Характеристика процессов утомления и восстановления в спорте

1.1. Физиологические и биохимические основы утомления при выполнении различных физических нагрузок

Проблема утомления считается актуальной общебиологической проблемой, представляет большой теоретический интерес и имеет важное практическое значение для деятельности человека в труде и спорте (Сеченов И. М. ; Павлов И. П. ; Ухтомский А. А. ; Фольборт Г. В. , Хилл А. В. , 1951; Розенблат В. В. , 1975; Моногаров В. Д. , 1986, и др. )

Первую попытку решения проблемы утомления предпринял Г. Галилей (1564-1642 гг. ), который столкнулся с этим явлением, анализируя механику работы мышц при подъёме тела по лестнице и при ходьбе. По его мнению, в разбираемом случае мышцы утомляются в связи с тем, что им приходиться перемещать не только их собственный вес, но и вес остального тела. В противоположность этому сердце имеет дело только с собственным весом, и оно неутомимо.

По мере развития физиологической науки отдельные исследователи, особенно в XVIII и в первой половине XIX века, пытались затрагивать проблему утомления, но такие работы были единичными.

Физиологические исследования процессов утомления развернулись в основном с середины XIX века, в ходе которых сразу же обрисовались две основные теории: гуморально-локалистическая (периферическая) и центрально-нервная (Розенблат В. В. , 1975).

Исходной позицией гуморально-локалистической теории, сторонниками которой были преимущественно зарубежные ученые, является представление об утомлении как мышечной слабости и усталости, т. е. О процессах, происходящих под влиянием работы прежде всего в самой мышце. К тому же в исследованиях А. А. Ухтомского не только была дана глубокая критика гуморально-локалистических теорий утомления, но и показана огромная роль центральной нервной системы (ЦНС) в наступлении утомления.

Появление центрально-нервной теории утомления связано с работами великих отечественных физиологов И. М. Сеченова и И. П. Павлова, их учеников и последователей. Суть её состоит в проявлении запредельного

торможения в нервных клетках на различных уровнях ЦНС при выполнении напряженной мышечной работы. Разработка этой теории явилась важным шагом в раскрытии механизмов, предохраняющих нервную систему, а через неё весь организм от истощения, результатом которого может стать переутомление и перетренированность.

Однако центрально-нервная теория не позволяет объяснить многочисленные факты, характерные для развития утомления при напряженной мышечной деятельности. В частности, в ряде исследований показано, что даже в состоянии глубокого утомления работа может быть продолжена, если изменить её интенсивность и особенно характер её обеспечения при сохранении состава работающих мышц (Зимкин Н. В. , 1972; Волков Н. И. , 1974; Данько Ю. И. , 1974; Моногаров В. Д. , 1986; Платонов В. Н. , 1986; Hollmann W. , Hettinger T. , 1980). Это, по мнению Ю. И. Данько (1972), свидетельствует о том, что в нервных центрах не наступало ни торможения, ни истощения, т. е. неотъемлемых механизмов утомления согласно центрально-нервной теории. Н. И. Волков (1974) отмечает, что центрально-нервная теория мышечного утомления является модернизированным вариантом прежних локалистических концепций с той лишь разницей, что в ней центр наиболее значительных изменений, приводящих к развитию утомления, был перенесён из периферических исполнительных органов в ЦНС.

Значительный вклад в изучение проблемы утомления внёс В. В. Розенблат (1975). Согласно разработанной им центрально-корковой теории начальным звеном утомления при мышечной работе человека являются изменения "кортикальных центров". По его мнению, уровень работоспособности мышц, связанный с настройкой их возбудимости, тонуса и упруго-вязких свойств, с состоянием кровоснабжения и трофических процессов в них, определяется уровнем работоспособности нервных центров, управляющих мышцами. Утомление корковых нервных клеток приводит, с одной стороны, к нарушению контролируемой ими сложнейшей координации процессов, а с другой - меняет характер установочных влияний коры мозга и связанных с ней нижележащих образований на исполнительные органы.

Вопрос о правильной трактовке процесса утомления долгое время оставался дискуссионным. Ныне оно рассматривается как состояние организма, возникающее вследствие выполнения физической работы и проявляющееся во временном снижении работоспособности, в ухудшении двигательных и вегетативных функций, их дискоординации и появлении чувства усталости (Лектман Л. Б. , 1952; Кулак И. А. , 1968; Розенблат В. В. , 1975; ФарфельВ. С. , 1979; Моногаров В. Д. , 1986; Коц Я. М. , 1986, и др. ). В физиологии утомление представляется как биологически целесообразная реакция, направленная против истощения функционального потенциала организма (Фарфель B. C. , Коц Я. М. , 1968; Фарфель B. C. , 1978; Моногаров В. Д. , 1986; Коц Я. М. , 1986).

В настоящее время специалисты при изучении проблемы утомления учитывают такие понятия этого процесса, как локализация и механизм (Розенблат В. В. , 1975; Коц Я. М. , 1986). Такой подход берет своё начало с 60-х годов XX столетия, когда ученые сошлись во мнении о том, что локализация и механизмы утомления определены функциональным состоянием различных органов и систем организма, их координационными взаимоотношениями и обусловлены характером выполняемой работы и другими факторами.

