работоспособности спортсмена

Тема 4. Физиологическая характеристика физической

Вопросы:

1. Методы тестирования физической работоспособности.

2. Тесты с максимальной и субмаксимальной мощностью физической нагрузки.

3. Показатель максимального потребления кислорода и методика его определения.

4. Резервы физической работоспособности.

1. Физическая работоспособность проявляется при различных физических работах. В настоящее время физическая работоспособность ши­роко исследуется в спортивной практике.

Работоспособность определяется как способность человека совершать конкретную деятельность в рамках заданных параметров времени и эффективности труда. Ра­ботоспособность оценивают с помощью прямых и косвенных ее показателей.

Прямые показатели у спортсменов позволяют оценивать их спортивную деятельность как с количественной (метры, секунды, килограммы, очки и т. д.), так и с качественной (надежность и точность выполнения конкретных фи­зических упражнений) стороны_; С этой точки зрения все методики исследования прямых показателей работоспособности подразделя­ются на количественные, качественные и комбинированные. С по­мощью комбинированных методик исследования можно оценивать как производительность, так и надежность и точность спортивной деятельности.

К косвенным критериям работоспособности относят различные клинико-физиологические, биохимические и психо­физиологические показатели, характеризующие изменения функ­ций организма в процессе работы. То есть, косвенные критерии работоспособности представляют собой реакции орга­низма на определенную нагрузку и указывают на то, какой физио­логической ценой для человека обходится эта работа. В связи с тем, что косвенные показатели работоспособности в процесса труда ухудша­ются значительно раньше, чем ее прямые критерии, различные физиологические методики используются для прогнозирования работоспособности человека, а также для выясне­ния механизмов адаптации к конкретной профессиональной дея­тельности, оценке развития утомления и анализа других функцио­нальных состояний организма.

2. Определение уровня физической работоспособности у человека осуществляется путем применения тестов с максимальными и суб­максимальными мощностями физических нагрузок.

В тестах с максимальными мощностями физических нагрузок испытуемый выполняет работу с прогрессивным увеличением ее мощности до истощения (до отказа). Применение этих тестов имеет определенные недостатки: во-первых, пробы небезопасны для испытуемых и потому должны выполняться при обязательном присутствии врача, и, во-вторых, момент произвольного отказа – критерий очень субъективный и зависит от мотивации испытания и других факторов.

Тесты с субмаксимальной мощностью нагрузок осуществляются с регистрацией физиологических показателей во время работы или пос­ле ее окончания. Тесты данной группы технически проще, но их пока­затели зависят не только от проделанной работы, но и от особенностей восстановительных процессов. К их числу относятся пробы С. П. Летунова, Гарвардский степ-тест, и др. Принципиальная особенность этих проб заключается в том, что между мощностью мышечной работы и длительностью ее выполнения име­ется обратно пропорциональная зависимость, и с целью определения физической работоспособности для таких случаев построены специ­альные номограммы.

В практике физиологии труда, спорта и спортивной медицины наиболее широкое распространение получило тестирование физической работоспособности по ЧСС. Это связано с тем, что ЧСС является легко регистрируемым физиологичес­ким параметром и линейно связана с мощностью внешней механической работы, с одной стороны, и ко­личеством потребляемого при нагрузке кислорода – с другой.

В физиологии ФКиС популярен тест PWC₁₇₀ (Physical Working Capacity), который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 сердечных сокращений в 1 минуту). Испытуемому предлагается выполнение на велоэргометре или в степ-тесте 2-х пятиминутных нагру­зок умеренной мощности с интервалом 3 мин, после которых измеряют ЧСС. Расчет показателя PWC₁₇₀ производится по следующей формуле:

PWC₁₇₀ = W₂+(W₂-W₁)

где: W₁ и W₂ – мощность первой и второй нагрузки;

f₁ и f₂ – ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

В настоящее время считается общепринятым, что ЧСС равная 170 уд/мин, с физиологической точки зрения характеризует собой на­чало оптимальной рабочей зоны функционирования кардиореспираторной системы. При частоте пульса боль­ше 170 уд/мин рост минутного объема крови если и происходит, то уже сопровождается относительным снижением систолического объема крови.

Проба PWC₁₇₀ рекомендована Всемирной организацией здравоох­ранения для оценки физической работоспособности человека.

