ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ И СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Нельзя дать универсальное объяснение механизмам утомления, действительное на все случаи. Главенствующую роль в развитии утомления при всех видах работы играет нервная система. Вместе с тем при каждом конкретном виде работы могут дополнительно приобретать существенное значение какие-нибудь особые факторы. Это делает необходимым проанализировать особенности утомления применительно к отдельным формам мышечной деятельности.
2.1. Развитие утомления при циклической работе
Утомление при циклической работе умеренной мощности. Работа, связанная с преодолением сверхдлинных дистанций в различных видах спорта, совершается длительное время, в течение которого нервные центры постепенно утомляются. Интенсивная деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем в течение длительного срока приводит к снижению функциональных свойств их нервных регуляторных аппаратов. Таким образом, понижение работоспособности организма при длительной работе, обусловленное расстройством деятельности соответствующих нервных центров, связано и с постепенным, изменением функций кровообращения и дыхания (Викулов А.В., 1997; Абзалов Р.А. и др., 1999) .
Работа умеренной мощности протекает в условиях истинного устойчивого состояния: образующиеся продукты распада успевают устраняться во время самой работы, значительного накопления их в организме не наблюдается. Поэтому говорить о каком-либо «засорении» организма продуктами обмена при этой работе нет оснований.
Важным фактором утомления при напряженной работе умеренной мощности (бег и плавание на сверхдлинные дистанции, лыжные переходы и т. п.) следует считать снижение концентрации сахара в крови - гипогликемию. В этом случае исследование крови обнаруживает резкое снижение содержания сахара (до 50 мг%). Количество израсходованных углеводов при длительной работе может дойти до нескольких сот граммов, но полного истощения углеводных резервов в организме не происходит, потому что острое утомление и прекращение работы наступает раньше. Уменьшение количества сахара в крови является сигналом начинающегося существенного изменения внутренней среды организма и, в то же время, причиной развития компенсаторных реакций по мобилизации углеводов из депо и по превращению в углеводы жиров и белков, а в дальнейшем и причиной такого изменения деятельности центральной нервной системы, которое может привести к полному прекращению работы.
Особенно чувствительной к недостатку сахара в крови является центральная нервная система. В случае резкой гипогликемии функциональное состояние центральной нервной системы изменяется и нарушается ее координационная деятельность, что сказывается на работе двигательного аппарата и вегетативных органов. Углеводное голодание корковых клеток может обусловить даже нарушение психических функций, что изредка наблюдается на финише бега и проявляется в форме неадекватного поведения (например, бег на месте или поворачивание кругом и продолжение бега в обратном направлении и т. п.). Прием углеводов (50—100 г сахара) при длительной работе оказывает положительное влияние на функциональное состояние центральной нервной системы, повышая тем самым работоспособность организма, снижая утомление или отдаляя время его острого развития. Положительный эффект от приема углеводов подтверждает то положение, что снижение уровня сахара в крови является существенным фактором в развитии утомления при длительной напряженной работе.
Специальными экспериментальными исследованиями обоснованы сроки приема углеводов. Целесообразным оказывается принимать углеводы непосредственно во время самой работы — на дистанции. Можно принимать углеводы и перед самым началом работы, непосредственно перед стартом, однако это менее эффективно, чем прием во время работы. Допустимым считается прием углеводов больше чем за 2 часа до начала работы. Прием углеводов за полчаса, час или полтора часа до начала работы не целесообразен, так как при этом в первые же минуты работы происходит резкое снижение уровня сахара в крови, что отрицательно влияет на работоспособность.
Помимо уменьшения концентрации сахара в крови, в развитии утомления при длительной напряженной работе может играть роль нарушение теплорегуляции. Потоотделение, если оно не сопровождается испарением пота с поверхности тела или одежды, не ведет к увеличению теплоотдачи. Отставание же теплоотдачи от уровня теплопродукции при мышечной работе приводит к повышению температуры тела, что может отрицательно повлиять на работоспособность (если повышение температуры значительно). Особенно это может иметь место при высокой влажности среды и малой проницаемости одежды.
