровня, можно ориентироваться на следующую словесную формулу для
процесса накопления молочной кислоты:
накопление до
критического уровня = образование – удаление = образование – окисление –
удаление с потоком крови – буферизация.
Молочная кислота образуется в ходе реакций
анаэробного гликолиза. Как только в процессе анаэробной мышечной работы
креатинфосфокиназный механизм перестаёт обеспечивать необходимую скорость
восстановления АТФ в мышцах, в энергообеспечение работы вовлекается анаэробный
гликолитический механизм ресинтеза АТФ [41].
Следовательно, силение гликолиза
вытекает из необходимости поддержания высокой скорости ресинтеза АТФ и, значит,
скорость образования молочной кислоты определяется требуемой мощностью
ресинтеза АТФ, которая, в свою очередь, зависит от выбранного темпа
подтягиваний.
Скорость удаления молочной кислоты
определяется скоростью окислительных реакций в митохондриях, скоростью
выведения её из мышечной клетки в кровяное русло и степенью буферизации.
Скорость окисления в митохондриях зависит
от митохондриальной массы, активности окислительных ферментов, доступности
кислорода и энергетических субстратов.
Скорость выведения в кровяное русло зависит
от плотности капиллярной сети и степени раскрытия капилляров, а также от
степени активизации деятельности миокарда, дыхательных мышц и медленных
мышечных волокон неосновных мышц, потребляющих лактат из крови [32].
Степень буферизации зависит от
внутримышечной буферной ёмкости мышцы, которая определяется бикарбонатными,
белковыми, фосфатными буферами и гистидин содержащими дипептидами и белками.
Буферная ёмкость возрастает параллельно массе белков органелл клетки [32].
Понятно, что чем медленнее будет
происходить накопление молочной кислоты до критического уровня (при заданной
мощности работы), тем дольше спортсмен сможет выполнять подтягивания в заданном
темпе и тем большим будет их общее количество.
При этом возможно увеличение длительности
работы как за счёт повышения критического уровня лактата, при котором наступает
отказ от продолжения работы (при неизменной скорости его накопления), так и за
счёт уменьшения скорости накопления (при неизменном критическом уровне).
Так, в ходе систематических тренировок
гликолитической направленности в мышечных клетках спортсмена увеличивается
активность ферментов гликолиза, увеличивается буферная ёмкость крови, а также
развивается резидентность (нечувствительность) тканей и крови к снижению
величины pH.
О повышении возможностей гликолитического
энергообразования у спортсменов свидетельствует более поздний выход на
максимальное количество лактата в крови при предельных физических нагрузках, а
также более высокий его уровень. По данным Н.И. Волкова [41] у
высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в скоростных видах
спорта, количество лактата в крови при интенсивных физических нагрузках может
возрастать до 26 ммоль/л и более, в то время как у нетренированных людей
максимально переносимое количество лактата составляет 5-6 ммоль/л.
Тренировка для развития силовых способностей, базирующихся на
гликолитическом энергообеспечении, должна отвечать следующим требованиям: она
должна приводить к резкому снижению содержания гликогена в мышцах с последующей
его суперкомпенацией; во время тренировки в мышцах и крови должна накапливаться
молочная кислота для последующего развития к ней резидентности организма [11].
Если же тренировки спортсмена носят
антигликолитическую направленность, увеличение продолжительности работы будет
происходить уже не за счёт увеличения критического уровня молочной кислоты, а
за счёт снижения скорости её накопления вследствие увеличения окислительного
потенциала рабочих мышц.
Интересно, что тренируясь по одной и той
же тренировочной схеме, но варьируя величину нагрузки, а также соотношения
длительностей работы и отдыха, можно обеспечить как анаэробный, так и аэробный
режим энергообеспечения, а, значит, изменять направленность тренировочного
процесса.
Повторно-серийный метод – как раз один из
таких тренировочных методов, которые позволяют в широком диапазоне управлять
адаптационными перестройками в зависимости от изменения параметров нагрузки.
10. Развитие динамической выносливости
повторно-серийным методом
Тренировки в подтягивании могут иметь
различную организационную структуру.
