После рассмотрения энергетических систем нашего организма можем приступить к изучению того, как используется образуемая ими энергия.

ИНТЕНСИВНОСТЬ МЕТАБОЛИЗМА

Интенсивность, с какой организм использует энергию, называется интенсивностью метаболиз­ма. Как уже указывалось, определение энерго­затрат в покое и во время физической нагрузки основывается на измерении потребления орга­низмом кислорода и его калорического эквива­лента. В состоянии покоя средний человек по­требляет около 0,3 л 0^-мин"', или 18 л-ч"', или 432л-день"'.

Теперь определим, сколько энергии ежеднев­но расходует такой человек. Вспомним, что в со­стоянии покоя организм сжигает смесь углеводов и жиров. Показатель ДК 0,80 в покое типичен для большинства людей, рацион питания кото­рых включает жиры и углеводы. Калорический эквивалент ДК 0,80 равен 4,80 ккал-л'' потребля­емого О- (см. табл. 5.4). Используя эти величи­ны, можем определить расход калорий (в ккал в день) следующим образом:

= л О,, потребляемого в день, • ккал, исполь­зуемые на л Оу

= 432 л О;,-день-1*4,80 ккал-л-' О,

= 2,074 ккал*день-'.

' В качестве эталона начала аккумуляции лактата в крови используют стандартный показатель, равный 2,0— 4,0

ммоль лактата в 1 л Од.

100

Этот показатель соответствует средним зат­ратам энергии в состоянии покоя у человека массой 70 кг (154 фунта). Естественно, он не включает количество энергии, необходимой для выполнения обычной повседневной дея­тельности.

Стандартная мера затрат энергии в покое — скорость основного обмена, т.е. скорость энерго­затрат у человека в состоянии покоя в положе­нии лежа на спине, которая измеряется сразу после сна в течение не менее 8 ч и после голодания в течение не менее 12 ч. Это показатель отражает минимальное количество энергии, необходимой для осуществления физиологических функций организма.

Скорость основного обмена непосредственно связана с чистой массой тела и обычно выража­ется в килокалориях на килограмм чистой массы тела в минуту. Чем выше чистая масса тела, тем больше килокалорий расходуется за день. Вспом­ним, что у женщин масса жира больше, чем у мужчин. Поэтому у них, как правило, показатели скорости основного обмена ниже, чем у мужчин одинаковой с ними массы.

Такое же большое значение имеет и площадь поверхности тела. Чем больше площадь поверх­ности тела, тем больше отдача тепла телом и выше скорость основного обмена, поскольку для поддержания температуры тела требуется боль­ше энергии. Поэтому скорость основного об­мена часто выражают в килокалориях на 1 м² площади поверхности тела в час. Поскольку мы обсуждаем расход энергии за день, используем более подходящую единицу —килокалории в день.

На скорость основного обмена влияет множе­ство других факторов. Среди них:

• возраст: скорость основного обмена с возра­стом постепенно снижается;

• температура тела: скорость основного обме­на увеличивается при повышении темпера­туры;

• стресс: стресс повышает активность симпати­ческой нервной системы, что, в свою очередь, увеличивает скорость основного обмена;

• гормоны: тироксин щитовидной железы и адреналин мозгового вещества надпочеч­ников повышают скорость основного об­мена.

В настоящее время вместо скорости основ­ного обмена большинство специалистов ис­пользуют термин "интенсивность обмена ве­ществ в покое", поскольку большинство изме­рений осуществляется таким же образом, как и при определении скорости основного обме­на. Показатели скорости основного обмена колеблются от 1 200 до 2 400 ккал-день-'. Об­щая средняя интенсивность метаболизма при обычной повседневной деятельности колеблет­ся от 1 800 до 3 000 ккал.

Расход энергии у крупных спортсменов, ежедневно проводящих интенсивные трени­ровки, может превышать 10 000 ккал-день~Ч

МАКСИМАЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЫПОЛНЯТЬ ФИЗИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

При переходе от состояния покоя к выполне­нию физической нагрузки потребность в энергии возрастает. Метаболизм увеличивается прямо про­порционально увеличению интенсивности рабо­ты. Сталкиваясь с возрастающими потребностя­ми в энергии, наш организм постепенно достига­ет предела потребления кислорода. В этот момент, как следует из рис. 5.14, потребление кислорода (То,) достигает пика и остается постоянным или даже слегка снижается, несмотря на все возраста­ющую интенсивность работы. Этот пиковый по­казатель представляет собой аэробную способ­ность, максимальное потребление кислорода или МПК. По мнению ряда ученых, МПК — лучший показатель уровня кардиореспираторной вынос­ливости и аэробной подготовленности.

