2020-05-12
321
При беге с небольшой скоростью работающие мышцы обеспечиваются энергией в чисто аэробном режиме. В энергетических «подстанциях» мышечных волокон, так называемых митохондриях, происходят процессы окисления энергетических субстратов, прежде всего продуктов распада жиров (жирных кислот и глицерина), поскольку при физической нагрузке невысокой интенсивности в работе участвуют в основном так называемые оксидативные мышечные волокна, которые богаты митохондриями и способны преобразовывать энергетические субстраты в энергию мышечного сокращения чисто аэробным путем. При окислении жирных кислот на единицу массы вещества выделяется значительно больше энергии, чем при окислении углеводов (например, глюкозы), поэтому мышцы работают в оптимальном с точки зрения биоэнергетики путем.
Чтобы лучше понять дальнейшие рассуждения, напишем конечное уравнение реакции окисления жирных кислот (возьмем для примера одну из них – стеариновую):
С17Н35ОН + 26 О2 = 17 СО2 + 18 Н2О
Отсюда видно, что на 26 молекул кислорода, потребляемых в процессе окисления, образуется (и выделяется через легкие) 17 молекул углекислого газа. Соотношение между выделяемым углекислым газом и потребляемым кислородом называется дыхательным коэффициентом (RQ – respiratory quotient). В данном случае он составляет 17/26 или примерно 0,68. В среднем при окислении жиров, в состав которых входят также глицерин (С3Н8О3) и другие жирные кислоты, незначительно отличающиеся по соотношению между атомами углерода и кислорода от стеариновой, дыхательный коэффициент составляет около 0,7.
При окислении углеводов, например, глюкозы, дыхательный коэффициент равен единице, так как на 6 молекул кислорода выделяется 6 молекул углекислого газа:
С6Н12О6 + 6 О2 = 6 СО2 + 6 Н2О
В лабораторных условиях при беге по третбану проводится анализ выдыхаемого воздуха. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе постоянно и составляет около 21%. Естественно, что в выдыхаемом воздухе оно уменьшается и составляет, в зависимости от индивидуальных особенностей организма и интенсивности физической нагрузки, от 14 до 19 процентов. Разность между содержанием кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе называется процентом поглощения кислорода и составляет от 2 до 7 процентов.
Содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе незначительно (доли процента), и его можно считать равным нулю. В выдыхаемом воздухе его содержится от 2 до 5 процентов. Анализ выдыхаемого воздуха (наряду с измерением объема вдыхаемого воздуха) при выполнении физической нагрузки дает важные с точки зрения физиологии спортсмена результаты и позволяет вычислять значения его индивидуальных физиологических показателей.
Вернемся к нагрузкам в зоне аэробного обеспечения. При росте интенсивности нагрузки увеличивается количество потребляемого кислорода (оно измеряется в миллилитрах в минуту на единицу массы тела), растет и процент потребляемого кислорода. Содержание лактата в крови не увеличивается, поскольку мышцы работают в чисто аэробном режиме и не выбрасывают лактат в кровь. Напротив, если по каким-то причинам содержание лактата в крови было повышено (например, вследствие недовосстановления после предыдущей тренировки или в результате предшествующего ускорения), то при беге в чисто аэробной зоне оно приходит в норму, которая составляет около 2 ммоль/л.
Верхней границей зоны аэробного энергообеспечения является «аэробный порог» (сокращенно АП). Аэробный порог - это максимальный уровень интенсивности нагрузки, при котором мышцы работают в чисто аэробном режиме. Состояние организма на уровне АП при выполнении беговой нагрузки характеризуется следующими показателями:
· ЧСС находится примерно на уровне 75% от максимальной, то есть, если индивидуальный максимум ЧСС составляет 200 ударов в минуту, то ЧСС АП составит около 150 ударов в минуту.
· Процент потребляемого кислорода достигает максимума и составляет, в зависимости от врожденных или приобретенных в процессе тренировки свойств мышечных волокон, от 4 до 7 процентов.
· Ударный объем сердца (то есть выброс крови за одно сокращение) достигает максимума и при дальнейшем росте ЧСС уже не увеличивается. Усиление кровотока в дальнейшем достигается только за счет увеличения ЧСС.
