Меню

Физиологическая характеристика циклических движений различной относительной мощности

Физиологическая характеристика стандартных циклических движений.

Стандартные(стереотипные) движения характеризуются сравнительным постоянством движений и их последовательностью, закрепленной в виде динамического стереотипа. Динамический стереотип — это функциональный комплекс нервных центров, благодаря которому формируется и закрепляется цепь условных и безусловных рефлексов, облегчающая последовательное выполнение одинаковых движений (циклические) или программы различных двигательных актов (ациклические).

Стандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов (1-2-1-2 и т.д.). Общность циклических движений заключается в том, что все фазы движений, существующие в одном цикле, присутствуют и в остальных, причем в той же последовательности. Роль физиологической основы циклических движений выполняет ритмический двигательный цепной рефлекс, имеющий, безусловно-рефлекторное происхождение и поддерживаемый автоматически.

По предельной длительности работы динамические циклические движения подразделяются на 4 зоны относительной мощности: максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную(табл. 1).

Некоторые физиолого-биохимические характеристики работы различной мощности (интенсивности)

№ п/п Показатели Зоны мощности
макси-мальная субмакси-мальная большая умеренная
1. Продолжительность работы До 20-30 с От 20-30 с до 2-3 мин От 3-5 до 30-40 мин Больше 40 мин
2. Общий расход энергии (ккал) До 80 До 450 До 900 До 1000
3. Минутный запрос О2 (л/мин) До 40 До 25 5-7 3-4
4. Рабочее потребление О2 6-13% от запроса 5-5,5 л/мин 5-5,5 л/мин До 4 л/мин
5. Относит. потребление О2 к О2-запросу, % 1/10 Около 1/3 Около 5/6 1/1
6. Абсолютный кислородный долг, л До 8 До 22-25 До 12-20 До 4
7. Наличие устойчивого состояния Отсутствует По типу «Кажущегося» Кажущееся Истинное
8. ЧСС, уд/мин 160-170 после работы 190-200 максимум до 200 150-180
9 . Длительность восстановления 30-40 мин 1-2 часа Несколько часов 2-3 суток
10. Минутный объем дыхания, л/мин До 30-40 До 120-140 140-160 150-180
11. Источники энергии АТФ, КрФ АТФ, КрФ, гликолиз Смешанный аэробно-анаэробный, гликолиз Аэробный с окислением углеводов и жиров

Работа максимальной мощности относится к динамической циклической работе длительностью не более 30 с (например, легкоатлетический бег на 60, 100 и 200 м; плавание 25 и 50 м; велогонка на треке — гиты 200 и 500 м). Максимальная частота движений выполняется на 55-90% за счет энергии фосфатной системы — аденозинтрифосфата (АТФ) и креатинфосфата (КрФ), т.е. относится к анаэробным алактатным нагрузкам. Максимальный кислородный запрос удовлетворяется незначительно и не достигает предельной величины из-за кратковременности нагрузки.

После окончания работы обнаруживается повышение функциональной активности вегетативных систем. Если при пробегании 100 м за 12 с бегун успевает провентилировать всего 5-6 литров, то в первые минуты восстановительного периода легочная вентиляция возрастает до 60 – 70 л в мин. Частота дыхания по сравнению с покоем увеличивается в 4 – 5 раз. К концу дистанции частота сердечных сокращений возрастает до 160 уд/мин, а в первую минуту восстановления достигает 180 уд/мин и более.

Ведущие физиологические системы и механизмы, определяющие спортивный результат: центральнонервная регуляция мышечной деятельности (координация движений с проявлением большой мышечной мощности); функциональные свойства нервно-мышечного аппарата (скоростно-силовые), емкость и мощность фосфагенной энергетической системы рабочих мышц.

К основным механизмам утомления в зоне максимальной мощности следует отнести — исчерпание клеточных резервов макроэргов (АТФ, КрФ); уменьшение активности двигательных зон центральной нервной системы вследствие максимальной афферентной импульсации от проприорецепторов мышц.

Снижение физиологической лабильности (подвижности) моторных центров и развитие торможения в них происходят по причине мощной эфферентной импульсации к скелетным мышцам. Снижение сократительной способности мышечных волокон наступает вследствие анаэробного характера их работы.