Так, тренировка может состоять из
некоторого количества серий, каждая из которых включает в себя несколько
подходов. Метод тренировки с такой структурой распределения нагрузки называется
повторно – серийным.
Интервалы отдыха между подходами внутри
серии невелики, поэтому второй и последующие подходы каждой серии выполняются
на фоне прогрессирующего утомления.
Если серии разделены интервалами отдыха,
достаточными для полного восстановления организма, то каждую серию можно
рассматривать как своеобразную «тренировку в тренировке». При сокращении
интервалов отдыха между сериями их оказывается недостаточно для полного
устранения той же молочной кислоты, и каждая последующая серия будет
выполняться на фоне неполного восстановления от предыдущей нагрузки.
Повторно-серийный метод по структуре
близок к интервальной тренировке, для которой также характерно выполнение серии
подходов тренировочных упражнений с определёнными интервалами отдыха внутри
серии и более длительными – между сериями.
Отличием повторно-серийного метода от
интервальной тренировки является обязательное условие целенаправленного
изменения количества подходов в серии и длительности подхода (в нашем случае –
количества подтягиваний) после достижения некоторой, заранее обозначенной цели.
Если подходить формально, то серия может состоять и из одного
подхода. Но в рамках повторно-серийного метода серией будет считаться
выполнение двух и более подходов с не более чем трёхминутным интервалом отдыха
между подходами.
Определённым образом задавая такие
параметры нагрузки, как количество подходов в серии, количество подтягиваний в
подходе, интервалы отдыха между подходами и сериями, мы будем оказывать
направленное воздействие на организм спортсмена.
Целенаправленный выбор основных параметров
физической нагрузки запустит такие адаптационные изменения, которые изменят
функциональные возможности организма спортсмена от исходного уровня до уровня,
достаточного для достижения планируемого спортивного результата.
Мы рассмотрим две модификации повторно-серийного метода, первый
из которых предназначен для начинающих, а второй – для квалифицированных
спортсменов.
Начинающим спортсменам необходимо увеличивать как
длительность надёжного хвата, так и динамические возможности мышц. Поэтому
тренировка должна оказывать комплексное воздействие на статически и динамически
работающие мышцы, повышая их как аэробные, так и анаэробные (силовые)
возможности за счёт использования смешанного – аэробно-анаэробного – режима
энергообеспечения.
Для квалифицированных спортсменов более важным является
повышение окислительного потенциала рабочих мышц, поэтому нагрузка, выполняемая
повторно-серийным методом, должна иметь преимущественно аэробную направленность
даже в том случае, если подтягивание будет выполняться с дополнительным
отягощением.
Приём, позволяющий избежать чрезмерного закисления мышц даже при
подтягивании с большими грузами, будет рассмотрен позже, сейчас же обсудим тренировку
повторно-серийным методом для спортсменов-полиатлонистов, чей результат в
подтягивании на перекладине не превышает 20 раз.
Мы сейчас не будем касаться идеологии целенаправленного
изменения нагрузки, поскольку ранее – в параграфе 5.2 – этот вопрос уже обсуждался
достаточно подробно, причём как раз на примере повторно-серийного метода
тренировки. Рассмотрим другое, а именно: параметры нагрузки, принципы её
построения, разновидности метода и некоторые тонкие моменты при его
использовании в тренировке по подтягиванию.
Особенности построения тренировочной нагрузки
Разбивка целевой нагрузки на части. Для того чтобы набрать
приемлемое количество очков и претендовать на высокое итоговое место,
спортсмену требуется подтянуться на соревнованиях не менее 40 раз. Естественно,
что для начинающего спортсмена такая задача невыполнима. Ну не может он
подтянуться такое количество раз в одном подходе. Да никто и не ждёт от него
таких результатов.
«Если не можешь сделать сразу, делай по частям» – вот главный
принцип, которым нужно руководствоваться при использовании повторно-серийного
метода тренировки.
В соответствии с этим принципом целевое количество
подтягиваний разбивается на несколько частей – подходов, которые
последовательно выполняются через небольшие интервалы времени в рамках
тренировочной серии.
