Характеристика процессов утомления и восстановления в спорте

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).