Работа субмаксимальной мощности относится к динамической циклической работе длительностью в пределах от 30 секунд до 5 минут. В этих временных рамках совершается легкоатлетический бег на дистанции 400, 800, 1000, 1500 м; плавание на 100, 200, 400 м; бег на коньках на 500, 1500 м; велогонки на 1000, 2000 м; гребля на 200, 500 м. Большая часть работы протекает в условиях близких к анаэробным. Удельный расход энергии довольно велик.

Для этих упражнений присущ преимущественно анаэробный характер энергообеспечения работающих мышц. Анаэробный компонент в общей энергопродукции составляет 75-85 % за счет фосфатной и, в наибольшей мере, за счет гликолитической энергетических систем (гликолизу подвергается гликоген).

Длительность работы субмаксимальной мощности возрастает по сравнению с длительностью работы в зоне максимальной мощности, что объясняет причины большой напряженности функционирования многих систем организма. В физиологическом смысле это объясняется следующим:

а) работа выполняется на пределе работоспособности ЦНС и двигательного аппарата;

б) работа осуществляется на предельно доступной скорости врабатывания, оцениваемой по показателям дыхательной и сердечнососудистой систем;

в) работа протекает в условиях значительных сдвигов во внутренней среде организма ввиду максимальной мобилизации гликолитического механизма энергообеспечения, накопления молочной кислоты, снижения рН крови.

Кислородный запрос может достигать 25 л/мин. Максимальное рабочее потребление кислорода (до 5,0-5,5 л/мин) достигается в конце 3-5-минутного интервала времени, и образуется кислородный долг до 19-25 л (предельных для человека величин), составляя 55-85% кислородного запроса. К концу работы вентиляция легких достигает 120-140 л/мин, а частота сердечных сокращений выходит на уровень 190-200 уд/мин. Концентрация молочной кислоты возрастает в 15-20 раз от уровня покоя, достигая 200-280 мг на 100 мл крови, в результате щелочные резервы снижаются на 40-60%, а рН крови — до 7,0.

Читайте также:  Каким должен быть кабель по мощности

Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности являются: кислородтранспортные системы – кровь, кровообращение и дыхание, а также центральная нервная система, роль которой очень велика, так как она должна управлять движениями, осуществляемыми с очень высокой скорос­тью, в условиях недостаточного кислородного снабжения самих не­рвных центров.

Основные механизмы утомления при работе субмаксимальной интенсивности: лимит мощности тканевых буферных систем; угнетение деятельности нервных центров вследствие интенсивной афферентной импульсации с проприорецепторов скелетных мышц; длительное и сильное возбуждение нервных двигательных центров; дефицит кислорода; накопление молочной кислоты и продуктов обмена; снижение сократительной способности мышц.

Циклическая динамическая работа большой мощности совершается во временных пределах от 5 до 40 минут. К этой работе относятся следующие дистанции: легкоатлетический бег от 3 до 10 км, плавание на 800, 1500 м, бег на коньках на 5-10 км, велогонки от 10 до 20 км.

Это упражнения характеризуются преобладанием анаэробного компонента энергообеспечения работающих мышц. В общей стоимости энергопродукции работа выполняется на 60-70% преимущественно за счет гликолитической энергетической системы. В энергообеспечении этих упражнений значительная доля принадлежит окислительной (аэробной) энергетической системе.

О предельно доступной функциональной активности вегетативных систем организма свидетельствует рабочее потребление кислорода, достигающее 5-5,5 л/мин (т.е. максимальное потребление). Даже при предельном рабочем потреблении кислорода оказывается недостаточно для удовлетворения кислородного запроса, достигающего 6-7 л. Такое устойчивое рабочее потребление кислорода носит название в физиологии спорта «ложное, или кажущееся, устойчивое состояние». ЧСС достигает предельных величин — 200 уд/мин и более, ударный (систолический) объем крови возрастает до 180-200 мл, а минутный объем кровиувеличивается до 32-40 л/мин.

Минутный объем дыхания во время работы поддерживается на уровне 120-140 л/мин. Кислородный долг достигает 12-20 л и более, а относительный кислородный долгдостигает 20-50% от кислородного запроса. Содержание молочной кислоты в крови достигает 100-200 мг %, возрастая в 10 раз и более по сравнению с уровнем покоя, что приводит к снижению щелочных резервов крови на 40-50%. Величина рН достигает значений 7,2-7,0. Многообразные и существенные изменения гомеостаза обусловливают возникновение по ходу работы своеобразных состояний, получивших название «мертвой точки» и «второго дыхания». Общий расход энергии в зоне большой мощности достигает 900 ккал, а удельный — 0,5-0,4 ккал/с. Восстановительные процессы длятся несколько часов.

