Энергетический обмен при длительном беге в основном удел аэробных реакций, но анаэробные процессы тоже играют немалую роль. Например, переход из состояния покоя к бегу всегда связан с усилением кислородного запроса. Но органы кислородного снабжения «тяжелы на подъем», они не могут быстро включиться в работу с максимальной интенсивностью. Здесь и выручает способность работать в условиях кислородной задолженности, так как накопить О₂ в организме можно немного: всего 400-500 мл в легких, 900-1000-в крови, 300-400-в мышцах и межтканевой жидкости (рис. 8). Увы, таких запасов хватает лишь на несколько секунд бега.

В мышцах имеется особое белковое образование — миоглобин, который является своеобразным депо кислорода. Это вещество играет важную роль в транспорте кислорода из крови внутрь мышечного волокна. Оказалось, что в мышцах животных, способных длительное время обходиться без кислорода, количество миоглобина увеличено.

Профессор А. Б. Гандельсман, изучая процесс насыщения крови кислородом у бегунов

на длинные дистанции, установил, что спортсмены, тренирующиеся в упражнениях на выносливость, обладают поразительной способностью преодолевать значительные гипоксемические (снижение насыщения крови О₂) и гиперкапнические (увеличение СО₂ в крови) сдвиги.

Таблица 8

Данные аэробной работоспособности у близнецов

Авторы

Показатель

наследуемости

Шварц

79

Джедда и др.

66

Зациорский и

Сергиенко

73

Чем объяснить более высокую аэробную и анаэробную производительность спортсменов? Прежде всего, влиянием физических упражнений, систематических тренировочных занятий. В последнее время появились данные о том, что МПК значительно запрограммировано генетически (табл. 8), но эти возможности эффективно реализуются опять-таки при условии регулярных тренировок.

Получено много научных данных, показывающих положительное влияние тренировки. Прежде всего, она улучшает адаптацию организма к мышечным нагрузкам. Это происходит за счет увеличения энергетических ресурсов; максимальных изменений систем организма; повышения экономичности физиологических реакций; улучшения врабатываемости, то есть ускорения функций в начале работы; повышения устойчивости к изменениям внутренней среды организма; усиления восстановительных процессов.

В 1927 году впервые было установлено, что в мышцах под влиянием физических упражнений увеличивается содержание гликогена — важного энергетического субстрата. Большие углеводные запасы тренированных мышц делают их независимыми от снабжения сахаром, транспортируемым кровью. Профессор Н. Н. Яковлев в опытах на животных убедительно показал, что уровень гликогена возрастает и в печени (у тренированных животных он на 50% выше, чем у нетренированных).

Исследования содержания гликогена в ряде мышц показали, что при тренировке на выносливость его уровень возрастает только в рабочих мышцах (табл. 9), у бегу на, например, в четырехглавой мышце бедра, икроножной мышце. В мышцах, которые получают незначительную нагрузку, существенных изменений не происходит.

Таблица 9 Содержание гликогена в рабочих мышцах*

Не спортсмены

I разряд

Мастера спорта

Содержание гликогена

в мышцах (г /100 г мышцы)

1,46

(1,08-1,95)

1,8

(1,23-2,92)

2,2

(1,77-2,81)

* По Негтпапзеп, 1977 (184, А).

Запасы гликогена можно увеличить с помощью специальной углеводной диеты. При преобладании в рационе жировых продуктов содержание гликогена составляет 0,6 г/100 г мышцы, при смешанной диете —3,0, при углеводной—4,7 г/100 г мышцы. В результате продолжительность работы с интенсивностью 75% от МПК до полного утомления увеличивается (85).

Однако углеводное насыщение эффективно лишь после истощающей нагрузки, например бега на 30—35 км. При отсутствии тренировки за счет одной лишь углеводной диеты повысить содержание мышечного гликогена нельзя. Избыток углеводов, поступающих с пищей, в этом случае будет перерабатываться в жиры и откладываться в жировых депо.