Под характером работы подразумевается:

• режим деятельности мышц- изометрический, изотонический, ауксотонический;
• объём задействованной мышечной массы - локальная, региональная, глобальная мышечная работа;
• интенсивность и продолжительность мышечной работы - аэробный, анаэробный и смешанный режимы;
• уровень мотивации, факторы внешней среды и т. д. Под локализацией утомления понимается выявление той ведущей системы, функциональные изменения в которой определяют наступление этого состояния. При этом можно рассматривать три основные группы систем, обеспечивающих выполнение любого упражнения (Коц Я. М. , 1986):
• регулирующие системы - центрально-нервная, вегетативная, нервная и гормонально-гуморальная;
• система вегетативного обеспечения мышечной деятельности - дыхания, крови и кровообращения;
• исполнительная система - двигательный аппарат. Под локализацией утомления понимаются те функциональные изменения в деятельности ведущих систем, которые обуславливают развитие утомления. К их числу можно отнести:
• вегетативные системы -дыхательную и сердечно-сосудистую, которые в конечном счете обуславливают снижение кислородно-транспортных возможностей организма;
• железы внутренней секреции - их роль особенно важна при выполнении упражнений, которые приводят к нарушению регуляции энергетического обеспечения мышечной работы.

Кроме того, в ЦНС происходят изменения, выражающиеся в запредельном торможении в корковых нервных центрах и торможении на уровне двигательных центров спинного мозга, а также в работающих мышцах, которое проявляется в ухудшении сократительных свойств мышечных волокон и нервно-мышечной передачи.

Как показали исследования последних десятилетий, структуру той или иной мышцы составляют различные по функциональным особенностям и организации деятельности двигательные единицы (ДЕ), которые, как и мышечные волокна, имеют свои функциональные отличия. P. E. Burke (1975) предложил разделить ДЕ исходя из сочетания двух свойств - скорости сокращения и устойчивости к утомлению. Им было выдвинуто четыре типа ДЕ (табл.1).

Таблица 1. Типы двигательных единиц

Есть мнение (Гидиков А. А. , 1975; Козаров Д. , Шапков Ю. Т. , 1983), что у человека наиболее надёжно различаются лишь ДЕ, относящиеся к двум крайним типам - медленные, устойчивые к утомлению (S) и быстрые, быстро утомляемые (FF).

В развитии утомления различают скрытое (преодолеваемое) утомление, при котором сохраняется высокая работоспособность, поддерживаемая волевым усилием. Экономичность двигательной деятельности в этом случае падает, работа выполняется с большими энергетическими затратами. Это компенсируемая форма утомления. При дальнейшем выполнении работы развивается некомпенсированное (полное) утомление. Главным признаком этого состояния является снижение работоспособности. При некомпенсированном утомлении угнетаются функции надпочечников, снижается активность дыхательных ферментов, происходит вторичное усиление процессов анаэробного гликолиза (Розенблат В. В. , 1975; Моногаров В. Д. , 1986).

В спортивной практике приобретают особое значение диагностика и изучение показателей, которые сопровождают и сигнализируют об утомлении. Отличают несколько наиболее общих направлений: увеличение числа ошибок "как результат расстройства координации движений"; неспособность к созданию и усвоению новых полезных навыков, расстройство старых ранее приобретённых навыков; увеличение энергетических, прежде всего углеводных, трат на единицу произведённой работы и т. д. (Лектман Л. Б. , 1952;Фарфель B. C. , Коц Я. М. , 1968; Талышев Ф. М. , 1972).

Существуют многочисленные попытки классифицировать утомление. Так, различают четыре основных вида утомления (табл.2).

Таблица 2. Классификация видов утомления (Волков В. М. , 1977)

В. Н. Волков (1973) составил классификацию клинических проявлений утомления (табл.3).

Физиологическая и биохимическая характеристики стадий утомления даны в ряде работ (Гиппенрейтер B. C. , 1962; Горкин М. Я. , 1972; Граевская Н. Д. , Иоффе Л. А. , 1973; Яковлев Н. Н. , 1974; Розенблат В. В. , 1975; Зимкин Н. В. , 1975; Волков В. М. , 1977; Сорокин А. П. , 1977; Фарфель B. C. , 1979; Дудин Н. П. , 1982; Дубровский В. И. , 1985; Моногаров В. Д. , 1986; Платонов В. Н. , 1986, 1988; Меньшиков В. В. , Волков Н. И. , 1986; Коц Я. М. , 1986; Павлова Э. С. , 1987; Зотов В. П. , 1990; Дубровский В. И. , 1991, и др. ). В частности, при выполнении физической нагрузки в первой стадии утомления по сравнению с выполнением таковой в "устойчивом" состоянии происходят более глубокие сдвиги в показателях сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Во второй стадии утомления наблюдается дальнейшее снижение биоэлектрической активности коры большого мозга и более напряженная деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Третья стадия утомления характеризуется снижением биоэлектрической активности коры большого мозга (до 22% по сравнению с предыдущими двумя стадиями утомления) и ухудшением функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (АТФ, КФ, гликоген), накапливаются продукты распада (молочная кислота, кетоновые тела) и отмечаются резкие сдвиги внутренней среды организма. При этом нарушается регуляция процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышечного сокращения, появляются выраженные изменения в деятельности систем легочного дыхания и кровообращения (Меньшиков В. В. , Волков Н. И. , 1986).

Таблица 3. Классификация проявлений утомлений

Как известно запасы АТФ в мышцах незначительны, их едва хватает на 1 с напряженной мышечной работы. Запасов КФ, используемого для ресинтеза АТФ при работе максимальной интенсивности, хватает всего на 6-8 с (Мищенко B. C. , 1990). Снижение скорости ресинтеза АТФ может явиться причиной наступающего утомления.

В скелетной мышце человека после максимальной кратковременной работы до отказа концентрация КФ падает почти до нуля, а концентрация АТФ - примерно до 60-70% значения в состоянии покоя.

В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках и нарушается синтез ацетилхолина в синаптических образованиях, в результате чего нарушается деятельность ЦНС по формированию двигательных импульсов и передаче их к работающим мышцам; замедляется скорость переработки сигналов, поступающих от проприо- и хеморецепторов; в моторных центрах развивается охранительное торможение, связанное с образованием гамма-аминомасляной кислоты (Меньшиков В. В. , Волков Н. И. , 1986; Мищенко B. C. , 1990).

