Сергей Жуков
Мы занимаемся и преподаем дзю-дзюцу. К нам приходят тренироваться люди разных возрастов, разного уровня подготовки, они приводят к нам своих детей. Некоторым детям только-только исполнилось 6 лет. Это говорит о многом - они доверяют нам свое здоровье и здоровье своих детей. Поэтому задача любого преподавателя боевых искусств не просто учить, а учить эффективно, учитывая знания о физиологии человека. В этой статье мы хотим поговорить о физиологических основах спортивных физических качеств и об общих рекомендациях по их развитию.
Что же это за качества? К физическим качествам относятся: сила, быстрота, гибкость, ловкость и выносливость. Не стоит бояться термина «спортивные» физические качества, т.к. эти качества нужны не только в спорте и боевых искусствах, они помогают нам ежедневно быть сильными, здоровыми, работоспособными и жизнерадостными. Но здесь есть один очень важный момент - человек должен быть развит гармонично, перекосов в его физическом развитии быть не должно.
Для более полного понимания физиологических основ спортивных качеств нам нужно знать основные понятия и термины.
Основные термины и понятия
Скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, каждое из которых представляет собой многоядерную клетку, полученную в результате слияния большого количества клеток.
С функциональной точки зрения, мышца состоит из двигательных единиц. Каждая двигательная единица - это группа мышечных волокон (миосимпластов), иннервируемых одним двигательным нейроном передних рогов спинного мозга, которые сокращаются одновременно. У человека двигательная единица, как правило, состоит из 150 (и более) мышечных волокон, причем в различных мышцах число волокон, входящих в состав двигательной единицы (иннервационное число), различно. Так, например, в наружной прямой мышце глаза человека двигательная единица включает 13-20 мышечных волокон, в двуглавой мышце плеча - 750 - 1000, в медиальной головке икроножной мышцы - 1500 - 2000 (И. Рюэгг, 1985). Будучи иннервируемыми одним двигательным нейроном, все мышечные волокна одной двигательной единицы сокращаются одновременно, но различные двигательные единицы могут сокращаться как одновременно, так и последовательно. Поперечнополосатые мышечные волокна одной двигательной единицы идентичны по своему строению и функциональным особенностям.
Функциональной единицей мышечного волокна является миофибрилла. Миофибриллы - цилиндрические нити толщиной 1 - 2 мкм, идущие вдоль от одного конца мышечного волокна до другого. Изолированная миофибрилла способна сокращаться в присутствии АТФ, именно она и есть сократимый элемент мышечной клетки.
В зависимости от сократительных свойств, гистохимической окраски и утомляемости мышечные волокна подразделяют на три группы – красные, белые и промежуточные (они имеют розовый цвет). Все мышечные волокна двигательной единицы принадлежат к одному типу.
Красные мышечные волокна (волокна 1 типа) содержат большое количество митохондрий с высокой активностью окислительных ферментов. Сила их сокращений сравнительно невелика, а скорость потребления энергии такова, что им вполне хватает аэробного метаболизма. Окислительные мышцы работают на кислороде, сиюсекундно извлекаемом легкими из атмосферы. И в своем аэробном режиме могут работать вечно, если исправно подавать им кислород и питательные вещества. У величайших гонщиков, таких как конькобежец Эрик Хейден, лыжники Гунде Сван и Бьерн Дели, победителей «Тур де Франс» Индурайн, Эдди Меркс, Лэнс Армстронг все мышечные волокна были окислительными. Потому они и выигрывали всё, где выходили на старт.
Белым мышечным волокнам (волокнам 2 типа) присуща высокая активность ферментов гликолиза, значительная сила сокращения и такая высокая скорость потребления энергии, для которой уже не хватает аэробного метаболизма. Поэтому двигательные единицы, состоящие из белых волокон, обеспечивают быстрые, но кратковременные движения, требующие рывковых усилий. Такие мышечные волокна трудятся, извлекая энергию из внутренних ресурсов организма (гликогена), в долг. В долг так в долг, но вот беда - продуктом их распада в организме становится лактат и ионы водорода, которые закисляют кровь и мышцы снижая силу их сокращения. При очень сильном закислении начинается повреждение органелл – миофибрилл и митохондрий.