Целенаправленное
изменение параметров нагрузки. Словесная формула изменения параметров нагрузки
для повторно-серийного метода звучит так: от большого количества
подходов с малым числом подтягиваний к малому числу подходов с большим
числом подтягиваний через постепенное уменьшение количества подходов с
соответствующим увеличением числа подтягиваний в подходе.
В соответствии с этой формулой спортсмен выполняет целевое
количество подтягиваний в нескольких, объединённых в серию, подходах,
увеличивая по мере развития тренированности число подтягиваний в подходе и
сокращая количество подходов таким образом, чтобы общее количество подтягиваний
в серии оставалось примерно одинаковым.
По мнению Селуянова В.Н. и Мякинченко Е.Б [32] условиями
повышения окислительного потенциала как медленных так и быстрых мышечных
волокон являются интенсивное функционирование митохондрий (т.е. активное
состояние данного мышечного волокна) и относительно невысокая степень
закисления цитозоля мышечных волокон, в которых митохондрии функционируют.
Именно для создания таких условий целевая нагрузка разбивается на несколько
частей так, чтобы выполнение каждой части, во-первых, не приводило к
чрезмерному закислению мышц и, во-вторых, обеспечивало интенсивный аэробный
ресинтез АТФ в паузах отдыха между подходами.
С ростом тренированности повышается окислительный потенциал
мышц, что приводит к увеличению скорости утилизации лактата и, соответственно,
к снижению его концентрации в мышцах и кровяном потоке. Это даёт возможность
увеличивать длительность подхода путём повышения числа подтягиваний в подходе
после достижения промежуточной цели, в качестве которой в данном случае
выступает выполнение одинакового количества подтягиваний во всех подходах хотя
бы одной тренировочной серии.
Непрерывный контроль за динамикой результатов. Для того чтобы выявить
влияние какого либо параметра нагрузки на спортивный результат, тренировочный
процесс нужно организовать так, чтобы изменениям был подвержен только этот
параметр, а все остальные были бы неизменны на всём протяжении этапа
наблюдений. В противном случае будет непонятно, отчего именно результат
улучшился или ухудшился.
Для этого однажды выбранные параметры нагрузки, такие как
количество повторений в первом подходе серии, интервалы отдыха между подходами
и сериями, количество подходов в серии и серий в тренировке и т.д. оставляют
без изменений в течение всего периода продвижения к очередной промежуточной
цели, а прогресс результатов отслеживают, к примеру, по изменению суммарного
количества подтягиваний в каждой серии.
При соблюдении этих условий каждая тренировочная нагрузка
одновременно является тестирующей, что позволяет контролировать динамику
силовых способностей спортсмена на каждой тренировке и оперативно вносить изменения
в сам тренировочный процесс при появлении признаков застоя, переутомления или
функционального спада, обусловленного циклическими изменениями
работоспособности (биоритмами).
И если, допустим, в первой серии на последующей тренировке
спортсмен не показывает ожидаемой прибавки, развивающая тренировка переносится
на следующий день, поскольку своевременно отложенная тренировка даёт больший
тренировочный эффект, чем несвоевременно проведённая.
Нужно отметить, что превращение обычной тренировки в
контрольную не требует дополнительных усилий со стороны спортсмена, оно
происходит путём простого упорядочения её структуры.
Параметры исходной нагрузки
Объём нагрузки в серии. Практически важно перед
началом тренировочного процесса не ошибиться с выбором исходного уровня
нагрузки для одной тренировочной серии. Если общее количество подтягиваний в
серии выбирается примерно равным целевому, то по энергозатратам организм
спортсмена в каждой серии с самого начала подвергался целевому воздействию.
Моделирование целевых энергетических параметров в
тренировочном процессе позволит организму более конкретно концентрировать свои
адаптации и достигать на этой основе большего приспособительного эффекта [42].
Количество подходов в серии. Чем из большего
количества подходов будет состоять каждая тренировочная серия, тем более
аэробный характер (при неизменном времени отдыха между подходами) будет иметь
выполняемая нагрузка, но тем более длительным может оказаться путь к
поставленной цели.