Утомление при циклической работе большой мощности. Напряженная деятельность нервных центров при мышечной работе большой мощности быстрее приводит к их истощению, чем при работе умеренной мощности. Также быстрее, чем при работе умеренной мощности, снижается работоспособность органов дыхания и кровообращения.
Работа большой мощности совершается в условиях ложного устойчивого состояния. Потребление кислорода достигает максимальной величины, на которую способен организм (до 4,5—5 л у хорошо тренированного человека), и в то же время значительно отстает от кислородного запроса. Следовательно, работа выполняется в условиях недостатка кислорода и кислородный долг во время работы неуклонно увеличивается. Следствием этого является накопление в организме недоокисленных продуктов. Таким образом, существенными факторами утомления при выполнении работы большой мощности являются растущая кислородная задолженность и, связанное с ней, накопление в организме недоокисленных продуктов, что приводит к угнетению деятельности нервных центров.
При выполнении работы большой мощности работоспособность сердечнососудистой и дыхательной систем (с их нервно-регуляторными механизмами), обеспечивающих кислородное снабжение всех органов, в том числе и нервной системы, в значительной степени определяет общую работоспособность организма. Недостаток кислорода и химические изменения в связи с накоплением в крови недоокисленных продуктов влияют на все органы и ткани организма не только непосредственно, гуморально, но и через посредство центральной нервной системы, которая является наиболее чувствительной к воздействиям со стороны внутренней среды. Химические агенты внутренней среды воздействуют на клетки нервных центров как путем непосредственного соприкосновения с ними (например, действие углекислоты на дыхательный центр), так и путем воздействия на хеморецепторы. В настоящее время доказано наличие хеморецепции во всех органах и тканях тела.
Утомление при циклической работе максимальной и субмаксимальной мощности. К циклической работе максимальной мощности относят спринтерские дистанции в различных видах спорта, на которых работа длится короткое время — в пределах десятков секунд. За такое короткое время не может произойти очень больших сдвигов в деятельности вегетативных органов. Более значительные сдвиги успевают произойти при работе субмаксимальной мощности, которая длится от 35 сек до 2—5 мин.
Утомление при работе максимальной и субмаксимальной мощности в первую очередь связано с изменением функционального состояния центральной нервной системы. Мышечные сокращения большой частоты и силы вызываются интенсивной деятельностью нервных центров. В то же время центральная нервная система подвергается воздействию мощного потока идущих от периферии двигательного аппарата центростремительных проприоцептивных импульсов. В результате этого в нервных центрах развивается состояние парабиотического торможения, функциональная подвижность их понижается, что исключает возможность воспроизведения центробежных импульсов в первоначальном ритме, и движения бегуна, пловца и т. д. замедляются, «сковываются».
Мышечная работа максимальной мощности фактически протекает в анаэробных условиях. В результате в работающих мышцах происходит накопление недоокисленных продуктов, концентрация молочной кислоты достигает больших размеров. Поэтому полагают, что накопление молочной кислоты сказывается главным образом на процессе расслабления мышц, а это, естественно, отражается на частоте сокращений. Изменение упруго-вязких свойств мышц также ведет к уменьшению скорости сокращений, что является одной из причин того, что движения, например у бегуна, делаются менее размашистыми и менее быстрыми, а шаг укорачивается, замедляется и скорость бега неизбежно уменьшается.
Таким образом, ведущим фактором утомления организма при мышечной работе максимальной и субмаксимальной мощности является изменение функциональных свойств нервных центров и мышц, т. е. утомление всей нервно-мышечной системы. При этом при работе субмаксимальной мощности существенную роль в развитии утомления играет также снижение функциональных возможностей аппаратов кровообращения и дыхания.