Имеется еще один подтип волокон, о которых ученые узнали сравнительно недавно. Это промежуточный тип, способный приобретать качества быстрых или медленных волокон в зависимости от того типа нагрузки, которому вы их будете подвергать в ходе ваших тренировок. Если вы начнете заниматься силовым тренингом, то промежуточные волокна станут приобретать свойства быстрых волокон, внося приличный вклад в силовые способности и, наоборот, при тренировке на выносливость промежуточные волокна приобретают свойства медленных волокон.
Есть три режима работы мышц, в которых источники энергии различны. При нагрузках максимальной мощности (например, в тяжелой атлетике) мышцы развивают предельное усилие в течение очень короткого времени. Энергия для такого усилия поступает за счет распада аденозинтрифосфата (АТФ). Этот процесс способен дать самый мощный выброс силы, но он заканчивается за секунды. Дополнительное количество АТФ получается при использовании креатинфосфата (КФ) для восстановления израсходованного АТФ, однако и его хватает ненадолго. Максимальное выделение мощности достигается примерно через 2-3 секунды. Считается, что данный механизм, называемый в научной литературе АТФ-КФ, обеспечивает работу мышц в течение 6-15 секунд. Его называют еще анаэробным алактатным, так как для него не требуется повышенного потребления кислорода.
Когда мышцам не хватает АТФ, энергия для его синтеза получается путем гликолиза, то есть "сжигания" углеводного запаса - гликогена. Такой механизм называют анаэробным лактатным, поскольку кислород в данном случае практически не расходуется, а побочным продуктом является молочная кислота. Мощность, развиваемая при гликолизе, примерно в 1,5 раз меньше, чем для АТФ-КФ, зато емкость примерно в 2,5 раз больше. Но и его хватит примерно на 5-6 минут, а максимум мощности приходится на 0,5-3 минуты.
Далее уже работает аэробный механизм - сжигание углеводов (аэробный гликолиз) и жиров (липолиз) со значительным расходом кислорода. Развиваемая при этом мощность примерно в 1,6 раза меньше, чем при гликолизе. Зато этот источник энергии - самый "долгоиграющий". Максимум мощности достигается через несколько минут. При аэробных нагрузках невысокой мощности жирового запаса хватает на несколько часов непрерывной работы.
Конечно, в чистом виде встречается только первый способ, а остальные более или менее сосуществуют. Например, если потребление кислорода до 50 процентов максимального, используются в основном жиры; при потреблении кислорода более 60 процентов максимального значительную роль играют углеводы.
Физические качества и характер взаимодействия между ними
Физическое качество (ФК) – это способность тела к специфическим движениям. К физическим качествам относятся: сила, быстрота, гибкость, ловкость, выносливость.
При развитии физических качеств нужно учитывать характер взаимодействия между ними, который называется перенос. Выделяют три вида переноса:
1. Положительный – развитие одного качества, приводит к развитию других. Проявляется на начальных этапах тренировки, т.е. у новичков. Например, развитие силы на начальном этапе помогает развитию быстроты.
2. Отрицательный – до определенного предела одно качество помогает в развитии других, но потом начинает мешать. Например, после развития определенного уровня силы начинает падать скорость. Т.е. до определенного уровня развития сила помогает развивать скорость, а затем….
3. Перекрестный – если тренировать одну руку, т.к. вторая травмирована, то будет наблюдаться развитие (небольшое) другой руки до определенного момента.
Сила
Сила – это способность преодолевать внешнее сопротивление за счет усилия мышечных волокон (или преодолевая).
Чем выше скорость выполнения движения, тем меньше развивается сила.
Рис. 1. График зависимости проявления силовых способностей от скорости.