Опытным путём установлено, что при интервалах отдыха между
подходами в 2-3 минуты исходная тренировочная серия должна состоять из 4-6
подходов, причём для новичков подходов должно быть больше (5-6), чем для более
квалифицированных спортсменов (4-5).
Не исключено, что кому-то захочется как можно быстрее
добиться желаемого результата и он задастся вопросом: а зачем делать пять
подходов, если можно сделать четыре, зачем делать четыре, если можно три? К
сожаленью, если начинать сразу с трёх, то к концу серии может произойти
чрезмерное закисление мышц, которое может навредить больше, чем помочь.
В то же время умеренное закисление активизирует работу
ферментов дыхательного цикла в митохондриях и усиливает аэробное
энергообразование. Для того чтобы сформировать механизмы, препятствующие
избыточному закислению и делается сначала большое количество подходов с
небольшим количеством подтягиваний.
Интервал отдыха между подходами. При расслаблении мышцв
паузе отдыха между подходами накопившаяся в них молочная кислота выводится в
кровь, где частично нейтрализуется её буферными системами, что вызывает
дополнительное выделение углекислого газа и, как следствие, дальнейшее усиление
дыхания.
Пополнение внутримышечных запасов кислорода, связанного с
миоглобином, также происходит во время отдыха между подходами.
Ликвидация алактатной части кислородного долга,
образовавшегося во время выполнения подхода, протекает с помощью механизма
аэробного окисления. В результате этого пополняются запасы креатинфосфата,
потраченного при выполнении подхода.
Степень закисления мышц понижается, но полной ликвидации
закисления за короткий промежуток отдыха между подходами не происходит,
поскольку для этого требуется значительно более длительный период времени.
Изменение
величины силы в фазе подъёма
Количество поперечных мостиков, связывающих актиновые и
миозиновые нити, а, следовательно, и развиваемая мышечная сила согласно теории
скользящих нитей, зависит от степени перекрытия толстых и тонких нитей, а
значит, и от длины саркомера или мышцы.
Максимум развиваемой изолированной
мышцей силы будет наблюдаться при длине, примерно соответствующей состоянию
покоя. При уменьшении длины сила уменьшается из-за того, что актиновые и миозиновые
нити начинают мешать друг другу, а при растяжении мышцы до большей, чем в
покое, длины сила уменьшается из-за того, что нити актина оказываются
вытянутыми из миозиновых пучков. При этом только часть головок миозина может
присоединиться к актину [31].
В реальных условиях мышцы, прикрепляющиеся к костям, вызывают
движение рабочих звеньев тела. С движением рабочего звена меняется угол в
суставе и, следовательно, длина обслуживающих данное сочленение мышц и угол
подхода их к месту прикрепления на кости.
При этом увеличиваются или
уменьшаются плечо и момент силы мышц, что, в свою очередь, изменяет
механические условия их работы. Эти условия могут быть выгодными, когда силовой
потенциал используется полностью, и невыгодными, когда максимальное напряжение
мышц используется только частично [18].
Сила, проявляемая в наименее целесообразной с механической
точки зрения фазе движения, часто составляет не более 50-60% (рисунок 7.7) от
силы в наиболее целесообразной его фазе [23].
Динамика максимальной силы при сгибании руки в локтевом
суставе (по Платонову В.Н.).
Б – рисунок, иллюстрирующий сгибание руки в локтевом суставе
(по [27]).
– плечевая кость; 2 – двуглавая мышца плеча; 3 – плечевая
мышца; 4 – плечелучевая мышца; 5 – лучевая кость; 6 – локтевая кость; 8 –
трёхглавая мышца плеча (разгибатель локтевого сустава)
При подтягивании на перекладине наименее благоприятным
является верхний участок траектории движения в фазе подъёма, который недостаточно
подготовленные спортсмены проходят с большим трудом, особенно в конечной части
выполнения упражнения.
В начале подтягиваний, когда силовые способности спортсмена
находятся на должном уровне, он может проходить проблемный участок по инерции –
за счёт набранной ранее скорости. По мере накопления усталости силовые
способности спортсмена снижаются настолько, что он уже не может набрать
необходимую скорость.