Хотя, по мнению некоторых специалистов в области спорта, МПК — хороший прогностичес­кий фактор успеха в видах спорта, требующих проявления выносливости, тем не менее, на ос­новании только этого показателя, определенного в лабораторных условиях, нельзя предопределить победителя марафонского забега [4]. Точно так же тест бега на длинную дистанцию может лишь приблизительно предсказать индивидуальный по­казатель МПК. Это свидетельствует о том, что хороший спортивный результат зависит не толь­ко от высокого МПК [I].

Исследования показывают, что МПК увели­чивается вследствие физических тренировок толь-

ко в течение 8—12 недель, затем наблюдается плато, несмотря на дальнейшее увеличение ин­тенсивности тренировок. И хотя МПК не увели­чивается, у испытуемых продолжает улучшаться мышечная деятельность, требующая проявления выносливости. У них может повыситься способ­ность работать при более высоком проценте МПК. Например, большинство бегунов могут пробежать дистанцию 42 км (26,2 мили) со средней скорос­тью, предполагающей использование 75 — 80 % их МПК [I].

Например, у бывшего рекордсмена мира в ма­рафоне Альберто Салазара МПК составляло 70 мл-кг^-мин"'. Это ниже предполагаемого МПК на основании его результата 2 ч 8 мин. Однако он мог бежать дистанцию при 86 % МПК. Этот про­центный показатель был намного выше, чем у дру­гих спортсменов. Именно этим можно частично объяснить его высокие спортивные результаты.

Главными показателями успешного выступле­ния в видах спорта, требующих проявления вы­носливости, являются МПК и процент от МПК, который спортсмен способен поддерживать дли­тельное время. Последнее, видимо, связано с по­рогом лактата, поскольку он, очевидно, является главным фактором, определяющим скорость, ко­торую спортсмен способен выдерживать во вре­мя длительного соревнования. Таким образом, способность выполнять работу при более высо­ком проценте от МПК, скорее всего отражает более высокий уровень лактатного порога.

Так как индивидуальные потребности в энер­гии зависят от размеров тела, МПК, как правило, выражают относительно массы тела в миллилит­рах кислорода, потребляемого на килограмм мас­сы тела в минуту (мл-кг^-мин"'). Это позволяет более точно сравнивать индивидуумов разного размера, выступающих в таких видах, как бег. В то же время мышечная деятельность пловцов и велосипедистов более тесно связана с МПК, ко­торый выражают в литрах в минуту (л-мин~').

У физически активных учащихся колледжей в возрасте 18—22 лет средние показатели МПК со­ставляют 38 — 42 мл-кг^-мин"' (девушки) и 44 — 50 мл-кг^-мин"' (юноши). Начиная с возраста 25 — 30 лет, у физически неактивных людей показатели МПК снижаются на 1 % в год. Очевидно, это обус­ловлено сочетанием двух факторов — биологичес­кого старения и малоподвижного образа жизни. Отметим также, что у женщин показатели МПК, как правило, намного уступают показателям муж­чин одного с ними возраста. Это различие обус­ловлено двумя факторами: разным составом тела (у женщин, как правило, меньше чистая масса тела) и разной концентрацией гемоглобина (ниже у жен­щин, вследствие этого пониженная способность транспорта кислорода). Однако не совсем ясно, насколько это половое различие в МПК обуслов­лено действительно физиологическими различия­ми и насколько — традиционным малоподвижным

Уровни аэробной производительности порядка 80— 84 мл- кг~'-мин~¹ характерны для сильней­ших бегунов на длинные дистанции и лыжни­ков. Самое высокое МП К у мужчин было заре­гистрировано у чемпиона Норвегии по лыжным гонкам — 94 мл-кг~'-мин~'. Среди женщин са­мое высокое МПК зарегистрировано у лыжни­цы из России — 74мл-кг~'-мин~'. В то же вре­мя у недостаточно подготовленных людей МПК может быть ниже — 20 мл-кг~'-мин~'

образом жизни, который ведут женщины после до­стижения половой зрелости. Более подробно эти вопросы рассматриваются в главе 19.

