Глава 1. Обзор литературы.
1.1. Физиологическая характеристика футбола.
Эффективное участие в игре зависит в самом общем смысле - от психофизиологического статуса игрока, определяющей его индивидуальные особенности, а также от высокой работоспособности, которая позволяет переносить интенсивные нагрузки. Специалисты физиологии, биохимии, а также спортивной медицины, анализируя такие зависимости, пришли к выводу, что к числу основных показателей, характеризующих интенсивность нагрузки в футболе, следует отнести уровень расхода энергии игроком в процессе самой игры. Интенсивность метаболических превращений выражается при этом в калориях либо в количестве потребляемого кислорода. Известно, что при потреблении 1 л кислорода в организме высвобождается около 5 ккал. Энергетические затраты и кислородная потребность при игре в футбол составляют соответственно 0,18 ккал/кг мин и 37 мл/кг мин. Высокий уровень метаболических превращений и большая разновидность движений, которыми характеризуется футбол, с одной стороны, оказывают всестороннее влияние на организм, а с другой - предъявляют огромные требования к спортсменам. Исследования изменений основных физиологических функций у футболистов высокой квалификации показали, что во время игры 60-80% времени они работают в режиме 80-100% от величины максимального потребления кислорода, что предъявляет повышенные требования к аэробным возможностям футболистов. Среднее количество потребления кислорода за игру у футболистов высокой квалификации колеблется в пределах от 3,3 до 4,5 л/мин. Величины энергозатрат за 90 мин игры составляют 1490-1980 ккал. По существующий классификации (И.В.Зимкин и др.) игру в футбол с ее энергозатратами можно отнести к работе значительной. Изменчивый характер нагрузок в футболе требует организм игрока вводить в действие анаэробный (бескислородный) энергетический потенциал. Это часто приводит к повышению уровня молочной кислоты в крови, который может достичь очень высоких значений - 120-150 мг %. При максимальных нагрузках количество молочной кислоты в крови и в мышцах возрастает на 30- 50%, а такие нагрузки в течение 90 мин игры составляют около 10%. Столь высокие величины энергозатрат футболистов во время игры возможны при увеличении работы сердечно-сосудистой системы организма в 8-12 раз по сравнению с ее деятельностью в состоянии покоя. Величина частоты сердечных сокращений (ЧСС) у футболистов вовремя игры колеблется в довольно широких пределах: отiз0до 200 ударов в минуту. При этом средняя величина ЧСС (в зависимости от игрового амплуа) в игре достигает значений от 163 до 177 уд/мин. Нападающие чаще других игроков работают в зоне активности с ЧСС свыше 180 уд/мин (до 40% от общего времени игры); для футболистов средней линии более характерна игровая деятельность в режиме 160-180 уд/мин (74% от общего времени игры). Наименее напряженна в этом плане игра защитников (в особенности “свободного”).
Таблица 1. Время игры футболистов на разных пульсовых режимах (по данным А.А.Кириллова)
Значение ЧСС (уд/мин) Время игры (в % к 90 мин)
До 130 0-0,2
130-150 6,5-21
150-165 16,5-33
165-180 31-61
180-200 10-40
Пульсовая стоимость игры футболистов за время двух таймов по 45 мин составляет 14500 - 16000 сердечных сокращений. При этом зоны мощности, в которых приходится работать футболистам во время игры, весьма широки. Кроме того, большие нагрузки, переносимые игроками во время футбольного матча, усиливают работу дыхательной системы и системы кровообращения Частота дыхания возрастает до 30-50 вдохов в минуту, вентиляция легких - до 60-110 л/мин, а минутный объем сердца - до 15- 25 л при давлении от 170/65 до 200/50 мм. рт. ст. В наиболее напряженные моменты игры в ткани транспортируется до 4-5 л кислорода в минуту, а кислородный долг составляет 10-20 л. В процессе игры происходит большая потеря жидкости организмом, вследствие обильного потоотделения. Потеря веса игроками за время матча составляет в среднем 2,5- 3 кг. Принято считать, что футбольный матч вызывает значительные изменения в организме футболистов и нормализация функций у игроков после особо напряженных игр составляет 48-72 ч. Следует напомнить, что во время игры активность футболиста не ограничивается только движениями с мячом и без мяча. Многие ситуации проявляются и отражаются не посредственно в двигательной деятельности, а в психических процессах и нередко решающим образом влияют на эффективность игры футболиста. (Полишкис М.С., Выжгин В.А «Футбол: Учебник для институтов физической культуры». — М.: Физкультура, образование и наука, 1999. — с. 254.)
АДАПТАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ НА ТРЕНИРОВОЧНЫЕ НАГРУЗКИ
Тренировочные нагрузки вызывают многочисленные адаптационные реакции сердечно-сосудистой системы. Рассмотрим изменения следующих ее параметров:
1)Размер сердца
В результате тренировки, направленной на развитие выносливости, в ответ на повышенные рабочие требования, происходит увеличение массы и объема сердца, а также размера камер и мощности миокарда левого желудочка. Сердечная мышца подобно скелетной гипертрофируется вследствие тренировок, направленных на развитие выносливости. Одно время гипертрофия сердечной мышцы, обусловленная физическими нагрузками, — "спортивное сердце", — как она тогда называлась, вызывала серьезную озабоченность специалистов, считавших, что увеличение сердца свидетельствует о возникновении патологии. К счастью, в наши дни гипертрофия сердечной мышцы рассматривается как естественная адаптационная реакция на продолжительные тренировки, направленные на развитие выносливости. Наибольшие изменения претерпевает левый желудочек — наиболее интенсивно работающая камера сердца. Первоначально предполагали, что степень изменений и участки, подвергающиеся изменениям, зависят от типа нагрузки. Придерживавшиеся такой точки зрения утверждали, что во время силовой тренировки сердце должно сокращаться, преодолевая высокое давление крови в большом круге кровообращения. Это явление назвали высокой нагрузкой, преодолеваемой мышцей при сокращении. Считали, что для преодоления такой высокой нагрузки при сокращении размер сердечной мышцы должен увеличиваться, тем самым увеличивая ее сократительную способность. В отношении тренировки, направленной на развитие выносливости, полагали, что она вызывает увеличение наполнения левого желудочка, вследствие обусловленного тренировками увеличения объема плазмы, ведущего к повышению конечно-диастолического объема левого желудочка. (Выдвигалось предположение, что адаптация сердца будет заключаться в увеличении внутренних размеров левого желудочка и, следовательно, — размера камеры.) Большинство специалистов считали, что увеличение размера камеры — единственное изменение в левом желудочке вследствие тренировок, направленных на развитие выносливости. Исследования подтвердили, что такое увеличение действительно имеет место. Результаты более поздних исследований показали, что вследствие тренировки этого типа возрастает также толщина миокарда, причем в большей степени, чем после силовых тренировок. Милликен и соавт., используя метод получения изображения с помощью магнитного резонанса, обнаружили, что у отлично подготовленных лыжников, велосипедистов и бегунов на длинные дистанции масса левого желудочка намного больше, чем у неспортсменов. Они также выявили значительную степень корреляции между массой левого желудочка и МПК или аэробной мощностью. Подобные результаты получены в исследовании с участием сильнейших культуристов и хорошо подготовленных спортсменов, занимающихся идами спорта, требующими проявления выносливости. Используя метод эхокардиографии, интерпретирующий отражение звуковых волн от различных структур сердца, сравнивали следующие показатели: объем сердца; мышечную массу левого желудочка; его конечно-диастолический диаметр и толщину стенок.
Тренировочные нагрузки, направленные на развитие выносливости, приводят к общему увеличению систолического объема. Систолический объем в покое значительно выше после тренировочной программы, направленной на развитие выносливости, чем до нее. Такое же увеличение вследствие тренировки наблюдается при выполнении стандартных субмаксимальных и максимальных нагрузок. Что вызывает увеличение ударного объема крови? После тренировки левый желудочек более полно заполняется кровью во время диастолы по сравнению с нетренированным сердцем. Как будет показано далее, вследствие тренировки увеличивается объем плазмы крови, что дает возможность большему ее количеству поступить в желудочек. В результате этого возрастает конечно-диастолический объем. Вследствие попадания в желудочек большего количества крови повышается растяжимость мышечной системы и, в соответствии с законом Франка—Старлинга, — увеличивается эластическая тяга. Мы знаем, что перегородка и задняя стенка левого желудочка гипертрофируются в результате тренировки, направленной на развитие выносливости. Увеличенная мышечная масса желудочка может осуществить более сильные сокращения. Повышенная сократительная способность ведет к понижению конечно-систолического объема, поскольку в результате более энергичных сокращений из сердца выбрасывается больший объем крови и после систолы в левом желудочке ее остается меньше. Повышенная сократительная способность в сочетании с более сильной эластической тягой, обусловленной более полным диастолическим наполнением, увеличивает фракцию выброса в тренированном сердце. В левый желудочек поступает больше крови, и с каждым сокращением выбрасывается большее количество поступившей крови, тем самым увеличивается систолический, или ударный объем крови.
2)Сердечный выброс (минутный объем кровообращения)
Итак, мы рассмотрели, как влияет тренировка на два компонента сердечного выброса: систолический объем крови и частоту сердечных сокращений. Мы установили, что систолический объем крови увеличивается, а частота сердечных сокращений, как правило, уменьшается. Как это влияет на сердечный выброс? В покое, а также при выполнении субмаксимальной нагрузки при стандартной интенсивности работы сердечный выброс мало изменяется под влиянием тренировки, направленной на развитие выносливости. Во время нагрузки при одинаковой субмаксимальной интенсивности метаболизма (означающей определенную интенсивность утилизации кислорода, например, 1,5 л О2 -мин"'), сердечный выброс может слегка уменьшиться в результате увеличения артериовенозной разницы по кислороду, отражающей повышенное потребление кислорода тканями. Вместе с тем сердечный выброс значительно повышается при максимальных интенсивностях работы (рис. 10.5). Это объясняется главным образом увеличением максимального систолического объема, так как ЧСС макс если и изменяется, то незначительно. Максимальные показатели сердечного выброса у нетренированных людей составляют 14 — 16 л-мин"1, у тренированных — 20 — 25 л-мин"1 , у отлично подготовленных спортсменов, занимающихся видами спорта, требующими проявления выносливости, — 40 л-мин"1 и выше.
3)Кровоток
Обсудив изменения в структуре и функции сердечно-сосудистой системы, обратим внимание на изменения, происходящие в сосудах вследствие тренировки. Начнем с кровотока. Мы знаем, что активным мышцам требуется значительно больше кислорода и питательных веществ. Чтобы удовлетворить их возросшие потребности, следует увеличить кровоток в мышцах во время физической нагрузки. По мере повышения тренированности мышц сердечно-сосудистая система адаптируется, увеличивая кровоток в них. Три фактора обусловливают повышение кровоснабжения мышц в результате тренировки: 1) повышенная капилляризация тренированных мышц; 2) больше активных капилляров в тренированных мышцах; 3) более эффективное перераспределение кровотока. Для обеспечения повышенного кровотока в тренированных мышцах образуются новые капилляры. Кровоснабжение тканей становится более полным. Увеличение числа капилляров обычно выражается в увеличении их количества в мышечном волокне или в улучшении соотношения числа капилляров и мышечных волокон. В табл. 10.2 приведены эти соотношения у нетренированных и хорошо тренированных мужчин. В тренированных мышцах больше активных капилляров, что увеличивает количество крови, проходящей по ним к мышцам. Поскольку тренировка, направленная на развитие выносливости, также увеличивает объем крови, адаптация осуществляется легко, так как уже с самого начала в системе содержится больше крови, поэтому увеличение кровотока в капиллярах не оказывает значительного влияния на венозный возврат. Увеличение кровотока в активных мышцах обеспечивается и за счет более эффективного перераспределения сердечного выброса. Кровоток направляется к активным мышцам и отводится от участков, не нуждающихся в повышенном кровоснабжении. Тренировка, направленная на развитие выносливости, также может привести к снижению растяжимости вен в результате повышения венозного тонуса. Это означает, что кровь в меньшей степени расширяет вены, следовательно, меньшее ее количество скапливается в венозной системе, в то же время увеличивается объем артериальной.
4)Артериальное давление
После тренировки, направленной на развитие выносливости, артериальное давление изменяется незначительно во время стандартных субмаксимальных нагрузок или при максимальных интенсивностях работы [5]. Однако у людей с транзиторной или умеренной гипертензией в результате тренировочных нагрузок артериальное давление в покое, как правило, снижается. Это относится как к систолическому, так и к диастолическому давлению. Обычно снижение составляет в среднем 11 мм рт.ст. (систолическое давление) и 8 мм рт.ст. (диастолическое давление). Механизмы, обеспечивающие такое снижение артериального давления, до настоящего времени не установлены. Силовые упражнения, например, поднятие большого веса, могут значительно повысить как систолическое, так и диастолическое давление крови, однако такие значительные нагрузки, как правило, не приводят к увеличению артериального давления в покое. Гипертензия не характерна для тяжелоатлетов высокого класса, а также спортсменов, занимающихся силовыми видами спорта. Вообще сердечно-сосудистая система может реагировать на силовые тренировки даже понижением давления крови в покое. Хэгберг и соавт. наблюдали в течение 5 месяцев занятий силовыми упражнениями за группой подростков, страдающих транзиторной гипертензией. Систолическое давление крови в покое у этих испытуемых значительно понизилось, причем степень понижения была даже несколько выше, чем наблюдаемая у спортсменов, тренирующихся на развитие выносливости.