На рисунке 7.8 приведены графики зависимости резерва силовых
способностей от высоты подъёма для 6 человек – 5 спортсменов (КМС и МС по
полиатлону) и одного человека, не занимающегося спортом. Резервом силы в данном
случае считается сила, которую способен развить испытуемый в какой-либо точке
траектории движения сверх веса своего тела.
Поскольку рост (а значит, и высота
подъёма) и вес тела спортсменов различен, их силовые способности следует
выражать в относительных единицах. Так, высота подъёма из исходного положения
до уровня грифа принята за 100%, а резерв силы выражен в долях веса тела
каждого из участников эксперимента.
В нижней части траектории движения (от 0 до 30%) характер
изменения резерва силы может быть различным, но, начиная примерно с 30% от
высоты подъёма, резерв силы непрерывно снижается, что является
экспериментальным подтверждением тезиса о проблемности верхнего участка
траектории.
Изменение относительного резерва силы в фазе подъёма
Взаимосвязь относительного резерва силы и результата в
подтягивании имеет сложный характер. С одной стороны, испытуемый, не
занимающийся подтягиванием (кривая 1), имеет более низкие показатели резерва
силы в верхней части траектории движения по сравнению с квалифицированными
полиатлонистами.
Но с другой стороны, спортсмены, имеющие различные результаты
в подтягивании (от 38 до 54 раз – кривые 3-6), показали в эксперименте
практически равные значения относительного резерва силы на верхнем участке
траектории движения. В то же время у спортсменов, имеющих практически равные
результаты в подтягивании (54 и 55 раз – кривые 6 и 2), наблюдаются существенно
отличающиеся показатели резерва силы на уровне грифа – соответственно 35% и 56%
от веса тела.
Это можно объяснить тем, что при достижении определённого уровня
квалификации в подтягивании (предположительно 35-40 раз) первостепенное
значение имеет не столько величина резерва силы, которая зависит от анаэробных
возможностей мышц спортсмена, сколько скорость его расходования при выполнении
подтягиваний, которая в большей степени определяется аэробными возможностями
мышц.
Так, для спортсмена 2, резерв силы которого на уровне грифа
перекладины составляет 56% от веса тела, средняя скорость расходования этого
резерва будет составлять 56/55=1,02% от веса тела в расчёте на одно
подтягивание. Для спортсмена 6, резерв силы которого в той же точке составляет
35% от веса тела, скорость его снижения будет равна 35/54=0,65% от веса тела в
расчёте на одно подтягивание. Следовательно, спортсмен 6, обладающий
существенно меньшим резервом силы, выполняет подтягивания более экономично.
В параграфе 2.4.2 мы рассматривали соотношение между силой и
скоростью мышечного сокращения (кривая Хилла), отметив, что скорость сокращения
мышцы нелинейно снижается с увеличением нагрузки. Ненагруженная мышца
сокращается с максимальной скоростью, но эта скорость зависит от типа мышечных
волокон.
Чем быстрее (при участии АТФ) происходит циклическое взаимодействие
миозиновых мостиков с актином, тем выше скорость скольжения. АТФазная
активность миозина в быстрых мышечных волокнах выше, чем в медленных, поэтому
поперечные мостики волокон типа IIА и II В будут быстрее расщеплять АТФ и взаимодействовать
с актином.
В условиях противодействия нагрузке максимальная скорость
сокращения мышцы будет тем ниже, чем выше нагрузка. В случае если нагрузка не
превышает предельные возможности спортсмена, он может произвольно менять
скорость мышечного сокращения (например, скорость в фазе подъёма туловища).
Так, когда все мышечные волокна участвуют в поднимании груза, относительная
нагрузка на каждое мышечное волокно меньше (а скорость их сокращения больше),
чем в том случае, когда активна лишь часть волокон. Таким образом, можно
увеличить скорость укорочения мышцы при одной и той же нагрузке за счёт
вовлечения дополнительных двигательных единиц [31].