Силовые качества зависят от двух групп факторов: центрально-нервные и периферические. Характеристикой силовых качеств является максимальная произвольная сила (МПС) или абсолютная сила.
К центрально-нервным факторам, влияющим на проявление силы, относятся:
1. Внутримышечная координация
2. Межмышечная координация.
Внутримышечная координация определяется последовательностью активизации отдельных двигательных единиц (ДЕ) и соотношением ДЕ во времени сокращающихся и находящихся в покое.
Межмышечная координация определяет взаимодействие мышц синергистов, агонистов и антагонистов.
К периферическим факторам, влияющим на проявление силы, относятся:
1. Механические условия мышечного сокращения. Длина рычага и угол.
2. Степень гипертрофии мышечных волокон.
3. Композиция мышц – соотношение белых (быстрых) и красных (медленных) мышечных волокон.
Композиция мышц в развитии силовых возможностей очень важна. За силу отвечают белые мышечные волокна. А соотношение белых и красных мышечных волокон заложено генетически и изменить это соотношение невозможно. У рекордсменов в силовых видах спорта соотношение быстрых мышечных волокон достигает 70%. Но силовые показатели можно улучшить за счет развития промежуточного типа мышц, которые способны приобретать качества быстрых или медленных волокон в зависимости от того типа нагрузки, которому вы их будете подвергать в ходе ваших тренировок. К тому же силовые показатели с возрастом падают, поэтому в боевых искусствах ставку только на силовые возможности не делают, т.к. мастер боевых искусств должен им оставаться и в старости. Боец должен быть не только сильным, но и выносливым, быстрым, ловким.
При развитии физических качеств происходит гепертрофия мышц (в хорошем смысле этого слова). Поэтому о гипертрофии мышечных волокон нужно поговорить более подробно. Гипертрофия белых мышечных волокон называется миофибриллярная (быстрые). Гипертрофия красных - саркоплазматическая (медленные).
Миофибриллярная гипертрофия сопровождается увеличением объема миофибрилл за счет усиления синтеза сократительных белков, увеличением числа миофибрилл в клетке, ростом запасов гликогена и содержания анаэробных ферментов. Такая гипертрофия происходит за довольно короткий промежуток времени (недели, месяцы) и, это очень важно, не сопровождается развитием капиллярной сети в мышцах. Что ведет к ухудшению кровоснабжения мышц, т.е. дополнительная нагрузка на сердце, повышенное давление и т.д. Пример плохой миофибриллярной гипертрофии – мышцы тяжелоатлета, который может поднять огромный вес, но обладает низкой выносливостью и высоким кровяным давлением. Поэтому многие тяжелоатлеты имеют различные, приобретенные вследствие профессиональной деятельности (большой спорт), болезни сердечнососудистой системы.
Саркоплазматическая гипертрофия сопровождается увеличением размеров и количества митохондрий в клетках, повышением окислительных ферментов в клетках. Такая гипертрофия развивается медленно, нужны месяцы и годы, но при этом сопровождается повышением выносливости и, это очень важно, образованием капилляров. А это положительно сказывается на работе сердечно сосудистой системы.
Сердце состоит из промежуточных мышечных волокон, которые могут стать как белыми, так и красными. Соответственно в зависимости от режима тренировки, клетки миокарда гипертрофируются либо в сторону миофибриллярной гипертрофии (силовая тренировка), либо в сторону саркоплазматической (тренировка выносливости). Соответственно, в построении тренировочного процесса нужно учитывать к чему могут привести те или иные нагрузки и чередовать тренировки на развитие силы с тренировками на развитие выносливости.
Как уже говорилось выше, скоростно-силовые и силовые качества проявляются с помощью белых мышечных волокон. Энергетическое обеспечение работы происходит за счет анаэробных механизмов ресинтеза АТФ. Через 2-3 минуты после начала работы мышцы переходят на аэробный механизм энергообеспечения, но в данном случае скоростно-силовые и силовые качества начинают проявлять промежуточные мышечные волокна. Следовательно, для развития силовых качеств необходимо использовать серии подходов с небольшим количеством повторений.