При утомлении в процессе выполнения физических нагрузок угнетается деятельность желез внутренней секреции, что ведёт к уменьшению выработки гормонов и снижению активности ряда ферментов. Прежде всего, это сказывается на миофибриллярной АТФ-азе, контролирующей преобразование химической энергии в механическую работу. При снижении скорости расщепления АТФ в миофибриллах автоматически уменьшается и мощность выполняемой работы. В состоянии утомления уменьшается активность ферментов аэробного окисления и нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом АТФ. Для поддержания необходимого уровня АТФ происходит вторичное усиление гликолиза, сопровождающееся за-кислением внутренних сред и нарушением гомеостаза. Усиливающийся катаболизм белковых соединений сопровождается повышением содержания мочевины в крови.

Максимальная физическая нагрузка большой длительности приводит организм спортсмена к увеличению продуцирования в мышечных клетках молочной кислоты, диффундирующей затем в крови и вызывающей изменения кислотно-щелочного равновесия. Снижение рН внутренней среды влияет на активность ряда ферментов, которая бывает наивысшей в слабощелочной среде (рН = 7,35 - 7,40). Снижение рН в процессе физической нагрузки максимальной и субмаксимальной интенсивности приводит к уменьшению активности многих ферментов, в частности фосфофруктокиназы, АТФ-азы. У спортсменов величина рН может составлять 6,9 и ниже (после нагрузки высокой интенсивности в течение 40-60 с) (Osnes J. -B. , Hermansen L, 1997).

Если в прошлые десятилетия в научно-методической литературе рассматривались преимущественно локалистические, центрально-нервные или другие гипотезы возникновения утомления, то в последние годы у специалистов сложилось мнение о многообразии факторов и причин, ставших первопричиной наступления снижения работоспособности.

Тренировочная и соревновательная деятельность спортсмена включает в себя выполнение упражнений различной мощности и продолжительности, циклических и ациклических, и т. д. При этом, естественно, возможно проявление различных механизмов и локализации утомления, показанные в табл.4 (Коц Я. М. , 1986; Меньшиков В. В. , Волков Н. И. , 1986; Мищенко B. C. , 1990).

Научные исследования показали, что важное значение в определении функционального состояния спортсменов играют показатели активности симпато-адреналовой системы (САС). Являясь интегральным нейро-гормональным индикатором, характеризующим стрессовую и эмоциональную реакцию спортсменов в ответ на тренировочные и соревновательные нагрузки, эта система играет важнейшую гомеостатическую и адаптационно-трофическую роль в организме. Её можно использовать для оценки текущего состояния, эмоционального напряжения, в предстартовом периоде и на соревнованиях, развития утомления и адаптационных процессов в организме (Кассиль К. Н. , 1976; Кассиль Г. Н. , 1978; МищуковМ. С. , ГалимовСД. , 1980).

В исследовании В. В. Мехрикадзе (1985) было показано, что при кратковременной интенсивной нагрузке(тренировке, направленной на увеличение скорости бега) по сравнению с предтренировочным фоном наблюдалась достоверная активация гормонального и медиаторного звеньев САС. Было отмечено повышенное выделение адреналина (в 3 раза), норадреналина (в 1,5 раза), однако резервные возможности системы, оцениваемые по экскреции ДОФА, существенно не изменялись.

При длительной напряженной тренировочной нагрузке (30-60 с), направленной на совершенствование скоростной выносливости, наблюдалось достоверное увеличение активности звеньев САС. Так, экскреция адреналина и норадреналина по сравнению с фоном возрастала почти в 3 раза и дофамина более чем в 2 раза. Такая реакция САС на длительную нагрузку является положительной.

Таким образом, у спринтеров при нагрузке скоростной направленности САС преимущественно реагирует адреналовой реакцией. Это хорошо согласуется с известными представлениями о том, что адреналин -"гормон тревоги" ответствен за быструю мобилизацию энергетических ресурсов, быстрый переход организма из состояния покоя в состояние повышенной активности (Кассиль Г. Н. , 1978).

Таблица 4. Характеристика зон мощности в процессе выполнения физических упражнений

Несмотря на большое внимание к проблеме утомления, имеющей важное прикладное значение, в том числе и для достижения высоких спортивных результатов, эта проблема, по мнению многих специалистов, далека от своего окончательного решения.

В заключение следует подчеркнуть, что напряженная и длительная физическая нагрузка обязательно сопровождается той или иной степенью утомления, которое, в свою очередь, вызывает процессы восстановления, стимулирует адаптационные перестройки в организме. Соотношение утомления и восстановления и есть, по существу, физиологическая основа процесса спортивной тренировки.

1.2. Течение восстановительных процессов в организме спортсменов после выполнения тренировочных нагрузок различного характера

Тренировочные занятия являются основной структурной единицей тренировочного процесса. Рациональное планирование их на основе научных знаний о механизмах развития и компенсации утомления, а также динамики протекания восстановления при выполнении различных тренировочных нагрузок во многом определяет эффективность всего процесса тренировки.

Ещё И. П. Павловым были вскрыты ряд закономерностей течения восстановительных процессов, не потерявших значения в настоящее время.

1. В работающем органе наряду с процессами разрушения и истощения происходит процесс восстановления, он наблюдается не только после окончания работы, но уже и в процессе деятельности.

2. Взаимоотношения истощения и восстановления определяются интенсивностью работы; во время интенсивной работы восстановительный процесс не в состоянии полностью компенсировать расход, поэтому полное возмещение потерь наступает позднее, во время отдыха.

3. Восстановление израсходованных ресурсов происходит не до исходного уровня, а с некоторым избытком (явление избыточных компенсаций).