Теоретически увеличение максимальной произвольной силы
спортсмена должно приводить к улучшению результата в подтягивании за счёт
относительного снижения нагрузки на мышцы и возможности подключения
дополнительных двигательных единиц в ходе выполнения подтягиваний.
Но на
практике это часто происходит только в том случае, если длительность
подтягиваний не превышает 1-2 минуты. И связано это с тем, что увеличение
максимальной силы требует проведения соответствующих тренировок с большими
отягощениями, которые направлены на увеличение количества миофибрилл и
повышение концентрации креатинфосфата в быстрых мышечных волокнах.
Но
тренировки, состоящие из подходов с большими отягощениями, отрицательно
сказываются на длительности виса. Получается замкнутый круг – увеличение одной
способности происходит за счёт снижения другой, разорвать который можно только
за счёт разумного сочетания тренировок, направленных на увеличение количества
миофибрилл и тренировок, направленных на повышение числа митохондрий в рабочих
мышцах спортсмена.
3. Изменения в мышечных волокнах под влиянием
различных тренировочных воздействий
В соответствии с теорией функциональных систем П.К. Анохина
поведение любой системы (в том числе и двигательной системы спортсмена)
подчинено получению определённого полезного результата, а недостаточность этого
результата может полностью реорганизовать систему и сформировать новую, с более
совершенным взаимодействием компонентов, дающим достаточный результат.
Но каким образом спортсмен (как личность) может объяснить
своему организму (как мешку с костями) что он хочет подтянуться 50 раз за 4
минуты, в то время как тот может только 15 раз за полторы? Видимо, ему придётся
разговаривать со своим организмом на понятном тому языке.
Поскольку
исполнительным органом двигательной системы являются сократительные структуры
мышечных клеток, то и язык этот должен быть языком, понятным для мышц. Мышцы же
(в естественных условиях) понимают только один язык – язык физической нагрузки,
для выполнения которой они, собственно говоря, и нужны.
Определённым образом задавая нагрузку, мы можем вызвать
желательные изменения физических возможностей спортсмена. Чтобы эти изменения
позволили спортсмену со временем перейти от 15 к 50 подтягиваниям, нагрузка
должна указывать мышечной системе (понятным ей способом) направление проведения
необходимых изменений, т.е. нагрузка должна быть целенаправленной.
Экспериментальный – методом проб и ошибок – отбор упражнений
наряду с теоретическим обоснованием их применения позволяет подобрать такие
упражнения, которые обеспечивают необходимую направленность тренировочного
процесса.
Но мало задать целенаправленную нагрузку, нужно ещё и
добиться от организма, чтобы тот производил «модернизацию» двигательной системы
до тех пор, пока поставленная спортсменом цель не будет достигнута. Поэтому
нагрузка, во-первых, должна быть такой, чтобы организм напрягался при её
выполнении, т.е. она должна быть развивающей.
Таким образом, применение цепочки связанных одной целью
нагрузок приводит к тому, что, достигнув определённого (промежуточного)
результата, организм сразу начинает «беспокоиться» по поводу следующего
результата, что в конечном итоге и приводит к достижению главной цели.
Но поскольку нужный результат может быть получен различными
способами (это обсуждалось в п. 5.2), коротко рассмотрим эти способы в привязке
к изменениям аэробных и силовых возможностей мышц, т.е. используя «язык
митохондрий и миофибрилл».
Митохондрии
Митохондрии, одни из важнейших структурных компонентов
мышечного волокна, располагаются цепочками вдоль миофибрилл (рисунок 7.3),
тесно соприкасаясь с мембранами ретикулума. В митохондриях протекает аэробное
окисление углеводов, жиров и аминокислот, а за счёт энергии, выделяющейся при
окислении, происходит ресинтез АТФ.
Митохондрии ограничены двумя мембранами (рисунок 7.4).
Наружняя митохондриальная мембрана имеет ровные контуры, не образует
выпячиваний или складок. Наружную мембрану от внутренней отделяет межмембранное
пространство. Внутренняя мембрана ограничивает внутреннее содержимое
митохондрии, ее матрикс.