Другой широко распространенной пробой является Гарвардский степ-тест. Этот тест рассчитан на оценку работоспособности у здоровых молодых людей, так как от исследуе­мых лиц требуется значительное напряжение. Гарвардский тест зак­лючается в подъемах на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 43 см для женщин в течение 5 минут в темпе 30 подъемов в 1 мин (2 шага в 1с). После окончания работы в течение 30 с второй, третьей и четвертой минут восста­новления подсчитывают количество ударов пульса и вычисляют ин­декс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

ИГСТ =

где: t – время восхождения на ступеньку (с),

f1, f2, f3 – число пульсовых ударов за 30 с 2-й, 3-й и 4-й мин восстановления.

Если испытуемый окончил работу раньше установленных 5 минут, ИГСТ рассчитывается по формуле:

ИГСТ = ,

где: t – время восхождения на ступеньку (с), f – число пульсовых ударов за первые 30 с второй минуты восстановления.

Оценка физической работоспособности по ИГСТ

3. Одним из распространенных и точных методов является опреде­ление физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК). Этот метод высоко оценивает Меж­дународная биологическая программа, которая рекомендует для оценки физической работоспособности использовать информацию о величине аэробной производительности.

Как известно, величина потребляемого мышцами кислорода эк­вивалентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности вы­полняемой работы. МПК характеризует собой то предельное количе­ство кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени.

Аэробная возможность (аэробная мощность) человека определяет­ся прежде всего максимальной для него скоростью потребления кис­лорода. Чем выше МПК, тем больше (при прочих равных условиях) абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. МПК зависит от двух функциональных систем: кислород-транспортной систе­мы (органы дыхания, кровь, сердечно-сосудистая система) и системы утилизации кислорода, главным образом – мышечной.

Максимальное потребление кислорода может быть определено с помощью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК прямым методом используются чаще всего велоэргометр или тредбан и газоанализато­ры. При применении прямого метода от испытуемого требуется же­лание выполнить работу до отказа, что не всегда достижимо. Поэто­му было разработано несколько методов непрямого определения МПК, основанных на линейной зависимости МПК и ЧСС при рабо­те определенной мощности. Эта зависимость выражается графичес­ки на соответствующих номограммах. В дальнейшем обнаруженная взаимосвязь была описана простым линейным уравнением, широко используемым с научно-прикладными целями для нетренирован­ных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта:

МПК=1,7PWC₁₇₀+ 1240.

Для определения МПК у высококвалифицированных спортсме­нов циклических видов спорта В. Л. Карпман предлагает формулу:

МПК = 2,2 PWC₁₇₀+1070.

PWC₁₇₀ и МПК примерно в равной степени характеризуют физическую работоспособность человека.

Определение физической работоспособности по тесту PWC₁₇₀ широко вошло в практику спортивной физиологии и медицины.

Для борцов и боксеров В. Л. Карпман с соавторами (1988) предложил следующие формулы:

PWC₁₇₀ (для боксеров) = 15.0 Р + 300,

PWC₁₇₀ (для борцов) = 19.0 Р + 50,

где: Р - масса тела.

Спортсмены скоростно-силовой группы (борцы, боксеры, гимнасты) отстают по показателям PWC₁₇₀ и MПK дaжe от менее квалифицированных лыжников, гребцов, футболистов. Фи­зическая работоспособность высококвалифицированных лыжников выше, чем бегунов. Универсальная зависимость ЧСС от мощности работы позволяет в циклических видах спорта оценивать специальную работоспособ­ность по сдвигам ЧСС в определенном диапазоне (методом телепульсометрии).

Очевидно, что работа на тредбане или велоэргометре будет более привычной (и более экономной) для вело­сипедистов, бегунов, лыжников, чем для спортсменов других спе­циализаций. Возможно, что с этим частично связаны и упоминав­шиеся уже различия параметров физической работоспособности между группой боксеров, борцов, гимнастов и группой лыжников, гребцов, футболистов. Некоторые авторы считают общепринятый тест PWC₁₇₀ недостаточно информативным для ряда видов спорта и предлагают раздельное выполнение нагрузки как ногами, так и ру­ками, указывая что соотношение физической работоспособности нижних и верхних конечностей претерпевает существенные возрас­тные изменения.

4. Проблема резервов физичес­кой работоспособности сопряжена со многими фундаментальными законами общей физиологии человека.