· Потребление кислорода составляет от 50 до 60 процентов от МПК (максимального потребления кислорода).
· Концентрация лактата в крови составляет около 2 ммоль/л (от 1 до 3), при этом не наблюдается ее роста в ходе выполнения нагрузки.
· Если концентрация лактата в крови была повышенной, то происходит ее снижение, причем скорость устранения лактата из крови достигает наибольших значений как раз при выполнении нагрузки на уровне АП.
· Значение дыхательного коэффициента составляет от 0,7 до 0,9 в зависимости от индивидуальных особенностей организма, прежде всего от соотношения оксидативных и гликолитических волокон в мышцах, а также в зависимости от соотношения расщепляемых жиров и углеводов.
· В качестве энергетических субстратов выступают, прежде всего, жиры, расщепление углеводов также активизируется, но не достигает максимального уровня.
· Сто процентов энергии выделяется за счет процессов аэробного энергообеспечения.
4.1.1.2. Зона смешанного энергообеспечения в режиме устойчивого состояния. Анаэробный порог.
Что происходит в организме, когда интенсивность нагрузки начинает превышать уровень аэробного порога? К работе начинают подключаться гликолитические мышечные волокна, что приводит к увеличению содержания лактата в работающих мышцах. Лактат начинает поступать в кровь, его концентрация увеличивается, однако, если интенсивность бега остается постоянной, то концентрация лактата в крови также не возрастает выше некоторого уровня, определяемого как раз интенсивностью нагрузки. Проще говоря, если для спортсмена бег со скоростью 5 мин/км является нагрузкой на уровне АП (содержание лактата в крови – 2 ммоль/л), то при беге со скоростью 4 мин 30 с/км концентрация лактата может достичь 3 ммоль/л, но больше расти не будет.
Это происходит потому, что кроме мышц, несущих основную нагрузку, в организме есть и менее загруженные при беге мышцы, например, мышцы рук и туловища, которые, сокращаясь с малой интенсивностью, работают в чисто аэробном режиме и способны «забирать» лактат из крови и перерабатывать его до конечных продуктов – воды и углекислого газа. Таким же свойством обладает и сердечная мышца, богатая митохондриями и работающая в чисто аэробном режиме. Расщепление лактата происходит также и в печени. В результате этих процессов концентрация лактата в крови стабилизируется на уровне от 2 до 4 ммоль/л. Стабильными, хотя и на более высоком уровне, остаются и остальные физиологические показатели, такие как ЧСС, потребление кислорода, дыхательный коэффициент. Состояние, при котором основные физиологические показатели не меняются при выполнении длительной физической нагрузки постоянной интенсивности, называется устойчивым состоянием организма. В пределах данной зоны интенсивности устойчивое состояние достигается на том или ином уровне интенсивности нагрузки, до тех пор пока не достигнут ее верхний предел – так называемый анаэробный порог (АнП).
Анаэробный порог – максимально возможный уровень устойчивого состояния, характеризуется следующими показателями:
· ЧСС находится примерно на уровне 90% от максимальной, то есть, если индивидуальный максимум ЧСС составляет 200 ударов в минуту, то ЧСС АП составит около 180 ударов в минуту.
· Процент потребляемого кислорода снижается и составляет от 3 до 5 процентов.
· Ударный объем сердца сохраняется на максимальном уровне.
· Потребление кислорода составляет от 75 до 95 процентов от МПК.
· Концентрация лактата в крови составляет около 4 ммоль/л (от 2 до 5), при этом не наблюдается ее роста в ходе выполнения нагрузки.
· Значение дыхательного коэффициента составляет от 0,9 до 1,0.
· В качестве энергетических субстратов выступают, прежде всего, углеводы, скорость реакций расщепления жиров постепенно снижается.
· Анаэробные механизмы вносят небольшой вклад в процесс энергообеспечения, который на уровне организма в целом остается на 100% аэробным. Процесс гликолиза, который начинается в интенсивно работающих мышцах, завершается утилизацией лактата в других мышцах и органах.