Характерной чертой внутренней мембраны митохондрий
является их способность образовывать многочисленные выпячивания внутрь
митохондрий. Такие выпячивания чаще всего имеют вид плоских гребней, или крист,
существенно увеличивая поверхность внутренней мембраны.
Мембраны митохондрий
построены из белка и содержащих фосфорную кислоту жироподобных веществ –
фосфолипидов. На внутренней мембране в определённом порядке расположены
биологические катализаторы – ферменты, при помощи которых происходят
окислительные процессы, а также компоненты дыхательной цепи – главной системы превращения
энергии в митохондриях.
На внешней мембране митохондрий в определённом порядке
расположены ферменты, не имеющие отношения к дыхательной цепи. Немало ферментов
в растворённом виде содержится и в матриксе. Кроме того, матрикс митохондрий
содержит рибосомы и митохондриальную ДНК.
Схема строения митохондрии
Великое множество миофибрилл, содержащихся в мышечных
волокнах, требуют большого количества АТФ, которое должно быть доставлено к
каждому саркомеру миофибрилл. На продольных ультратонких срезах скелетных мышц
в электронном микроскопе видны многочисленные округлые мелкие сечения
митохондрий, располагающихся в соседстве с саркомерами.
Если же исследовать
поперечные срезы мышечных волокон на уровне Z-дисков (см. п. 7.2.1.2),
то видно, что мышечные митохондрии представляют собой не мелкие шарики или
палочки, а как бы паукообразные структуры, отростки которых могут ветвиться и
простираться на большие расстояния, иногда через весь поперечник мышечного
волокна.
При этом разветвления митохондрий окружают каждую миофибриллу в
мышечном волокне, снабжая их АТФ, необходимой для мышечного сокращения.
Следовательно, в плоскости z-диска митохондрии представлены типичным митохондриальным
ретикулумом – единой митохондриальной системой.
Такой пласт или этаж
митохондриального ретикулума повторяется дважды на каждый саркомер, а все
мышечное волокно имеет тысячи поперечно расположенных поэтажных пластов
митохондриального ретикулума. Было обнаружено, что между этажами вдоль миофибрилл
располагаются нитчатые митохондрии, соединяющие эти митохондриальные пласты.
Предполагается, что с помощью специальных межмитохондриальных
соединений или контактов может происходить функциональное объединение отдельных
митохондрий и митохондриальных ретикуломов в единую энергетическую систему,
позволяющую всем миофибриллам в мышечном волокне сокращаться синхронно по всей
длине, поскольку механизм взаимодействия митохондрий посредством
межмитохондриальных контактов может обеспечить синхронное поступление АТФ во
все участки сокращающегося мышечного волокна.
Механизм кооперации и синхронизации работы митохондрий
позволяет вести синтез АТФ в любой точке поверхности внутренней мембраны таких
разветвлённых митохондрии, обеспечивая энергией для сокращения те участки
мышечного волокна, где в этом возникает необходимость.
Но связывание отдельных
митохондрий в единую цепь с помощью межмитохондриальных контактов наряду с
очевидными преимуществами имеет и существенный недостаток. Дело в том, что при
функциональном объединении митохондрий в единую митохондриальную систему любое
существенное повреждение (пробой) её внутренней мембраны приводит к потере
способности к ресинтезу АТФ сразу у всей объединённой группы митохондрий.
При проведении серии развивающих тренировок по подтягиванию
направленных на развитие статической выносливости мышц-сгибателей кисти нередко
используется метод выполнения нагрузки «до отказа». Если тренировки разделены
недостаточным для восстановления интервалом отдыха, после проведения 4-5
развивающих тренировок подряд, в ходе которых может наблюдаться существенный
прирост времени виса (т.е. увеличение аэробных возможностей мышц), неожиданно
наступает срыв адаптации и возврат времени виса к первоначальному уровню.
Например, если спортсмен форсирует тренировочный процесс и
выполняет через день по 4-6 подходов до отказа, подняв за 2 недели вис с
подтягиванием в темпе 1 раз в 8 секунд с 2 до 4 минут (такое возможно у
квалифицированных спортсменов, например, после длительного вынужденного
перерыва в тренировках), то внезапно – без видимых причин – время виса может
упасть до прежних двух минут и даже меньше.