Для развития максимальной силы рекомендуется делать упражнения с большими весами (околомаксимальные и максимальные, 3 серии по 5-8 повторов), различные статические упражнения на удержание определенного веса (3 серии по 5-6 секунд задержки), а также упражнения, выполняемые в уступающем режиме (например - жим штанги, когда ее вес превосходит на 10-15% максимальный от возможного для занимающегося, обязательно присутствие страхующего).
При силовой тренировке возникают болезненные ощущения, которые проявляются либо к концу занятия, либо через 12-48 часов. Причины болезненных ощущений следующие:
1. Отек тканей в результате накопления продуктов обмена.
2. Разрушение самих мышечных волокон и образованием токсичных продуктов результате распада белка мышечных волокон.
Особенно это выражено при статическом либо уступающем характере нагрузок. Для устранения болезненных ощущений необходимо грамотно планировать тренировочный процесс.
Быстрота
Быстрота – это способность выполнять движение за минимальное время. В боевых искусствах, быстрота является одним из важнейших качеств.
Скоростные качества проявляются только с помощью белых мышечных волокон. Соотношение белых и красных мышечных волокон в организме, к сожалению, зависит от генетики. Следовательно, быстрота тренируется труднее всего. Энергетика быстроты – анаэробная.
Компоненты, из которых складывается быстрота:
1. Латентное время двигательной реакции.
2. Время однократного движения.
3. Максимальный темп движения.
Следующие процессы ограничивают работоспособность в проявлении быстроты:
1. Процессы охранительного торможения в центральной нервной системе.
2. Избыточное накопление молочной кислоты в мышцах.
3. Исчерпание энергетических запасов гликогена в мышцах.
Следовательно, при развитии быстроты нужно контролировать утомление ЦНС, а для повышения устойчивости к закислению клеток, нужно применять тренировки на фоне недовосстановления.
Для тренировки скоростных качеств используются упражнения выполняемые с усилием 90-95% от максимального с максимальной скоростью. Упражнения локального или регионального характера рекомендуется выполнять 1 подход по 8-10 повторений. В финальном усилии упражнение должно выполняться с максимальной амплитудой на скорости, которая превышает соревновательную. Рекомендуемое соотношение нагрузок составляет 2:1:1 :
1. 50% - легкие снаряды.
2. 25% - соревновательные снаряды.
3. 25% - утяжеленные снаряды.
При появлении признаков утомления упражнение необходимо прекратить.
Ловкость
Ловкость – это способность быстро перестраивать двигательную деятельность и выполнять сложно-координационные движения. Данное качество очень хорошо подвергается развитию. Ловкость включает способность создавать новые двигательные навыки, способность быстро реагировать на изменение ситуации и способность выполнять сложно-координационные движения.
Физиологическая основа ловкости – это способность нервной системы к экстраполяции (предвидеть, воображение), хорошая ориентация в «схеме тела», быстрая реакция на движущийся объект, высокая лабильность и подвижность нервных процессов, высокая слаженность в управлении разными группами мышц.
Для развития ловкости рекомендуется следующее:
1. Варьировать условия выполнения двигательного действия.
2. Использовать дополнительную, срочную информацию для контроля движения (например- зеркало в зале, дополнительные инструкции тренера и т.д. )
3. Формировать навык быстрого принятия решения в условиях дефицита времени.
Гибкость
Гибкость – это способность выполнять движения с максимальной амплитудой. Данное физическое качество зависит от морфофункциональных особенностей двигательного аппарата, вязкости мышц, эластичности связок, состояния межпозвоночных дисков и т.д. В боевых искусствах, гибкость важна, как в видах, ориентированных на ударную технику, так и в борьбе. В дзю-дзюцу, гибкость считают одним из основополагающих качеств и делают акцент на ее развитие.