Наиболее ранние наблюдения, касающиеся восстановительных процессов после работы, имеют полуторавековую давность. Ещё в 1845 г. было установлено, что телесное движение оказывает большое и длительное влияние на выделение углекислоты. Позднее было показано, что это последействие проявляется в повышенном потреблении кислорода, повышенной температуре тела и других признаках. Однако эти наблюдения носили случайный характер и не являлись результатом специальных исследований, направленных на изучение восстановительных процессов.

Взгляды И. П. Павлова развил его ученик Ю. В. Фольборт (1951), который заключил, что повторные физические нагрузки могут вести к развитию двух противоположных состояний:

если каждая последующая нагрузка приходится на ту фазу восстановления, в которой организм достиг исходного состояния, то развивается состояние тренированности, возрастают функциональные возможности организма; если же работоспособность ещё не вернулась к исходному состоянию, то новая нагрузка вызывает противоположный процесс - хроническое истощение. Постепенное исчезновение явлений утомления, возвращение функционального статуса организма и его работоспособности к дорабочему уровню либо превышение последнего соответствует периоду восстановления. Продолжительность этого периода зависит от характера и степени утомления, состояния организма, особенностей его нервной системы, условий внешней среды. В зависимости от сочетания перечисленных факторов восстановление протекает в различные сроки - от минут до нескольких часов или суток при наиболее напряжённой и длительной работе.

В зависимости от общей направленности биохимических сдвигов в организме и времени, необходимом для их возвращения к норме, выделяются два типа восстановительных процессов - срочное и отставленное. Срочное восстановление распространяется на первые 0,5-1,5 часа отдыха после работы; оно сводится к устранению накопившихся за время упражнения продуктов анаэробного распада и оплате образовавшегося долга; отставленное восстановление распространяется на многие часы отдыха после работы. Оно заключается в усиливающихся процессах пластического обмена и реставрации нарушенного во время упражнения ионного и эндокринного равновесия в организме. В период отставленного восстановления завершается возвращение к норме энергетических запасов организма, усиливается синтез разрушенных при работе структурных и ферментных белков. В целях рационального чередования нагрузок необходимо учитывать скорость протекания восстановительных процессов в организме спортсменов после отдельных упражнений, их комплексов, занятий, микроциклов. Известно, что восстановительные процессы после любых нагрузок протекают разновременно, при этом наибольшая интенсивность восстановления наблюдается сразу после нагрузок. По данным В. М. Зациорского (1990), при нагрузках разной направленности, величины и продолжительности в течение первой трети восстановительного периода протекает около 60%, во второй -30% и в третьей - 10% восстановительных реакций. Восстановление функций после работы характеризуется рядом существенных особенностей, которые определяют не только процесс восстановления, но и преемственную взаимосвязь с предшествующей и последующей работой, степени готовности к повторной работе. К числу таких особенностей относят: неравномерное течение восстановительных процессов; фазность восстановления мышечной работоспособности; гетерохронность восстановления различных вегетативных функций; неодинаковое восстановление вегетативных функций, с одной стороны, и мышечной работоспособности - с другой (Гиппенрейтер Б. С. , 1966; Розенблат В. В. , 1975; Волков В. М. , 1977; Граевская Н. Д. , 1987, и др. ).

Отличительной особенностью протекания восстановительных процессов после тренировочных и соревновательных нагрузок является неодновременное (гетерохронное) возвращение после проделанной тренировочной нагрузки различных показателей к исходному уровню. Установлено, что после выполнения тренировочных упражнений продолжительностью 30 с с интенсивностью 90% от максимальной восстановление работоспособности обычно происходит в течение 90-120 с. Отдельные показатели вегетативных функций возвращаются к дорабочему уровню через 30-60 с, восстановление других может затянуться до 3-4 мин и более.

Подобная тенденция наблюдается и в ходе восстановления после выполнения программ тренировочных занятий, участия в соревнованиях. Гетерохронизм восстановительных процессов обусловлен различными причинами, в первую очередь - направленностью тренировочной нагрузки.

Данные, изложенные в табл.5, свидетельствуют о процессах восстановления, которые протекают с различной скоростью и завершаются в разное время (Меньшиков В. В. , Волков Н. И. , 1986).

Таблица 5. Время, необходимое для завершения восстановления различных биохимических процессов в период отдыха после напряжённой мышечной работы

Интенсивность протекания восстановительных процессов и сроки восполнения энергетических запасов организма зависят от интенсивности их расходования во время выполнения упражнения (правило В. А. Энгельгартда). Интенсификация процессов восстановления приводит к тому, что в определенный момент отдыха после работы запасы энергетических веществ превышают их дорабочий уровень. Это явление получило название суперкомпенсации, или сверхвосстановления. Протяженность фазы суперкомпенсации во времени зависит от общей продолжительности выполнения работы и глубины вызываемых ею биохимических сдвигов в организме.

Важным фактором, определяющим характер восстановительных процессов, является возраст. Ряд исследователей считают, что у детей восстановительный период после определенных мышечных нагрузок короче, чем у взрослых (Волков В. М. , 1972).

Некоторые авторы после проведения функциональных проб не установили достоверных различий в продолжительности восстановления у спортсменов различного возраста. Однако в другом исследовании, в котором для повышения величины нагрузки увеличивали интенсивность, продолжительность и число повторений упражнений, изменяли время отдыха, было показано, что чем меньше возраст обследуемых лиц, тем в большей мере замедляется восстановление вегетативных функций и мышечной работоспособности при многократном повторении бега на 30,100 и 200 м. В то же время у детей в возрасте 11-16 лет после выполнения индивидуальных нагрузок преимущественно на быстроту восстановление протекает быстрее, чем у взрослых (Волков В. М. , 1977).

Следует отметить, что для понимания природы восстановительных процессов важны представления о следовых изменениях после тренировочных нагрузок. В связи с этим многие исследователи пытались заменить термин "восстановление" понятием "следовой процесс", или "последействие" (Волков В. М. , 1972).

В первых работах, посвящённых анализу последействия напряжённых тренировочных занятий и соревнований, в основном рассматривались изменения состава крови. Так, были установлены фазный характер миогенного лейкоцитоза и значительная его продолжительность. В более поздних исследованиях крови отмечается, что период восстановления картины крови у спортсменов продолжается 3-5 дней, а по некоторым данным 5-7 дней. В исследованиях В. П. Филина (1951) показано, что через 24часа после скоростных и скоростно-силовых упражнений реакция пульса, артериального давления, а также показатели ЭКГ в ответ на дополнительную нагрузку соответствовали исходным данным.

Время восстановления максимального потребления кислорода (МПК) зависит от уровня тренированности и объёма предшествующей работы (Гиппенрейтер Б. С. , 1966). В исследованиях М. Я. Горкина с соавт. (1973) по данным внешнего дыхания, силы мышц, морфологических показателей крови и других параметров делаются вывод, что установление высоких спортивных результатов возможно при повторении больших нагрузок в период повышенной работоспособности. Указывается, что показателями полного возврата организма к исходному уровню надо считать восстановление наиболее поздно нормализующихся функций. Подобные представления ориентируют на использование больших тренировочных нагрузок не чаще одного раза в 5-7 дней.

В процессе выполнения тренировочных нагрузок расходуются кислородный запас организма, фосфагены (АТФ и КФ), углеводы (гликоген мышц и печени, глюкозы крови) и жиры. После работы происходит их постепенное восстановление (Коц Я. М. , 1986; Мищенко B. C. , 1990).

Уже через несколько секунд после прекращения работы кислородные "запасы" в мышцах и крови восстанавливаются. Парциальное напряжение кислорода в альвеолярном воздухе и в артериальной крови не только достигает предрабочего уровня, но и превышает его. Быстро восстанавливается также содержание кислорода в венозной крови, оттекающей от работавших мышц и других активных органов и тканей тела, что указывает на достаточное их обеспечение кислородом в послерабочий период (Коц Я. М. , 1986; Мищенко B. C. , 1990).

Восстановление фосфагенов, особенно АТФ, протекает очень быстро (Коц Я. М. , 1986; Мищенко B. C. , 1990). Известно, что запасы АТФ мышцы составляют около 5 ммоль х кг, а запасы КФ - около 20 ммоль х кг. Скорость гидролиза АТФ актомиозином равна приблизительно 3 ммоль КФ в секунду на 1 кг мышечной массы. Уже на протяжение 30 с после прекращения работы восстанавливается до 70 % израсходованных фосфагенов. а их полное восполнение заканчивается за несколько минут, причём почти исключительно за счет энергии аэробного метаболизма, т. е. благодаря кислороду, потребляемому в быстрой фазе восполнения кислородного долга. Чем больше расход фосфагенов за время работы, тем больше требуется кислорода для их восстановления (для восстановления 1 моля АТФ необходимо 3,45 О?).

Восстановление АТФ зависит в основном от скорости, с которой актомиозин использует АТФ. Это определяет мощность процесса. Продолжительность такой нагрузки ограничена содержанием КФ в мышце.

В работе Р. Маргариа с соавт. (1969) было показано, что при интенсивных кратковременных нагрузках в пределах 4-15 с накопления лактата в крови не происходит, так как анаэробный гликолиз при такой работе не участвует в образовании энергии. Затем были получены данные о том, что анаэробный гликолиз включается даже при нагрузке такой длительности. Оказалось, что функции гликолиза заключаются не только в восстановлении АТФ (или, скорее, КФ) после интенсивного мышечного сокращения. При увеличении числа и длительности таких сокращений АТФ, ресинтезированная гликолизом, может быть непосредственно использована актомиозином. Однако скорость синтеза АТФ в результате гликолиза невысока. Это во многом объясняет ограничение возможности спортсмена поддерживать свою максимальную скорость на протяжении дистанции бега на 100 м или сходной с ними дистанции в других видах спорта (Мищенко B. C. , 1990).

Специальные лабораторные исследования с использованием биопсии в условиях нагрузки максимальной интенсивности на велоэргометре, моделирующей спринтерскую дистанцию, показали, что гликолитические процессы активизируются уже через 6 с такой нагрузки (Boobis L, Broors S. , 1987).

Расчёты показывают, что в беге на 100 м энергия для первых 4-6 с бега образуется в системе АТФ-КФ. Последние же 3-4 с бега резко активизируются реакцией гликолиза. Уменьшение скорости бега квалифицированных спринтеров начинается тогда, когда истощаются запасы высокоэнергетических фосфатов и большая часть энергии начинает поступать за счёт энергии гликолиза (Hirvonen J. , RehunenS. , Rusko H. , 1987). Более быстрые спортсмены характеризуются способностью использовать АТФ-КФ уже в начале спринтерской работы.

Специальные исследования (Costill D. , 1985) показали, что после спринтерского бега концентрация лактата и пирувата в широкой мышце бедра увеличивается в 19-26 раз. Имеет место сразу после бега значительное снижение содержания КФ в мышце (на 64%), а также АТФ (на 37%).

Специальная спринтерская тренировка в течение 8 недель приводит к увеличению скорости анаэробного образования АТФ. Это увеличение (по расчётам прироста концентрации лактата и пирувата в мышце под влиянием тренировки) составляет около 20% (табл.6).

Таблица 6. Изменение мышечных метаболитов гликогена мышц в широкой мышце бедра (ммоль х кг') при "длинном" спринте (30 с) под влиянием спринтерской тренировки (Boobis L. H. , Broors S. , 1987)

Как видно из табл.6, спринтерская тренировка не влияла на содержание АТФ и КФ в покое. Однако степень их исчерпания после 30-секундного спринта несколько увеличилась, на этом фоне повышалась концентрация лактата в мышцах и артериальной крови. Следует отметить, что значительный анаэробный гликолиз имеет место и при более коротких (ниже 15 с) спринтерских нагрузках максимальной интенсивности (Hirche Н. , 1973; Hirvonen J. , Rehunen S. , Rusko H. , 1987; Мищенко B. C. , 1990).

Так, у группы спортсменов при лабораторной (7 с) и естественной беговой нагрузке (50 м - 6,2 с) отмечалось увеличение концентрации лактата в крови до 3,7 и 6,8 ммоль х л-1 соответственно. При беге на 100 м (за 11,6 с) концентрация лактата повышается в среднем до 8,9 ммоль х л-1 Максимальная концентрация у спортсменов данной группы при средней длительности предельной лабораторной нагрузки 52с составила 13,1 ±2,4 ммоль хл-1. Таким образом, при беге на 100 м концентрация лактата составляет 68% от индивидуальной максимальной.

В табл.7 даётся определенное представление о степени участия анаэробного гликолиза на спринтерских дистанциях.

Таблица 7. Максимальная концентрация лактата в артериальной крови в беге на короткие дистанции (п = 12)

В беге на короткие дистанции в отдельных случаях отмечены высокие величины концентрации лактата в крови. Так, L. Herrmansen (1977) зафиксировал после бега на 100 м с результатом 10,5 с уровень лактата крови 16,7 ммоль х л-1. Однако обычно уровень концентрации лактата в этом случае составляет 8-9 ммоль х л-1, а скорость аккумуляции лактата около 0,60 ммоль х л-1х Л-1 (Hirvonen J. , Rehunen S. , Rusko H. , 1987).

Острая работа спринтера быстро проходит, его спортивная работоспособность восстанавливается в течение 1,5-2 ч, показателем чего может служить возможность повторений той же дистанции с тем же техническим результатом. Утомление марафонца, лыжника или пловца после преодоления сверхдлинных дистанций снижает их работоспособность на несколько суток. В некоторых случаях, особенно при недостаточной подготовке, подобные нагрузки приводят к резким расстройствам жизнедеятельности.

По первоначальным представлениям Р. Маргария (1969), израсходованный во время выполнения тренировочной нагрузки гликоген ресинтезируется из молочной кислоты на протяжении 1-2 ч после тренировки. Расходуемый в этот период восстановления кислород определяет вторую (медленную, или лактатную) фракцию кислородного долга. Однако в настоящее время установлено, что восстановление гликогена в мышцах может длиться до 2-3 дней.

В период восстановления происходит устранение кислоты из рабочих мышц, крови и тканевой жидкости. Если после такой нагрузки выполняется лёгкая работа (активное восстановление), то устранение молочной кислоты происходит значительно быстрее (Коц Я. М. , 1986).

Наибольшая интенсивность восстановительных процессов наблюдается сразу по окончании работы, а затем она постепенно понижается. Логично предположить, что применить средства, способствующие ускорению восстановительных процессов, целесообразнее в тот момент, когда скорость их естественного протекания замедляется.

По мнению В. М. Дьячкова (1977), на протекание восстановительных процессов оказывают положительное влияние упражнения умеренной интенсивности с ритмическим чередованием напряжения и расслабления мышц: медленный бег по мягкому грунту, непродолжительное плавание в тёплой воде, упражнения малой интенсивности игрового характера.

Быстрота восстановительных процессов, чувствительность к некоторым средствам восстановления связана с индивидуальными особенностями организма спортсмена. Так, известны индивидуальные различия и способности к восстановлению при одинаковом уровне тренированности. Некоторые спортсмены даже в состоянии хорошей тренированности относительно медленно восстанавливаются (Гиппенрейтер Б. С. , 1966; Аванесов В. У, Талышев Ф. М. , 1974; Волков В. М. , 1977; Буровых А. Н. , 1982; Моногаров В. Д. , 1986, и др. ).

Говоря о восстановлении после тренировочных нагрузок, нельзя не отметить его связь со спецификой мышечной деятельности. Различные виды спорта, в том числе лёгкой атлетики (а их свыше 40) оказывают неодинаковое влияние на энергообмен, деятельность отдельных органов и систем, различные звенья двигательного аппарата, характер регуляции взаимодействия функций. Поэтому при оценке последействия тренировочных занятий важно избирательно проанализировать следовые изменения в зависимости от вида спорта, характера тренировочного занятия и т. д.

1.3. Использование средств восстановления в системе спортивной тренировки

Среди различных факторов, способствующих повышению спортивной работоспособности, важную роль играет увеличение объёма и интенсивности тренировочных нагрузок (Матвеев Л. П. , 1991). Однако повышение как объёма, так и интенсивности тренировочных нагрузок имеет свои физиологические пределы. По мнению специалистов во многих видах спорта спортсмены достигли близких к предельным параметрам тренировочных нагрузок. Спортсмены в течение весьма продолжительных периодов тренируются почти на пределе своих функциональных возможностей, балансируя между столь желанной высшей спортивной формой и опасностью перенапряжения систем организма и возникновения патологических явлений, вызванных большой нагрузкой. В связи с этим первостепенное значение имеет активное воздействие на процессы восстановления после физических нагрузок путём естественного их стимулирования (Гиппенрейтер Б. С. , 1966; Бирюков А. А. , Кафаров К. А. , 1968; Волков В. М. , 1972; Граевская Н. Д. , Иоффе Л. А. , 1973; Аванесов В. У. , 1973; Розенблат В. В. , 1975; Дьячков В. М. , 1977, Буровых А. Н. , 1<978; Моногаров В. Д. , 1986; Граевская Н. Д. , 1987; Зотов В. П. , 1990, и др. ).

В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнения то, что восстановление - неотъемлемая часть тренировочного процесса, не менее важная, чем сама тренировка. Поэтому практическое использование различных восстановительных средств в системе подготовки спортсменов - важный резерв для дальнейшего повышения эффективности тренировки, достижения высокого уровня подготовленности. По мнению специалистов, создание адекватных условий для протекания восстановительных и специальных адаптационных процессов может осуществляться в двух направлениях:

• оптимизации планирования учебно-тренировочного процесса;
• направленно-целевом применении средств восстановления работоспособности (Матвеев Л. П. , 1965; ВируА. А. , 1975; Куколевский Г. М. , 1980; Платонов В. Н. , 1984, 1997; Луговцев В. П. , 1988; Зотов В. П. , 1990, и др. ).

В спортивной практике различают два наиболее важных направления использования восстановительных средств. Первое предусматривает использование восстановительных средств в период соревнований для направленного воздействия на процессы восстановления не только после выступления спортсмена, но и в процессе их проведения, перед началом следующего круга соревнований. Второе направление включает использование средств восстановления в повседневном учебно-тренировочном процессе. При этом следует учитывать, что восстановительные средства сами по себе нередко служат дополнительной физической нагрузкой, усиливающей воздействие на организм.

К настоящему времени спортивной наукой и передовой практикой накоплен богатый материал по проблеме использования средств восстановления: дана классификация восстановительных средств, обоснованы основные принципы их использования, апробированы многие средства восстановления и их комплексы в отдельных видах спорта.

В практике наиболее часто используется деление восстановительных средств на три основные группы, комплексное использование которых и составляет систему восстановления:

• педагогические;
• медико-биологические;
• психологические.

Педагогические средства можно считать наиболее действенными, поскольку, какие бы эффективные медико-биологические и психологические не применяли, они могут рассматриваться только как вспомогательные, содействующие ускорению восстановления и повышению спортивных результатов только при рациональном построении тренировки. Для достижения адекватного возможностям организма тренировочного эффекта необходимо:

1. рациональное планирование тренировки, т. е. соответствие нагрузок функциональным возможностям организма:
2. рациональное сочетание общих и специальных средств;
3. оптимальное построение тренировочных и соревновательных микро-, макро- и мезоциклов;
4. широкое использование переключений деятельности спортсмена;
5. введение восстановительных микроциклов;
6. использование тренировки в среднегорье и высокогорье;
7. рациональное построение общего режима жизни;
8. правильное построение отдельного тренировочного занятия - создание эмоционального фона тренировки;
9. индивидуально подобранная разминка и заключительная часть занятий:
10. использование активного отдыха и расслабления.

В спортивной тренировке помимо педагогических широко используются и медико-биологические средства восстановления, к числу которых относятся: рациональное питание, физио- и гидропроцедуры; различные виды массажа; приём белковых препаратов, спортивных напитков; использование бальнеотерапии, локального отрицательного давления (ЛОД, баровоздействие), бани-сауны, оксигенотерапии, кислородных коктейлей, адаптогенов и препаратов, влияющих на энергетические процессы, электростимуляции, аэронизации и др. Действие этих средств направлено на восполнение затраченных при нагрузке энергетических и пластических ресурсов организма, восстановление витаминного баланса, микроэлементов, терморегуляции и кровоснабжения, повышение ферментной и иммунной активности и тем самым не только облегчение естественного течения процессов восстановления, но и повышение защитных сил организма, его устойчивости по отношению к действию различных неблагоприятных и стрессовых факторов.

Медико-биологические средства восстановления нужно рассматривать в двух аспектах:

• восстановление спортсменов в ходе учебно-тренировочного процесса;
• восстановление работоспособности после перенесенных заболеваний, травм, перенапряжения, т. е. собственно-медицинская реабилитация (Граевская Н. Д. , Иоффе Л. А. , 1973).

Медико-биологические восстановительные средства подразделяются на следующие группы воздействия (табл.8).

Таблица 8. Характеристика групп медико-биологических средств восстановления

Кроме всего вышеуказанного к медико-биологическим средствам восстановления специалисты относят сбалансированное питание, фармакологические препараты (кроме запрещённых) и витамины (Платонов В. Н. , 1980, 1997; Граевская Н. Д. , 1987; Зотов В. П. , 1990; Дубровский В. И. , 1991, и др. ).

На спортивную работоспособность влияют также климатические и погодные условия, состояние спортивных сооружений и одежды, суточный режим и закаленность организма, способность противостоять микроорганизмам, пища и организация питания, а также многие другие условия и факторы. Тактика использования гигиенических средств восстановления основана на общебиологических законах развития защитных реакций организма спортсмена в процессе спортивной работы (текущее восстановление), сразу после её прекращения (срочное восстановление) и в ближайшее время после неё (отставленное восстановление).

Большое значение имеет соблюдение гигиенического режима дня, последовательное осуществление различных мероприятий (сон, питание, работа, спортивные занятия).

Поданным Н. Г. Озолина (1972), в большинстве случаев наибольшая активность биологических процессов и наивысшая работоспособность спортсменов приходится на 10-13 и 17-20 часов. Оказалось, что характер периодических изменений двигательной функции однотипен на протяжении всей недели. Отмечено, что строгое соблюдение распорядка дня обеспечивает нормальный дневной и ночной отдых, своевременную подготовку органов пищеварения к приёму и освоению пищи, высокую работоспособность в определенное время.