2.2. Развитие утомления при статических усилиях и силовой работе
Утомление при статических усилиях наступает быстро, несмотря на кажущуюся иногда легкость упражнения. Так, например, весьма трудно простоять в положении полуприседа в течение 1—2 мин. Вис на перекладине, упор на брусьях, держание угла в висе или упоре также принадлежат к числу трудных упражнений статического характера, которые ограничены во времени. Динамическая работа, при выполнении которой отдельные мышцы несут преимущественно статическую нагрузку, вызывает снижение работоспособности в первую очередь именно этих мышц.
Особое значение в развитии утомления при статических усилиях принадлежит центральной нервной системе. При любой работе динамического характера в центральной нервной системе происходит непрерывное чередование процессов возбуждения и торможения. Такой характер функционирования нервных центров обеспечивает более длительную их работоспособность. При статическом усилии в соответствующих нервных центрах состояние возбуждения поддерживается непрерывно, без ритмического чередования с торможением. Такой характер функционирования нервных центров ведет к быстрому понижению их работоспособности, что, очевидно, обусловливает возникновение в них парабиотического торможения. В результате характер пусковых и регулирующих влияний, идущих из нервных центров к мышцам, быстро изменяется, степень напряжения мышц все более уменьшается и, наконец, статическое усилие прекращается совсем.
Энергетические затраты даже при тяжелых статических усилиях сравнительно невелики; сдвиги со стороны деятельности вегетативных органов невысоки, причем заметное увеличение дыхания и деятельности сердца наблюдается не во время самого усилия, а по прекращении его в восстановительном периоде («феномен статического усилия»). Таким образом, в развитии утомления при статических усилиях ни энергетические затраты сами по себе, ни сдвиги в деятельности вегетативных органов не играют основной роли.
Считалось, что в развитии утомления при статических усилиях основное значение имеет недостаточное кровообращение в длительно напряженных мышцах вследствие механического сдавливания сосудов и бездействия «мышечного насоса». В связи с затрудненным кровообращением в мышцах могут накапливаться недоокисленные продукты в количестве, затрудняющем дальнейший распад энергетических веществ. При исследовании статически напряженных мышц в них не было обнаружено большого количества недоокисленных продуктов распада. Это опровергает предположение, что утомление при статических условиях зависит от недостаточного кровоснабжения статически напряженных мышц. Главнейшее значение в развитии утомления при статических усилиях имеет, как уже было указано выше, изменение функциональных свойств нервных центров.
Иногда статическое напряжение определенных мышц является компонентом динамической работы (например, напряжение мышц спины при беге); при недостаточной тренированности эти мышцы утомляются в первую очередь.
При необходимости в течение длительного времени неподвижно сохранять одну и ту же позу тела происходит утомление статически напряженных мышц, сопровождаемое иногда болевыми ощущениями. Длительное удерживание однообразной позы приводит также к нарушению крово- и лимфообращения и застойным явлениям (скопление венозной крови и лимфы) в наиболее низко расположенных при данном положении частях тела, отмечается общее чувство усталости и понижение работоспособности.
Эффективным средством борьбы с указанными явлениями будут различные динамические физические упражнения, усиливающие крово- и лимфообращение, а также упражнения, обусловливающие активное расслабление мышц, бывших в состоянии статического напряжения, и напряжение их антагонистов. Эти же упражнения (в сочетании с длительными статическими напряжениями) являются и средством тренировки выносливости организма к длительному удерживанию тела в однообразном положении.
