Фізіологічні зміни в організмі при роботі субмаксимальної потужності
Фізіологічні зміни в організмі при роботі субмаксимальної потужності
Робота субмаксимальной потужності - це робота з околопредельной для даного організму інтенсивністю.
Робота такої інтенсивності може тривати не більше 3-5 хвилин.
Якщо підходити строго, то після 3-4-ої хвилини роботи біохімічні зміни в організмі в істотній мірі характерні для роботи великої потужності. Але величина 5 хвилин є загальновизнаною.
З біохімічної точки зору робота субмаксимальної потужності - це робота, енергозабезпечення якої здійснюється переважно за рахунок безкисневого розщеплення глікогену. Тобто АТФ для даного виду м'язової роботи синтезується за рахунок використання енергії безкисневого розпаду глікогену.
Глікоген, за рахунок якого синтезується АТФ при роботі субмаксимальної потужності, береться з самих м'язових клітин, з крові, а також в несуттєвою ступеня надходить у кров з місць свого резервного зберігання (з печінки).
Щоб організм почав з високою швидкістю безкисневому розщеплювати глікоген, йому необхідно від 10 до 20 секунд (максимальна швидкість розщеплення досягається після 50-60 секунд роботи). Тому, робота субмаксимальної потужності може тривати з 10-20 секунди до 3-4 хвилини околопредельной по напруженості діяльності.
Класичними прикладами роботи субмаксимальної потужності є олімпійські бігові дистанції 400 м і 800 м, а також біг 1000 м, плавання 50 м, 100 м, 200 м, швидкісний біг на ковзанах на дистанції 500 м, 1000 м, 1500 м, велогонки - гіти на 1000 м, веслування на дистанції 500 м і 1000 м та ін.
Основна хімічна реакція, яка дає енергію для утворення АТФ при роботі субмаксимальної потужності (безкисневому розпад глікогену), має один дуже неприємний побічний ефект - глікоген без участі кисню може розпадатися тільки частково, з утворенням недоокислених продуктів розпаду - низькомолекулярних кислот (молочної, піровиноградної та інших ).
Зниження ph крові змінює властивості білків і є загрозою їх руйнування. Саме тому в організмі людини існують потужні механізми підтримки ph крові на строго певному рівні. Ці механізми називаються буферними системами крові.
Однак швидкість утворення кислот при роботі субмаксимальної потужності настільки висока, що буфферние системи крові не встигають нейтраліровать закислення. Тому закислення крові має місце, і це закислення дуже велике.
У спортсменів високого класу (майстри спорту і вище) закислення крові, що виникає внаслідок виконання роботи субмаксимальної потужності на відповідальних змаганнях, може бути несумісне з життям. Організм неспортсменов або спортсменів молодших і середніх розрядів не здатний витримати роботу, що приводить до смерті в результаті закислення крові.
Причини смерті спортсменів в результаті виконання роботи субмаксимальної потужності
Велика кількість продуктів розпаду, що утворюється в ході виконання роботи субмаксимальної потужності, вступаючи з клітин в довколишні капіляри крові, обумовлює розширення дрібних кровоносних судин і відкриття резервних кровоносних судин (що знаходилися в закритому стані в спокої). Розширення судин в кілька разів збільшує кровотік через працюючі м'язи. В цілому, за рахунок збільшення діяльності серця, розширення судин і інших механізмів кровотік через працюючі м'язи може збільшитися в 20-25 разів (!).
Якби кисень міг доставлятися тканинам з тією ж швидкістю, з якою він необхідний для м'язового скорочення при роботі субмаксимальної потужності, його споживання перевищила б максимально можливе споживання організмом кисню в кілька разів. Але можливості системи дихання наситити кров киснем, серцево-судинної системи - доставити кисень нужденним тканинам обмежені. Незважаючи на те, що при роботі субмаксимальної потужності система дихання і серцево-судинна система встигають вийти на граничну потужність свого функціонування. запит працюючих м'язів в кисні залишається незадоволеним, саме тому глікоген розпадеться безкисневому з утворенням кислот. Інша причина, по якій глікоген розпадається безкисневому в тому, що ця реакція протікає набагато швидше, ніж кисневий розпад того ж глікогену. При роботі ж субмаксимальной потужності необхідно надзвичайно швидке звільнення енергії.
Невідповідність між запитом клітин в кисні і реальними можливостями організму задовольнити цей запит називається кисневим боргом. Під час роботи субмаксимальної потужності кисневий борг досягає граничних для даного організму величин.
У висококваліфікованих спортсменів кисневий борг може досягти 20-22 літрів! Тобто 20-22 літра кисню (не повітря, а кисню.) Організму необхідно спожити понад норму після закінчення роботи, щоб ліквідувати заборгованість перед організмом.
Високий запит м'язів, що скорочуються в кисні змушує систему дихання і серцево-судинну систему працювати з граничною для них інтенсивністю, а достатня тривалість роботи дозволяє цим системам встигнути розгорнути максимально можливу потужність свого функціонування.