Высокая интенсификация тренировочного процесса способна вызвать срыв адаптации спортсмена к неизбежно нарастающим нагрузкам. Возникает необходимость нормализации психического состояния спортсмена, смягчения отрицательных влияний чрезмерной психической напряженности и активизации восстановительных процессов. Установлено, что для снижения уровня нервно-психической напряженности и психического утомления в период напряженных тренировок и особенно соревнований весьма важное значение приобретают психологические средства восстановления. Для управления психическим состоянием и снятия нервно-психического напряжения спортсменов специалисты рекомендуют следующие средства: внушение, сон-отдых, аутогенную тренировку, психорегулирующая тренировку, активирующую терапия, приёмы мышечной релаксации, специальные дыхательные упражнения, комфортные условия быта с введением отвлекающих факторов и исключением отрицательных эмоций, разнообразные виды интересного досуга с учётом индивидуальных наклонностей спортсмена, особенно при комплектовании команд в предсо-ревновательном периоде и др. (Аванесов В. У. , 1973; Готовцев П. И. , Дубровский В. И. , 1981; Граевская Н. Д. , 1987; Зотов В. П. , 1990; Платонов В. Н. , 1997; Дубровский В. И. , 1991, 1999, и др. ).

Подбор восстановительных средств, удельный вес того или иного из них, их сочетание, дозировка, продолжительность и тактика использования обусловлены конкретным состоянием спортсмена, его здоровьем, уровнем тренированности, индивидуальной способностью к восстановлению, видом спорта, этапом и используемой методикой тренировки, характером проведенной и предстоящей тренировочной работы, режимом спортсмена, фазой восстановления и др. Но при этом во всех случаях следует основываться на общих принципах использования средств восстановления спортивной работоспособности, обеспечивающих их эффективность:

• омплексность, т. е. совокупное использование средств всех трёх групп и разных средств определенной группы в целях одновременного воздействия на все основные функциональные звенья организма - двигательную среду, нервные процессы, обмен веществ и энергии, ферментный и иммунный статусы и пр. ;
• учёт индивидуальных особенностей организма спортсмена;
• совместимость и рациональное сочетание, т. к. некоторые средства усиливают действия друг друга (сауна и гидромассаж), другие, наоборот, нивелируют (прохладный душ и электропроцедуры);
• уверенность в полной безвредности и малой токсичности (средства фармакологии);
• восстановительные средства должны соответствовать задачам и этапам тренировки, характеру проведенной и предстоящей работы;
• недопустимо длительное (систематическое) применения сильнодействующих средств восстановления (главным образом фармакологических) т. к. возможны неблагоприятные последствия.
• А. Н. Буровых (1982) отмечает, что правильное использование средств восстановления спортивной работоспособности возможно при решении следующих задач:
• определение звена функциональной системы организма, несущего основные нагрузки и лимитирующего работоспособность, а также учёт гетерохронности протекания восстановительных процессов, подвергающихся стимуляции используемыми средствами восстановления;
• разработка и подбор оптимальной технологии использования различных средств восстановления в комплексе;
• подбор объективных методов контроля за эффективностью применяемых комплексов восстановительных средств и совершенствование организационных форм проведения восстановительных мероприятий в системе спортивной тренировки.
• Тактика применения восстановительных средств зависит от режима тренировочных занятий. Для обеспечения срочного восстановительного эффекта необходимо соблюдать следующие требования:

а) при небольшом перерыве между тренировками (4-6 часов) восстановительные процедуры целесообразно проводить сразу после тренировки;

б) средства общего и глобального воздействия должны предшествовать локальным процедурам;

в) не следует длительное время использовать одно и то же средство, причём средства локального воздействия нужно менять чаще, чем средства общего воздействия;

г) в сеансе восстановления не рекомендуется более трёх разных процедурах.

Использование средств восстановления способствует повышению суммарного объёма тренировочной работы в занятиях и интенсивности выполнения отдельных тренировочных упражнений, даёт возможность сократить паузы между упражнениями, увеличить количество занятий с большими нагрузками в микроциклах. Так, направленное использование восстановительных средств, органически увязанное с величиной и характером нагрузок в тренировочных занятиях, позволяет увеличить объём нагрузок в ударных микроциклах на 10-15% при одновременном улучшении качественных показателей тренировочной работы. Систематическое применение этих средств способствует не только приросту суммарного объёма тренировочной работы, но и повышению функциональных возможностей систем энергообеспечения, приросту специальных физических качеств и спортивного результата (Платонов В. Н. , 1997).

Многолетние экспериментальные исследования позволили В. У. Аванесову (1988) определить главные факторы, обуславливающие необходимость широкого использования разнообразных средств и методов восстановления в спортивной тренировке.

Практика доказала, что только совокупное использование педагогических, медико-биологических, психологических средств и методов может составить наиболее эффективную систему восстановления (Гиппенрейтер Б. С. , 1960;ТалышевФ. М. , 1972; Аванесов В. У. , 1972,1973; Волков В. М. , 1972, 1977; Граевская Н. Д. , 1987; Зотов В. П. , 1990; Дубровский В. И. , 1991, 1999; Платонова В. Н. , 1997; Павлов С. Е. , Павлова М. В. , Кузнецова Т. Н. , 2000, и др. ).

К организационным формам реализации восстановительных мероприятий в спорте специалисты относят:

• индивидуальное использование средств восстановления в обычных условиях жизни и тренировки спортсменов;
• создание центров по развитию специальных физических качеств и восстановлению работоспособности организма спортсменов.

Однако, несмотря на очевидную необходимость и логичность планомерного использования широко круга средств восстановления в подготовке квалифицированных спортсменов, на практике проблема рационального соотношения тренировочных нагрузок и восстановительных мероприятий требует дополнительных исследований.