Наиболее важной характеристикой резервных возможностей организма является адаптационная сущность, способность организма выдерживать большую, чем обыч­но нагрузку. Исследование физической ра­ботоспособности спортсмена (особенно высшей квалификации) дает фактический материал для оценки и анализа функций организма в зоне видовых предельных напряжений. Поэтому можно считать, лимитирующими факторами физической работос­пособности спортсмена являются индивидуальные пределы ис­пользования им своих структурно-функциональных резервов раз­личных органов и систем. Основными резервами являются функциональные возможности ЦНС, нервно-мышечного аппара­та, кардио-респираторной системы, метаболические и биоэнерге­тические процессы. Очевидно, что при различных мощностях рабо­ты и в разных видах спорта степень участия этих систем будет нео­динаковым.

При работе максимальной мощности ввиду ее кратковременности главным энергетическим резервов являются анаэробные процессы (запас АТФ и КрФ, анаэробный гликолиз, скорость ресинтеза АТФ), а функциональным резервом – способность нервных центров под­держивать высокий темп активности, сохраняя необходимые меж­центральные взаимосвязи. При этой работе мобилизуются и расши­ряются резервы силы и быстроты.

При работе субмаксимальной мощности биологические активные вещества нарушенного метаболизма в большом количестве поступа­ют в кровь. Действуя на хеморецепторы сосудов и тканей, они рефлекторно вызывают максимальное повышение функций сердечно-­сосудистой и дыхательной систем. Функциональными резервами при работе субмаксимальной мощности являются буферные системы организма и резервная ще­лочность крови – важнейшие факторы, тормозящие нарушение гомеостаза в условиях гипоксии и интенсивного гликолиза; дальней­шее усиление работы кардио-респираторной системы. Значимым ос­тается гликолитический вклад в биоэнергетику работающих мыши и выносливость нервных центров к интенсивной работе в условиях недостатка кислорода.

При работе большой мощности физиологические резервы в общем те же, что и при субмаксимальной работе, но первостепенное значе­ние имеют следующие факторы: поддержание высокого (околопре­дельного) уровня работы кардио-респираторной системы; оптималь­ное перераспределение крови; резервы воды и механизмов физичес­кой терморегуляции. Ряд авторов энергетическими резервами такой работы считают не только аэробные, но и анаэробные процессы, а также метаболизм жиров.

При работе умеренной мощности резервами служат пределы вы­носливости ЦНС, запасы гликогена и глюкозы, а также жиры и про­цессы глюконеогенеза, интенсивно усиливающиеся при стрессе. К важным условиям длительного обеспечения такой работы относят и резервы воды и солей и эффективность процессов физической тер­морегуляции.

Наибольшим (двадцатикратным) резервом адаптации обладает система внешнего дыхания. Аппарат кровообращения занимает особое место, поскольку явля­ется основным лимитирующим звеном транспорта кислорода. Кроме того, сердечно-сосудистая система служит тонким индикатором цены адаптации организма к различным факторам внешней среды и к физическим нагрузкам. Об этой же ее роли свидетельствуют формирование так называемого «спортивного сердца» и участившиеся в последнее время предпатологические и патологические изменения функции сердца при высоких спортивных нагрузках. К числу таких изменений можно отнести нарушения сердечного ритма, возникновение синдро­ма дистрофии миокарда вследствие физического перенапряжения и другие сдвиги.

Предельные сдвиги в висцеральных системах при мышечной работе

Сердечно-сосудистая система обладает мощным резервом перераспределения кровотока, и по его суммарной мощности на первом месте стоит скелетная мускулатура.

Среди всех органов и тканей мышцы занимают главенствующее положение по своему влиянию на центральную гемодинамику. Это объясняется большой массой скелетных мышц (около 40% массы тела) и их способностью к быстрому изменению уровня функцио­нальной активности в широких пределах: в состоянии покоя крово­ток в поперечно-полосатых мышцах составляет 15-20% от минутно­го объема крови (МОК), а при тяжелой работе он может достигать 80-85% от МОК.

Важнейшими факторами реф­лекторной и гуморальной регуляции различных звеньев кардио-респираторной системы, включая дыхательный и сосудодвигательный центры являются сдвиги биохимических констант при напряженной мышечной работе (метаболический ацидоз, гипоксия и гипоксемия, гиперкапния).

Все перечисленное функциональные резервы физической работоспособности должны рассматриваться не изолированно, а во временной, динамической взаимосвязи. Поэтому построение и тренировочного процесса и восстановительных мероприятий и реабилита­ции должно быть тоже динамическим и комплексным, учитывающим разнообразие адаптивных перестроек в организме спортсмена при фи­зических нагрузках и закономерную последовательность их включе­ния и функционирования на всех этапах его жизнедеятельности.

Поиск по сайту: