Начиная изучать физиологию физических на­грузок и спорта, необходимо прежде всего выяс­нить, как реагирует организм на определенный вид нагрузки, например, бег на тредбане. Такая реак­ция называется срочной адаптацией. Представле­ние о срочной адаптации облетит понимание по­стоянной адаптации, происходящей в организме, когда он сталкивается с повторяющимися цикла­ми физических нагрузок, например, изменением функции сердечно-сосудистой системы после б мес тренировочных нагрузок на развитие выносливо­сти. Далее мы рассмотрим основные понятия и принципы, связанные как со срочными реакция­ми на физические нагрузки, так и с постоянной адаптацией к тренировкам. Эта информация по­может понять материал последующих глав.

Как определить физиологические реакции на физическую нагрузку? Ни бегун высокого уров­ня, ни обычный любитель бега трусцой не зани­маются бегом в условиях, позволяющих осуще­ствить детальный физиологический контроль. Лишь некоторые физиологические переменные можно контролировать во время выполнения фи­зической нагрузки на площадке, причем неко­торые из них можно точно измерить, не нару­шая физическую деятельность. Например, сред­ства радиотелеметрии и миниатюрные магнитофоны можно использовать во время вы­полнения физической нагрузки для контроля

• деятельности сердца (ЯСС и электрокарди­ограмма);

• частоты дыхания;

• внутренней температуры и температуры кожи;

• мышечной деятельности (электромиограмма).

Последние разработки позволяют даже не­посредственно контролировать потребление кис­лорода во время произвольной физической де­ятельности за пределами исследовательской ла­боратории. Вместе с тем чаще всего контроль осуществляется в лаборатории, где испытуемых исследуют более тщательно в строго контроли­руемых условиях.

ФАКТОРЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ УЧИТЫВАТЬ ПРИ КОНТРОЛЕ

Многие факторы могут изменить срочную реакцию вашего организма на физическую на­грузку. При этом особо следует учитывать усло­вия окружающей среды. Такие факторы, как тем­пература и влажность в лаборатории, а также освещенность и наличие шума в месте проведе­ния теста, могут заметно повлиять на реакцию организма и в состоянии покоя, и при выполне­нии физической нагрузки. Следует даже учиты­вать, когда и какое количество пищи вы съели.

Табл. 1.1 иллюстрирует, как различные факто­ры окружающей среды могут изменить частоту сердечных сокращений (ЧСС) в покое и во время бега на тредбане с интенсивностью 14 км-ч ~ ' (9 миль-ч ^{- ]}). Частота сердечных сокращений испытуемого во время нагрузки изменилась на 25 уд.-мин" * при повышении температуры возду­ха с 21 до 35 °С (70 - 95 "Ф).

Таблица 1.1. Изменение ЧСС при беге на тредбане с интенсивностью 14 км-ч ^-', в зависимости от изменения условий окружающей среды

Изменение условий окружающей среды таким же образом влияет на большинство физиологических переменных, измеряемых во время физи­ческой нагрузки. Факторы окружающей среды следует учитывать, сравнивая как результаты тес­тов одного испытуемого, проводившихся в раз­ные дни, так и сопоставляя результаты различ­ных испытуемых.

Следует учитывать и тщательно контро­лировать условия, при которых тестиру­ют испытуемых, как в покое, так и при выполнении физической нагрузки. Такие факторы окружающей среды, как темпе­ратура, влажность, высота над уровнем моря, уровень шума, могут воздействовать на степень реакции всех основных физио­логических систем. Точно так же следует контролировать суточные и менструальные циклы.

Физиологические реакции как в покое, так и при выполнении физической нагрузки колеблются в течение дня. Термин "суточное изменение" оз­начает колебания в течение 24-часового про­межутка. Табл. 1.2 иллюстрирует это изменение ЧСС в покое, при различных уровнях физичес­кой нагрузки и во время восстановления. Подоб­ные изменения в течение суток характерны и для ректальной температуры. Как видно из табл. 1.2, тестирования одного и того же испытуемого, про­веденные утром одного дня и пополудни второго, дали совершенно разные результаты. В этой свя­зи следует проводить тестирования в одно и то же время.

Таблица 1.2. Суточные колебания ЧСС в покое и при физических нагрузках, уд.-мин-1

У женщин следует также учитывать нормаль­ный 28-дневный менструальный цикл, который довольно часто вызывает значительные изменения

• массы тела;

• общего количества жидкости в организме;

• температуры тела;

• интенсивности обмена веществ;

• частоты сердечных сокращений;

• систолического объема крови (количество крови, выбрасываемой из желудочков серд­ца при каждом сокращении).

Эти переменные следует учитывать при тести­ровании женщин, которые также следует проводить в один и тот же период менструального цикла.

ЭРГОМЕТРИЯ

При проведении исследований физиологичес­ких реакций, определяемых в лабораторных ус­ловиях, необходимо контролировать величину физического усилия испытуемого с тем, чтобы обеспечить определенную постоянную интенсивность работы. Как правило, это осуществляется с помощью эргометров. Эргометр (греч. эрго — ра­бота; метр — мера) представляет собой прибор, позволяющий контролировать (стандартизиро­вать) и измерять количество и интенсивность фи­зической работы, выполняемой человеком. Рас­смотрим некоторые примеры.

Велоэргометры

Длительное время велоэргометры были основ­ными приборами, используемым для тестирова­ния. В настоящее время их широко используют как при исследованиях, так и в клинических це­лях, хотя в США наметилась тенденция к использованию тредбанов. Выполнять работу на велоэргометре можно либо в вертикальном положении (рис. 1.1), либо в положении лежа на спине.

В велоэргометрах обычно используется один из четырех видов сопротивления: 1) механичес­кое трение; 2) электрическое сопротивление; 3) сопротивление воздуха; 4) гидравлическое сопро­тивление жидкости.

В приборах, основанных на механическом тре­нии, величина сопротивления педалированию

 Рис. 1.1. Велоэргометр

регулируется с помощью ремня вокруг маховика. Ваша исходная мощность зависит от интенсив­ности педалирования, т.е. чем выше интенсив­ность, тем больше мощность. Чтобы поддержи­вать одну и ту же мощность во время теста, необ­ходимо сохранять одну, постоянную интенсив­ность педалирования, поэтому ее необходимо все время контролировать.

В приборах с использованием электрического сопротивления, которые называют велоэргометрами с электрическим тормозным устройством, сопротивление обеспечивает электрический про­водник, передвигающийся в магнитном или электромагнитном поле. Сила магнитного поля опре­деляет величину сопротивления педалированию. Последняя автоматически вырастает по мере уменьшения интенсивности педалирования и сни­жается при ее увеличении, тем самым обеспечи­вая постоянную мощность.

Велоэргометры, основанные на действии со­противления воздуха, весьма популярны, однако они больше подходят для тренировочных целей, чем для проведения лабораторных тестов. В них маховик стандартного эргометра с механическим тормозным устройством заменен колесом, имею­щим ряды вентиляторных крыльев, расположен­ных, как спицы. Когда колесо вращается, крылья перемещают воздух; таким образом, величина со­противления прямо пропорциональна интенсив­ности педалирования.

Велоэргометры, в которых используется гид­равлическая жидкость для изменения величины сопротивления, могут обеспечивать постоянную мощность независимо от интенсивности педали­рования. При педалировании гидравлическая жид­кость вытекает через отверстие. Изменение раз­мера этого отверстия позволяет варьировать ве­личину сопротивления. Чем больше отверстие, тем легче жидкости вытекать и тем меньше величина испытываемого сопротивления.

Велоэргометры имеют ряд преимуществ по срав­нению с другими эргометрическими приборами. При работе на велоэргометре верхняя часть туло­вища практически остается неподвижной, что по­зволяет с большей точностью измерять давление крови, а также облегчает процесс взятия проб крови при физических нагрузках. Кроме того, интенсив­ность работы при педалировании не зависит от массы тела. Это важно при изучении физиологи­ческих реакций на стандартную интенсивность работы (выходную мощность). Например, если вы потеряли 15 фунтов массы, результаты, получен­ные при тестировании на тредбане, окажутся не­сопоставимыми с результатами, полученными до того, как масса вашего тела уменьшилась, посколь­ку физиологические реакции на заданную скорость и наклон на тредбане изменяются в зависимости от массы тела. После потери массы вы сможете выполнить меньший объем работы, чем прежде, при таких же скорости и наклоне.

Велоэргометры — наиболее подходящие приборы для оценки изменений субмак­симальной физиологической реакции до и после тренировки у испытуемых, масса тела которых не изменилась. Сопротив­ление на велоэргометре не зависит от массы тела. В отличие от них на тредбане величина выполняемой работы непос­редственно зависит от массы тела

Что касается велоэргометров, то здесь уменьшение массы тела не столь сильно изменяет физиологическую реак­цию на стандартную мощность.

Следует отметить, что велоэргометры имеют и недостатки. Если вы нерегулярно работаете на велоэргометре, мышцы ваших ног, вероятнее все­го, устанут раньше, чем тело. Кроме того, пико­вые (максимальные) показатели некоторых фи­зиологических переменных, получаемых при ра­боте на эргометре, часто оказываются ниже этих же показателей, получаемых при выполнении работы на тредбане. Это может быть обусловле­но локальной усталостью ног, скоплением кро­ви в ногах (меньшее количество крови возвра­щается к сердцу) или тем, что при работе на ве­лоэргометре участвует меньше мышц, чем при выполнении работы на тредбане.

Тредбаны

Тредбаны (рис. 1.2) являются эргометрами выбора для увеличивающегося числа исследова­телей и врачей, в частности в США. Мотор и си­стема роликов в них приводят в движение боль­шую конвейерную ленту, на которой испытуемый может либо идти, либо бежать. Длина и ширина ее должны соответствовать размерам вашего тела и длине шага. На слишком узких или коротких тредбанах практически невозможно осуществить тестирование спортсменов высокого класса.

 Рис. 1.2. Тредбан

Тредбаны имеют ряд преимуществ. В отли­чие от большинства велоэргометров интенсив­ность работы на тредбанах не нужно контроли­ровать: если вы не поддерживаете скорость, рав­ную скорости движения ленты, вы попросту "сойдете" с него. Ходьба на тредбане является весьма естественным видом деятельности, по­этому приспособиться к ней очень легко, для этого требуется не более 1 — 2 мин. Кроме того, обычные люди почти сразу же достигают мак­симальных для себя физиологических показа­телей на тредбане, в то время как некоторые спортсмены достигают более высоких показа­телей на эргометрах, что соответствует их ре­жиму тренировочных занятий или соревнований.

На тредбанах обычно достигают более вы­соких пиковых показателей почти всех из­меряемых физиологических переменных, таких, как ЧСС, вентиляция и потребле­ние кислорода

Тредбаны, однако, имеют и ряд недостатков. Они, как правило, стоят дороже, чем велоэрго­метры. Кроме того, они более громоздки, для их использования необходима электрическая энергия. Трудно точно измерить давление кро­ви во время выполнения работы на тредбане, поскольку шум от его работы затрудняет про­слушивание с помощью стетоскопа. Также труд­но точно измерить давление крови при увели­чении скорости движения ленты. Не менее труд­но взять пробу крови у человека, находящегося на тредбане.

Другие эргометры

Другие эргометры позволяют спортсменам, за­нимающимся определенными видами спорта, прой­ти тестирование в форме, близкой к тренировочно­му или соревновательному процессу. Например, ручные эргометры применяют для тестирования спортсменов и неспортсменов, которые в своей фи­зической деятельности используют в основном руки и плечи (например, пловцов). Гребной эргометр предназначен для тестирования гребцов.