Ведущие физиологические системы и механизмы: емкость и мощность гликолитической энергетической системы рабочих мышц, функциональные свойства нервно-мышечного аппарата; кислородтранспортные возможности организма вообще и сердечнососудистой системы в частности; окислительные (аэробные) возможности мышц.

Факторы, лимитирующие работоспособность и вызывающие утомлениепри работе большой мощности: предел функциональных возможностей сердечнососудистой системы и всей системы транспорта кислорода, длительно действующая гипоксия, перенапряжение нейроэндокринной системы регуляции физиологических функций, угнетающее действие метаболических сдвигов во внутренней среде организма на ЦНС.

В зоне умеренной мощности выполняются такие виды мышечной деятельности спортивного характера, как марафонский бег, бег на сверхдлинные дистанции различной величины; сверхдлинные заплывы, лыжные гонки более чем на 10 км; велотуры и т.п., то есть спортивные упражнения циклического характера длительностью от 40 минут и более.

Мощность нагрузки такова, что энергообеспечение происходит за счет окислительных (аэробных процессов), связанных с непрерывным потреблением организмом и расходованием работающими мышцами кислорода. Для работы в зоне умеренной мощности характерной особенностью является почти полное равновесие между кислородным запросом и рабочим потреблением кислорода в течение всего времени работы — «истинное устойчивое состояние». Величина кислородного долга не более 4-5 л, что составляет не более 3-5% от суммарной величины кислородного запроса и не является фактором, лимитирующим работоспособность. ЧСС на протяжении нескольких часов поддерживается на уровне 150-180 уд/мин, при величине систолического объема в 120-150 мл минутный объем крови (МОК) достигает 20-25 л и более.

Минутное потребление кислорода достигает 3-4 л. Удельный расход энергии – около 0,3 ккал/с, а ее общий расход – до 10 000 ккал. Расход углеводов большой, содержание сахара в крови снижается со 100 мг % в покое до 40-50 мг % на финише марафонской дистанции. В качестве энергетического источника активно используются жиры. Восстановительный процесс продолжается не менее 2-3 суток до восстановления исходного уровня работоспособности.

Ведущие физиологические системы и механизмы: функциональные возможности кислородно-транспортной системы; аэробные возможности рабочих мышц.

Читайте также:  Пак стрелец мониторинг потребляемая мощность

Факторами, ограничивающими работоспособность, в этой зоне являются, ухудшение функциональной подвижности нервных центров, истощение резервов эндокринной системы; снижение энергетических запасов, потеря большого количества хлоридов, нарушение количественного соотношения ионов натрия, калия, кальция, что и отражается на состоянии скелетной мускулатуры и состоянии центральной нервной системы.

Источник



2. Общая физиологическая характеристика циклических упражнений

К циклическим движениям относятся в спорте ходьба, бег, плавание, велосипедный спорт, гребля, бег на коньках и на лижах. Все они имеют ряд общих черт.

Общность в характере управления циклическими движениями заключается в следующем:

1. Все фазы движения одного цикла присутст­вуют в той же последовательности и в остальных циклах. 2. Последняя фаза движения одного цикла есть в то же время первая фаза движения следующего. 3. Циклы друг от друга неотделимы.

Физиологическую основу циклических движений выполняет ритмический двигательный цепной рефлекс, имеющий безусловно-рефлекторное происхождение и поддерживаемый автоматически. Основными переменными величинами в циклических движениях являются мощность и длительность выполня­емой работы. Мощность определяется частотой двигательных циклов, амплитудой и силой движений. Особенно выделяется общая для всех циклических движений за­висимость предельной продолжительности работы от её мощности или от скорости передвижения.

3. Зона относительной максимальной мощности работу

Работа максимальной мощности продолжается до 20-30 сек., это почти только анаэробная работа. Образующийся О2-долг имеет преимущественно алактатное происхождение. Ресинтез АТФ за счет только энергии КФ может продолжаться около 7 сек, затем происходит исчерпание ресурсов креатинфосфата. Минутный О2-запрос достигает 40 л О2 в I мин. О2-долг достигает 90% и более от суммарного О2-запроса.