Так, частота серцевих скорочень при роботі субмаксимальної потужності може досягати 180-200 ударів в хвилину (в спокої - 60-80 ударів в хвилину), частота дихання - 50-70 дихальних рухів в хвилину (в спокої - 10-16 дихальних рухів в хвилину ), обсяг повітря, що поглинається за один вдих - 2-3 літра (в спокої близько 0.5 літра), обсяг крові, що викидається серцем за одне скорочення - 150-200 мл (в спокої - 50-70 мл), час повного кругообігу крові - 6-7 секунд (в спокої - 22-24 секунди), систолічний артеріальний тиск - 180-240 міліметрів ртутного стовпа (в спокої - 115-125 міллімів рів ртутного стовпа).
Дані отримані на спортсменах чоловіках.
Ці ж цифри наведені в таблиці.
Зміна деяких показників серцево-судинної і дихальної систем
при роботі субмаксимальної потужності
Нервова система при роботі субмаксимальної потужності працює в надзвичайно напруженому режимі. Вона з високою частотою посилає виконавчі команди до м'язів, запускаючи їх скорочення, координує роботу м'язів з діяльністю серцево-судинної, дихальної та інших систем, отримує і обробляє величезну кількість інформації від м'язів і органів, що забезпечують м'язову роботу. Всі ці функції нервова система змушена виконувати в умовах гострої нестачі кисню.
Енергетичні витрати в одиницю часу при роботі субмаксимальної потужності дуже великі - 1.5-0.6 кілокалорій в секунду (в спокої - 0.02 кілокалорій в секунду), але в силу невеликої тривалості роботи загальні енерговитрати незначні - 150-450 кілокалорій за всю роботу.
Висока швидкість розпаду речовин зумовлює утворення великої кількості тепла, а достатня тривалість роботи субмаксимальної потужності дозволяє накопичитися цьому теплу. Система терморегуляції не встигає компенсувати теплопродукцию тепловіддачею (докладніше див. У розділі «Зміни в системі терморегуляції»). В результаті температура тіла спортсмена може підвищитися на 1-1.5 градуса (до 38.0 0 -38.5 0 С).
Потовиділення при роботі субмаксимальної потужності спостерігається і тим істотніше, чим вище якість проведеної розминки. Однак в силу невисокої тривалості роботи втрати води, солей і інших речовин з потом незначні.
Зміни в системі залоз внутрішньої секреції полягають у високому рівні виділення в кров адреналіну і норадреналіну мозковим речовиною надниркових залоз. Діяльність інших залоз внутрішньої секреції не встигає скільки-небудь істотно змінитися. В кінці роботи може реєструватися початок підвищення активності гіпофіза, що виділяє адренокортикотропний гормон, а також початок підвищення виділення глюкокортикоїдів коркового речовини надниркових залоз під впливом адренокортикотропіну. Зміни активності гіпофіза і коркового речовини надниркових залоз тим вище, чим вище тренованість спортсмена і якість розминки перед м'язової роботою.
Зміни в інших системах організму (травної, видільної, імунної та інших) незначні на увазі невисокою тривалості роботи і пов'язані, в основному, з деяким зниженням їх кровопостачання, гальмівними впливам нервової системи і закислением крові.
Внаслідок закислення крові (а також інших, більш складних, причин) часто спостерігається зміна проникності ниркових канальців. В результаті цього після виконання роботи субмаксимальної потужності в сечі може виявлятися білок (в нормі білок в сечі відсутній). Поява білка в сечі після роботи субмаксимальної потужності - нормальне явище, яке не є нирковою патологією і мимоволі зникає в період відновлення.
Основні зміни в організмі при роботі субмаксимальної потужності
-
Енергозабезпечення роботи здійснюється за рахунок безкисневого розпаду глікогену.
Глікоген для розпаду береться з самих м'язових клітин і з крові. З причини низької тривалості роботи глікоген, розташований в місцях його резервного зберігання (в печінці) використовуватися не встигає.
Утворюється більше кількість недоокислених продуктів розпаду.
Спостерігається зниження ph крові до гранично можливих величин.
Реєструється значне розширення судин працюючих м'язів і відкриття резервних капілярів.
Гранично збільшується кровотік через працюючі м'язи.
Гранично збільшується діяльність серцево-судинної системи.
Гранично збільшується діяльність дихальної системи.
Утворюється максимально можливий для організму кисневий борг.
Нервова система працює в надзвичайно напруженому режимі, забезпечуючи високу інтенсивність м'язового скорочення і координацію діяльності м'язів з іншими системами організму. Ці функції нервова система виконує на тлі гострої нестачі кисню.
Енергетичні витрати організму в одиницю часу надзвичайно великі, загальні енерговитрати малі, на увазі невисокою тривалості роботи.
Високі енерговитрати в одиницю часу можуть призводити до підвищення температури тіла до 38 0 -38.5 0 С.
Робота здійснюється на тлі високої концентрації в крові адреналіну і норадреналіну мозкової речовини надниркових залоз.
Роботу субмаксимальной потужності лімітують (обмежують)
-
Можливості м'язових клітин скорочуватися в умовах закислення їх внутрішнього вмісту.
Можливості організму функціонувати в умовах закислення крові.
Потужність спеціальних механізмів, що протистоять закислення крові (так званих, буферних систем крові).
Можливості нервової системи забезпечувати високий рівень взаємодії м'язів, що скорочуються з роботою систем забезпечення м'язової діяльності.
Можливості нервової системи функціонувати в умовах гострої нестачі кисню та інших істотних зрушень внутрішнього середовища організму.