Максимальные силовые напряжения связаны с максимальной активностью нервных центров, которые при этом подвергаются чрезвычайно интенсивному влиянию импульсов, идущих из проприорецепторов двигательного аппарата. Снижение функциональных свойств центральной нервной системы играет ведущую роль в утомлении организма при силовой работе. Наряду с этим имеют значение и местные изменения в самих мышцах, например понижение в них функциональной подвижности. В утомлении при длительной силовой работе (переноска тяжестей, тренировка в поднимании штанги и т. д.) определенную роль играет и снижение функций вегетативных органов. Обобщенные данные, характеризующие причины развития утомления в различных спортивных упражнениях, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Физиологические характеристики и причины развития утомления
в различных спортивных упражнениях (Москатова А.К.,1999)
Характер и мощность работы
| Причины и механизмы утомления
| Статические напряжения максимальной и субмаксимальной интенсивности (> 70% от максимальной произвольной силы)
t раб. = 10 c.
| Напряжение центральной геодинамики, повышение АД; ограничение капиллярного кровотока, снижение дыхательной активности в результате ишемии мышц; существенное истощение КФ и усиление катаболизма мышечного гликогена; истощение медиаторных депо центральных двигательных нейронов и снижение интенсивности разрядов, нарушение внутримышечной координации активности ДЕ, развитие тремора, падение активности проприорецепторов, нарушение афферентации движения
| Анаэробная циклическая максимальной мощности t раб. = 10–20 c.
| Перенапряжение сенсомоторных центров коры больших полушарий в связи с усиленной обратной афферентацией от проприо- и хеморецепторов; депрессия медиаторов и синоптических структурах, нарушение механизмов нервной регуляции двигательных единиц и мышечных напряжений; снижение запасов КФ, ограничение скорости ресинтеза АТФ в быстрых волокнах; накопление HL крови; ишемия работающих в режиме тетануса мышц и гипоксия, падение сократительной активности волокон быстрого типа
| Анаэробная циклическая субмаксимальной мощности, t от 20–40 c до 2–3 мин.
| Истощение резерва КФ и гликогена в мышечных волокнах быстрого типа до 90%; максимальное накопление лактата в мышцах и крови, нарушение кислотно-щелочного баланса, торможение активности ферментов гликолиза и гликогенолиза, снижение общей скорости гликолиза; торможение активности нервных центров, замедление нервно-мышечной передачи; снижение активности фермента АТФ-фазы и скорости расщепления АТФ, падение сократительной способности мышц; недостаточное снабжение мышц кислородом, увеличение кислородного долга до максимума; существенное напряжение миокарда
| Анаэробно-аэробная циклическая большой мощности продолжительностью от 3‑6 мин до 20–30 мин.
| Истощение либо фосфагенов, либо гликогена мышц и печени; накопление молочной кислоты в мышечных клетках, крови, ликторе; рост кислородного долга на фоне усиления активности О2 – транспортной системы до предельного уровня и истощения функционального резерва сердца; нарушение гомеостаза, напряжение систем гомеостатической регуляции t0, рН; снижение мощности мышечных сокращений, нарушение устойчивого состояния
| Аэробная циклическая умеренной мощности (t раб. от 40–60 мин до 4 часов и более)
| Истощение углеводных ресурсов мышц и печени, гипогликемия; снижение возбудимости центров гипоталамуса, моторной коры, подкорковых ядер; истощение гормонального звена регуляции; нарушение t0 – гомеостаза и водно-солевого баланса; накопление недоокисленных продуктов жирового обмена в крови
| Спортивно-игровые упражнения переменной мощности
| Локальные перенапряжения нервных центров и отдельных мышечных групп; нарушения метаболизма; снижение возбудимости высших корковых сенсомоторных центров; ограничение объема восприятия сенсорных систем; нарушение обратной афферентации в системе координации движений; нарушение кинематической структуры движений; увеличение энергозатрат и истощение функциональных резервов; нарушение гомеостаза, повышение t0; дискоординация активности мышечного аппарата и вегетативных систем обеспечения. В каждом виде спортивных игр комплекс причин, вызывающих развитие утомления, специфичен и определяется преобладающей мощностью нагрузки и характером работы, выполняемой отдельным игроком согласно его амплуа.
| |