При беге на 100 м работа происходит за счет 4-х основных источников: 1) резервов фосфокреатина (ФК) и др. соединений — 23 ккал, или 50% всей анергии; 2) внутренних резервов О2 — 12 ккал, или 25% всей энергии; 3) гликолиза • 7 ккал, или 15% всей энергии; 4) кислорода вдыхаемого воздуха — 4 ккал., или 10% всей энергии;

При этой работе двигательные системы врабатываются к 4-6 сек. работы, вегетативные же не успевают (инертны).

«Утомление» ЦНС наступает из-за высокого темпа работы. Накопление О2-долга и расход анаэробных поставщиков анергии приводят к уменьшению средней скорости бега.

Усиление систем дыхания и кровообращения происходит, гл.об., в восстановительном пе­риоде, в связи с ликвидацией О2-долга. ЧСС на финише — 150-200 в I мин., арт. давление — I50-I85 мм.рт.ст. Содержание молочной кислоты в крови возрастает до 100мг % ( в покое10 мг%). Покрытие кислород­ного долга заканчивается через 30-40 мин.

При резком прекращении работы иногда может возникать обморочное состояние — гравитационный шок.

4. Зона относительной субмаксимальной мощности работы

Продолжительность работы — до 3-5 мин. Начало работы (до I мин.) осуществляется за счет анаэробных гликолитических процес­сов. Затем включаются аэробные процессы. В резуль­тате гликолиза образуется значительные количества La — в крови свыше 200 мг%. рН может снизиться до 7.0. Потребление О2 максималь­ных величин достигает в конце работы. О2-запрос 25-6,5 л/мин. О2-долг может достигать 20 литров. Лишь к концу бега на I500 м ЛВ достигает 100-140 л/мин., МОК — 30-35 л в I мин. Работа вызывает максимальные сдвиги в организме. Совершается на пределе выносливости ЦНС и дви­гательного аппарата. Высокий темп работы угнетает деятельность нервных центров.

Источник

Физиологическая характеристика динамической циклической работы различной относительной мощности

Стандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов. По предельной длительности работы они подразделяются на 4 зоны относительной мощности — максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную.

Работа максимальной мощности продолжается до 20-30 с (например, спринтерский бег на 60,100 и 200 м; плавание на 25 и 50 м; велогонки на треке — гиты на 200 и 500 м и т. п.).

Такая работа относится к анаэробным алактатным нагрузкам, т. е. выполняется на 90-95% за счет энергии фосфагенной системы — АТФи КрФ. Единичные энерготраты — предельные и достигают 4 ккал/с, зато суммарные — минимальны (около 80 ккал). Огромный кислородный запрос (порядка 8 л или в пересчете на 1 мин

40 л) во время работы удовлетворяется крайне незначительно (менее 0.1л), но кислородный долг не успевает достичь большой величины из-за кратковременности нагрузки. Короткий рабочий период недостаточен для заметных сдвигов в системах дыхания и кровообращения. Однако, в силу высокого уровня предстартового возбуждения ЧСС достигает высокого значения — до 200 уд/мин. В результате активного выхода из печени углеводов в крови обнаруживается повышенное содержание глюкозы — гипергликемия.

Ведущими системами организма при работе в зоне максимальной мощности являются центральная нервная система и двигательный аппарат,так как требуется высокий уровень возбудимости и лабильности нервных центров и скелетных мышц, хорошая подвижность нервных процессов, способность к быстрому расслаблению мышечных волокон и достаточные запасы в них креатинфосфата.

Читайте также:  Мощность удлинителя для обогревателя

Работа субмаксимальной мощности продолжается от 20-30 с до 3-5 мин (например, бег на средние дистанции — 400, 800, 1000 и 1500 м; плавание на дистанции 100,200 и 400 м; скоростной бег на коньках на 500,1000,1500 и 3000 м; велогонка — на 1000 м; гребля —500,1000 м и др.).