Долгое время было непонятно, почему так происходит. В
качестве одной из возможных причин называлась перегрузка нервной системы
тренировками до отказа. Но срыв адаптации обычно происходил на фоне
эмоционального подъёма от быстрого прогресса тренировочных результатов и
связанного с этим желания тренироваться всё больше и больше и имел мало общего
с нервным срывом.
Возможно, что резкое падение результатов происходит из-за
пробоя внутренней мембраны митохондриальной системы мышечного волокна,
вследствие, например, чрезмерного закисления мышц на предшествующей срыву
адаптации тренировке. В этом случае повреждение небольшого по площади участка
любой из митохондрий, входящих в митохондриальную сеть, должно приводить к
отключению механизма аэробного окисления сразу во всей сети.
Тренировки с облегчением в 5-7% от веса тела позволяют резко
(в 1,5 – 2 раза) увеличить объём тренировочной работы за счёт увеличения
количества подтягиваний в подходе с соответствующим увеличением времени
выполнения подхода. При этом энергопродукция смещается в сторону аэробного
окисления, всё в большей степени активизируя работу митохондриальной системы.
Можно ли каким-либо образом почувствовать приближение момента
срыва адаптации и, снизив нагрузку, предотвратить это нежелательное явление?
Биологическое окисление, протекающее в митохондриях, состоит
в окислении органических субстратов, например глюкозы, до углекислого газа и
воды с выделением около 680 ккал (в расчёте на 1 моль, т.е. 180 г. глюкозы),
которая в дальнейшем идёт на создание макроэнергетической связи в молекуле АТФ
(фосфорилирование АДФ).
Окисление и фосфорилирование – это два, в принципе,
независимых процесса, которые для эффективного ресинтеза АТФ должны быть
сопряжены. Сопряжение окисления и фосфорилирования происходит на внутренних
мембранах митохондрий. Поэтому, когда мембраны повреждены, происходит
разобщение этих процессов.
Реакции окисления глюкозы продолжают идти, а
ресинтез АТФ замедляется или прекращается. И сейчас даже неважно, что является
причиной повреждения мембран – избыток молочной кислоты, недостаток кислорода
или повышенное его потребление, свободнорадикальное окисление или это
происходит по каким-то иным причинам.
Важно, что при повреждении мембран
митохондрий в результате чрезмерного воздействия тренировочных нагрузок
нарушается процесс ресинтеза АТФ, а энергия, выделяющаяся в процессе
биологического окисления, теперь может превращаться только в тепло, приводя к
локальному нагреву мышечной ткани.
Но одним из отдалённых признаком перетренированности является
внезапная испарина, выступающая не только на лбу, но и на рабочих мышцах
спортсмена в начале выполнения даже не очень напряжённой нагрузки. Возможно,
таким образом организм реагирует на начинающийся процесс разобщения окисления и
фосфорилирования, связанный с повреждением мембран митохондрий.
В любом случае безопасным (но в то же время обеспечивающим
прогресс) считается вариант, когда тяжёлые развивающие тренировки проводятся не
чаще одного раза в 5 – 7 дней.
Экспериментальные данные говорят в пользу того, что
увеличение числа митохондрий происходит путём роста и деления предшествующих
митохондрий. Более того, митохондрии обладают собственным генетическим
аппаратом, т.е. обладают полной системой авторепродукции, хотя и находящейся
под генетическим контролем со стороны клеточного ядра [28].
Все митохондрии в теле человека наследуются от матери, а не
от отца, поэтому способность к длительному выполнению упражнений передаётся по
материнской линии.
По форме и размеру митохондрии напоминают бактерий; они
содержат собственную ДНК и размножаются делением. Эти и другие факты привели к
возникновению гипотезы о том, что много миллионов лет назад бактерии проникли в
более высокоразвитые клетки и прочно обосновались в них, потеряв былую
самостоятельность и со временем превратившись в клеточные органеллы, которые
теперь называют митохондриями [30].