5)Объем циркулирующей крови
Упражнения, направленные на развитие выносливости, увеличивают объем циркулирующей крови. Чем выше интенсивность тренировки, тем больше повышается объем крови, что обусловлено двумя механизмами. Во-первых, физическая нагрузка увеличивает выделение антидиуретического гормона (АДГ) и альдостерона. Эти гормоны уменьшают экскреторную функцию почек (глава 6), тем самым увеличивая количество плазмы крови. Во-вторых, физическая нагрузка сопровождается увеличением количества белков в плазме, особенно альбумина. Как известно, белки плазмы — главные составляющие осмотического давления крови. Поскольку концентрация белков плазмы возрастает, повышается и осмотическое давление; в результате — в крови задерживается больше жидкости. Таким образом, совместное действие обоих механизмов направлено на увеличение жидкостной части крови — плазмы. (Уилмор Дж. Х., Костилл Д.Л. «Физиология спорта» К., 2001г. с 503.)
1.2 Сердечно сосудистая система и частота сердечных сокращений
Ваша сердечно-сосудистая система, включающая сердце, кровеносные сосуды и кровь, выполняет многие функции, в том числе питания, защиты и даже удаления шлаков. Она должна взаимодействовать с каждой клеткой организма и немедленно реагировать на любое изменение условий внутренней среды, чтобы обеспечивать максимальную эффективность функционирования всех систем организма. Даже когда вы отдыхаете, сердечно-сосудистая система не прекращает работу, удовлетворяя потребности тканей тела. Во время мышечной деятельности количество требований, предъявляемых к ней, возрастает, как и увеличивается потребность в их скорейшем удовлетворении. В этой главе мы рассмотрим ту удивительную роль, которую играет сердечно-сосудистая система при мышечной деятельности. В первой части главы рассмотрим структуру и функцию этой системы, обратив внимание на ее сложность. Во второй части выясним, как реагирует сердечно-сосудистая система на повышенные требования, предъявляемые к ней физической нагрузкой. Узнаем, как адаптируется каждый компонент этой системы к изменениям внутренней среды организма, обусловленным повышенной интенсивностью физической активности и как система контролирует нашу способность выполнять физическую работу. Сердечно-сосудистая система выполняет в организме ряд функций. Большинство из них направлено на оказание помощи другим физиологическим системам. Основные функции сердечно-сосудистой системы можно разделить на пять категорий: 1) обменная; 2) выделительная; 3) транспортная; 4) гомеостатическая; 5) защитная. Рассмотрим некоторые примеры. Сердечнососудистая система обеспечивает доставку кислорода и питательных веществ каждой клетке организма и выведение из нее диоксида углерода и конечных продуктов обмена веществ. Она транспортирует гормоны из эндокринных желез к их целевым рецепторам. Эта система поддерживает температуру тела, а буферные способности крови помогают контролировать рН организма. Сердечно-сосудистая система поддерживает соответствующие уровни жидкости, предотвращая обезвоживание, а также помогает предотвратить инфекционные заболевания, вызванные проникающими в кровь микроорганизмами. Хотя приведенный список краток, указанные функции сердечно-сосудистой системы важны для понимания физиологических основ мышечной деятельности. Прежде чем приступить к изучению реакций сердечно-сосудистой системы на физическую активность мы должны рассмотреть компоненты этой системы, а также то, как согласованно они работают. Сердечно-сосудистая система впечатляет своей способностью немедленно реагировать на многочисленные и постоянно изменяющиеся потребности нашего организма. Все функции организма и практически каждая клетка в той или иной степени зависят от этой системы. Любой системе кровообращения требуется три компонента: 1) насос (сердце); 2) система каналов (кровеносные сосуды); 3) жидкостная среда (кровь). Рассмотрим каждый из них в отдельности. (Уилмор Дж.Х, Костилл Д.Л. «Физиология спорта» К., 2001г. с 503.)