Сюда относятся нагрузки анаэробно-аэробного характера. С увеличением дистанции скорость локомоций в этой зоне резко падает, и, соответственно, быстро снижаются единичные энерготраты (от 1.5 до 0.6 ккал/с), зато суммарные энерготраты возрастают (от 150 до 450 ккал). Покрытие энерготрат преимущественно за счет анаэробных реакций гликолиза приводит к предельному нарастанию концентрации лактата в крови(до 20-25 мМоль/л), которая увеличивается по сравнению с уровнем покоя в 25 раз. В этих условиях рН крови снижается до 7.0 и менее. Длительность работы достаточна для максимального усиления функций дыхания и кровообращения, в результате достигается МПК. ЧСС находится на уровне 180 уд/мин. Несмотря на это, потребление кислорода удовлетворяет на дистанции лишь 1/3 очень высокого кислородного запроса (на разных дистанциях от 2.5 до 8.5 л/мин), а кислородный долг, составляющий 50-80% от запроса, возрастает у высококвалифицированных спортсменов до предельной величины — порядка 20-22 л. В связи с этим стабилизация потребления кислорода и показателей кардиореспираторной системы, достигаемая к концу дистанции, получила название кажущегося или ложного устойчивого состояния.

Ведущими физиологическими системами обеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности являются кислородтранспортные системы — кровь, кровообращение и дыхание, а также центральная нервная система, роль которой очень велика, так как она должна управлять движениями, осуществляемыми с очень высокой скоростью, в условиях недостаточного кислородного снабжения самих нервных центров.

Работа большой мощности продолжается от 5-6 мин до 20-30 мин. Сюда относятся циклические упражнения с преодолением длинных дистанций — бег на 3000,5000,10000 м; плавание на 800, 1500 м; бег на коньках — 5000, 10000 м; лыжные гонки — 5, 10 км; гребля-1.5,2 км и др. Работав этой зоне мощности, характеризуется как аэробно-анаэробная. Особенное значение здесь, наряду с гликолитическим энергообразованием, имеют реакции окисления углеводов (глюкозы). Максимальное усиление функций кардиореспираторной системы обеспечивает достижение организмом спортсмена максимального потребления кислорода. Однако кислородный долг, составляя 10-30% от запроса, при большой длительности работы достигает к концу дистанции большой величины (12-15 л). Этим объясняется высокая концентрация лактата в крови (около 10 мМоль/л) и заметное снижение рН крови.

На протяжении дистанции наблюдается стабилизация показателей потребления кислорода, дыхания и кровообращения, хотя полного удовлетворения потребления кислорода во время работы не происходит, т. е. устанавливается кажущееся устойчивое состояние. ЧСС сохраняется достаточно постоянно на оптимальном рабочем уровне — 180 уд-мин 1 . Единичные энерготраты — невысоки (0.5-0.4 ккал/с), но суммарные энерготраты достигают 750-900 ккал.

Ведущее значение в зоне большой мощности имеют функции кардиореспираторной системы, а также системы терморегуляции и желез внутренней секреции.

Работа умеренной мощности продолжается от 30-40 мин до нескольких часов. Сюда входят сверхдлинные беговые дистанции — 20, 30 км, марафон 42195 м, шоссейные велогонки — 100 км и более, лыжные гонки — 15, 30,50 км и более, спортивная ходьба на дистанциях от 10 до 50 км, гребля на байдарках и каноэ — 10000 м, сверхдлинные заплывы и пр.

Энергообеспечение осуществляется почти исключительно аэробным путем, причем по мере расходования глюкозы происходит переход на окисление жиров. Единичные энерготраты — незначительны (до 0.3 ккал/с), зато суммарные энерготраты огромны — до 2-3 тыс. ккал и более. Потребление кислорода в этой зоне мощности составляет около 70-80% максимального потребления кислорода и практически покрывает кислородный запросво время работы,так что кислородный долг к концу дистанции составляет менее 4 л, а концентрация лактата почти не превышает нормы (около 1-2 мМоль/л). Сдвиги показателей дыхания и кровообращения ниже максимальных. ЧСС держится на уровне 160-180уд-мин. Несмотря на переключение окислительных процессов на утилизацию жиров (происходящую, например, у марафонцев после пробегания начальных 30 км пути), на дистанции продолжается расход углеводов. Это приводит к уменьшению почти в 2 раза содержания в крови глюкозы — явлению гипогликемии. Это резко нарушает функции ЦНС, координацию движений, ориентацию в пространстве, а в тяжелых случаях вызывает потерю сознания. К тому же длительная монотонная работа приводит также к запредельному торможению в ЦНС,называемому еще охранительным торможением, так как оно снижая темп движения или прекращая работу, предохраняет организм спортсмена, в первую очередь нервные клетки, от разрушения и гибели.

Ведущее значение в зоне умеренной мощности имеют большие запасы углеводов,предотвращающие гипогликемию, и функциональная устойчивость ЦНС к монотонии, противостоящая развитию запредельного торможения.

Источник