Под влиянием физической нагрузки возрастают предельные возможности организма (так называемый функциональный потолок). Частота сердечных сокращений при предельной работе составляет 200—230 уд/мин. Нередко регистрируют и предельный диапазон — разницу между частотой пульса в покое и при максимальном усилении деятельности сердца. У взрослых она может составлять 150— 160 уд/мин. У детей из-за высокой частоты сердечных сокращений в покое (у семилетних, например, 90—100 уд/мин) и несколько меньшей предельно возможной величины разница не будет превышать 100—120 уд/мин.

Интересный эксперимент проделал один врач, на себе изучавший предельное усиление частоты сердцебиений при напряженной работе. В 36 лет максимальная частота пульса составляла 172, а в 70 —лишь 150 уд/мин. Цифры показывают, что по мере старения организма «потолок» частоты сердцебиений снижается.

Тренировка влияет и на минутный объем крови (МОК): сердце приобретает способность выбрасывать за минуту большее количество крови. Так, у спортсменов МОК достигает 35—42 л, а у нетренированных людей —25—30 л. Расширение резервных возможностей сердца происходит в основном за счет усиления систолического выброса.

Известный немецкий физиолог Рейнделл на протяжении шести месяцев изучал деятельность сердца у бегуна на средние дистанции. За это время объем сердца спортсмена в ходе тренировок увеличился на 220 см³. Затем в течение полутора месяцев он не тренировался, и объем уменьшился на 130 см³. Постоянные занятия физкультурой и спортом сказываются на объеме грудной клетки, жизненной емкости легких, мощности вдоха и выдоха, способности организма удовлетворять кислородный запрос. Максимальная легочная вентиляция (объем воздуха, пропускаемый через легкие за единицу времени) у тренированных людей достигает 170—250 л (в пересчете на 1 минуту), нетренированные не могут достичь такого функционального предела внешнего дыхания.

Научными исследованиями установлен рост МПК в ходе тренировки, причем он тесно связан с увеличением объема сердца (табл. 10).

Таблица 10

Объем сердца и МПК у тренированных и нетренированных мужчин

Категория

обследованных

Объем

сердца,

см^з

МПК,

мл / мин

Тренированные

962

4456

Нетренированные

735

2800

Но всегда ли увеличивается МПК? Цифры показывают: нередко прямой зависимости между ростом спортивных результатов и максимумом потребления О₂ нет. Дело в том, что важно не только обладать высокими энергетическими возможностями, но и умело их использовать.

Экономизация энергоресурсов организма — это прежде всего совершенствование технического мастерства. С этой целью с позиции биомеханики разрабатывают экономически выгодные варианты спортивной техники или советуют придать движениям расслабленный, раскрепощенной характер.

Мышечное расслабление — проявление тормозного про­цесса нервных клеток, при котором в них активизируются восстановительные реакции. В итоге обеспечивается отдых уже во время работы. При неполном расслаблении, напротив, излишне тратится энергия.

Как выявить уровень экономизации выполнения различных движений? Один из способов — оценить энергетическую стоимость отдельных упражнений. Чем совершеннее владение техникой движений, тем экономнее расходуется энергия.

Каждый вид спорта характеризуется различной степенью экономизации. Например, на выполнение работы одного и того же объема лыжник высокого класса затрачивает энергии на 18—20% меньше, чем спортсмен низкого разряда, велосипедист-на 11,7%, а бегун-всего на 7%. Развитию способности к мышечному расслаблению помогают специальные упражнения, связанные с изменением мышечного напряжения. Рекомендуют произвольно сократить и расслабить мышцы или, выбрав момент паузы, «сбросить» мышечное напряжение. Эффективны упражнения типа «срыв», когда силовые напряжения быстро сменяются расслаблением, прыжки, метание небольших предметов, броски мяча.