Ценные данные были получены при наблюде­нии за пловцами в бассейне. Проблемы, связан­ные с выполнением поворотов и постоянным дви­жением ног, привели ученых к попыткам исполь­зовать плавание "на привязи": пловца заключали в "упряжку", прикрепленную к канату, серии бло­ков и специальному лотку с тяжестью (рис. 1.3,а). Спортсмен плывет со скоростью, при которой сохраняется постоянное положение тела в бас­сейне. По мере добавления массы в лотке пловцу приходится плыть быстрее (больше работать), что­бы сохранить положение тела.

Рис. 1.3. Плавание "на привязи " (а) и плавание в гидродинамическом бассейне (б)

Хотя этот метод позволил получить весьма интересные данные, техника плавания пловца "на привязи" отличается от техники свободного плавания. Гидродинамический бассейн (рис. 1.3,6) по­зволяет пловцам максимально приблизиться к сво­ей естественной технике плавания. Сущность гид­родинамического бассейна состоит в следующем:

пропеллерные насосы обеспечивают циркуляцию воды позади пловца, который старается сохранить положение тела. Изменяя степень циркуляции воды, изменяют скорость, с которой пловец дол­жен плыть. Гидродинамический бассейн, к сожа­лению, очень дорогостоящий, позволил, по край­ней мере частично, решить проблемы, связанные с плаванием "на привязи", а также создал новые возможности для проведения дальнейших иссле­дований.

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ТЕСТИРОВАНИЯ

Выбирая эргометр для проведения тестирова­ния влияния физической нагрузки, очень важно учитывать принцип специфичности теста, что показали результаты исследований [8, 10]. В обо­их исследованиях контролировали увеличение аэробной выносливости после 10 недель занятий по плаванию. Испытуемые выполняли макси­мальную нагрузку (бег на тредбане и плавание на привязи) до и после тренировочных занятий. По­казатель выносливости, определенный на осно­вании теста плавания "на привязи", увеличился на 11 — 18 %, в то время как выносливость, опре­деленная на основании теста бега на тредбане, не изменилась. Если бы для тестирования использо­вали лишь бег на тредбане, ученым пришлось бы сделать вывод, что тренировка спортсмена-плов­ца не влияет на кардиореспираторную выносли­вость вообще.

В ОБЗОРЕ...

1. Наибольший интерес для физиологов представляют острые или срочные реакции организма на отдельные циклы нагрузки.

2. При оценке этих реакций следует учитывать условия окружающей среды (температуру, влажность, освещенность, уровень шума), поскольку изменения указанных факторов могут повлиять на реакции организма.

3. Следует также учитывать суточные и менструальные циклы. Тестирование следует проводить в одно и то же время суток и в один и тот же период менструального цикла.

4. Эргометр представляет собой прибор, позволяющий измерить количество и интенсивность физической работы в стандартизированных условиях.

5. Велоэргометры позволяют без особого тру­да измерить давление крови и взять пробу крови, поскольку верхняя часть туловища испытуемого остается относительно неподвижной. Кроме того, на полученные на этих приборах результаты практически не влияет изменение массы тела испытуе­мого.

6. Тредбаны обеспечивают относительно постоянную интенсивность работы, поскольку испыту­емый не может оставаться на тредбане, не поддер­живая заданную интенсивность работы. Ходьба на тредбане представляет собой естественный вид де­ятельности. Однако результаты зависят от массы тела, и измерять физиологические переменные труднее, чем на велоэргометре. Максимальные фи­зиологические показатели, как правило, выше при проведении тестирования на тредбане.

7. Плавание "на привязи" позволило получить ценную информацию о физиологических реакциях, однако при этом методе движения пловца недостаточно естественны. В свою очередь, гидродинамический бассейн обеспечивает свободное естественное плавание, а также позволяет полу­чить результаты, которые можно использовать как в соревновательном, так и в рекреационном пла­вании.

8. При определении реакций организма на физическую нагрузку очень важно, чтобы режим тестирования максимально соответствовал типу физической деятельности, привычной для испытуемого.