Улучшается при повышении температуры и, соответственно, снижается на холоде и при утомлении. Гибкость максимальна с 12 до 17 часов и минимальна утром.
Существует 2 вида гибкости:
1. Активная – при произвольных движениях (например - махи ногами).
2. Пассивная – когда используется внешняя сила.
Выделяют также общую и специальную гибкость. Общая характеризуется максимальной амплитудой движений в наиболее крупных суставах, вторая - амплитудой движений, соответствующих технике конкретного двигательного действия.
Достичь оптимальной подвижности в суставах можно лишь при одновременном развитии активной и пассивной гибкости.
В качестве средств воспитания гибкости используют упражнения на растягивание, выполняемые с предельной амплитудой. Пассивные упражнения могут быть динамического (пружинные) или статического (удержание позы) характера. Наибольший эффект для развития пассивной гибкости приносит сочетание пружинных движений с последующей фиксацией позы.
Выносливость
Выносливость – это способность выполнять длительную работу и противостоять утомлению. Существует несколько видов выносливости: статическая, динамическая, скоростно-силовая, локальная, региональная. В спортивных схватках, при прочих равных условиях, именно выносливость часто становится определяющим качеством победителя.
Общая выносливость – это способность к длительному выполнению аэробной работы.
Выносливость обеспечивается морфологическими характеристиками:
1. Повышенное содержание медленных мышечных волокон.
2. Высокая способность к ресинтезу АТФ с помощью аэробного механизма.
Лимитирующим звеном является кислородтранспортная система: дыхательная, сердечнососудистая и кровь. Также является важной система утилизации кислорода.
Выносливость является высокоразвиваемым физическим качеством. Необходимо отметить, что выносливость спортсмена (как аэробный, так и анаэробный компоненты) зависит не только от содержания красных мышечных волокон, но и в не меньшей мере от энергозатрат на единицу работы, т. е. от эффективности и экономичности спортивной техники, которая, в свою очередь, совершенствуется во время выполнения специальной работы.
Дыхательная система у спортсменов с высокой выносливостью почти не отличается от среднего спортсмена. Наблюдается небольшое увеличение жизненной емкости легких и небольшое снижение частоты дыхания. А вот сердечнососудистая система показывает увеличение размеров сердца, улучшение коронарного кровообращения (больше капилляров в мышцах и в сердце – смотри определение саркоплазматической гипертрофии), снижение ЧСС и артериального давления в покое и при не максимальных нагрузках.
Наиболее эффективно выносливость тренируется на пороге анаэробного обмена (ПАНО). Другими словами, ПАНО – это максимальная мощность нагрузки, при которой наблюдается пропорциональное соотношение аэробных и анаэробных процессов энергообеспечения. Т.е. тренироваться нужно в режиме мощности, который чуть ниже или чуть выше от ПАНО. Как определить ПАНО? На практике мощность нагрузки определяется экспериментально, по ощущению тренирующегося. Он выбирает, к примеру, такой темп бега, при котором открылось, так называемое, второе дыхание. Плюс во время бега отсутствует тяжелопереносимый дискомфорт. В большом спорте используют анализы крови, пункцию мышечной ткани для определения содержания лактата в крови и в мышцах, но такие анализы довольно болезненны и дороги.
Индивидуальные колебания уровня лактата на пороге ПАНО могут существенно колебаться от 3,5 до 6 мМоль/л.
Со временем, за счет тренированности уровень ПАНО увеличивается и смещается на графике вправо. Средства, используемые для увеличения выносливости: бег, плавание, велосипед, лыжи.
Заключение
Если рассмотреть идеальный портрет воина, то можно увидеть, что он обладает хорошими скоростно-силовыми качествами, ловкостью, быстротой и выносливостью, т.е. развит гармонично. А для того чтобы ученики приблизились к этому идеалу, преподаватель должен знать физиологические основы спортивных качеств, характер взаимодействия между ними и методы их развития.