ЭКОНОМИЯ УСИЛИЯ

По мере повышения эффективности выпол­нения какого-нибудь упражнения потребность в энергии снижается, и у вас повышается резерв-ность. Это иллюстрирует рис. 5.15 на основании данных двух бегунов на длинные дистанции. При всех скоростях выше 200 м-мин"' (7,5 миль-ч"'), бегун А потреблял значительно меньше кислоро­да, чем бегун Б. У обоих спортсменов были почти одинаковые МПК (64 — 65 мл-кг^-мин"'), поэто­му бегун А, расходовавший меньшее количество энергии, имел очевидное преимущество во время соревнований.

Оба бегуна неоднократно принимали участие в соревнованиях. Во время соревнований по ма­рафону они бегали со скоростью, требовавшей использования 85 % МПК. В среднем бегун А имел преимущество в 13 мин благодаря более высокой эффективности. Поскольку МПК у обоих спорт­сменов было одинаковым, а потребность в энер­гии разная, преимущество, которое имел бегун А, во многом было обусловлено более высокой эф-

102

фективностью его бега. К сожалению, мы не зна­ем, чем объясняются эти различия.

Исследования, проводившиеся на спринтерах, бегунах на средние и марафонские дистанции, показали, что наиболее экономичны и продук­тивны марафонцы. Они, как правило, расходуют на 5 — 10 % меньше энергии, чем спринтеры и бегуны на средние дистанции. Правда, экономию усилий изучали только при относительно невы­соких скоростях (10— 19 км-ч"', или 6—12 миль-ч~¹). Вполне естественно предположить, что бегуны на длинные дистанции менее эффектив­ны на коротких дистанциях по сравнению с теми, кто на них специализируется.

Различия в технике бега и специфичности тре­нировок в беге на короткие и длинные дистан­ции могут обусловливать указанные различия в экономичности. Как показывает анализ техники бега бегунов на средние, короткие и марафонс­кие дистанции, у спринтеров и бегунов на сред­ние дистанции значительно большее вертикаль­ное движение при скорости бега 11—19 км-ч~¹ (7 — 12 миль-ч"'), чем у марафонцев. Однако та­кие скорости значительно уступают соревнователь­ной скорости бега на средние дистанции и поэто­му, очевидно, неточно отражают эффективность бега спортсменов на более коротких дистанциях (1500 м и меньше).

Эффективность движения может оказывать еще большее влияние в других дисциплинах. Напри­мер, часть энергии, расходуемой во время плава­ния, используется для того, чтобы удержать тело на поверхности воды и произвести достаточное усилие для преодоления сопротивления движению воды. И хотя количество энергии, необходимой для плавания, зависит от размеров тела и "плаву­чести", главный показатель экономии плавания — эффективность приложения силы.

На рис. 5.16 показаны потребности в кисло­роде у тренированных пловцов обоего пола, а так-

Успех в видах спорта, требующих прояв­ления выносливости, во многом зависит от

• высокого МПК;

• высокого уровня лактатного порога или начала аккумуляции лактата в крови;

• большей экономии усилий или низкого показателя V'о, при выполнении работы одинаковой интенсивности;

• высокого процента медленносокращаю-щихся волокон

же у группы хорошо подготовленных троеборцев. Показатели потребления кислорода наносили на график при различных скоростях плавания. Хотя троеборцы ежедневно проводили тренировки по плаванию, ни один из них никогда не выступал в соревнованиях по плаванию. Любопытно, что хотя многие из троеборцев имели существенно более высокие показатели аэробной работоспособнос­ти, чем пловцы, лишь немногие из них могли де­монстрировать такие же результаты, как наибо­лее слабый из пловцов. Некоторые пловчихи с МПК 2,1 — 2,3 л-мин"' проплывали дистанцию 400 м с таким же результатом, как и троеборцы с МПК выше 5,0 л-мин"'. Для пловцов была харак­терна более высокая эффективность.

Результаты во многих видах спорта могут в большей степени зависеть от техники спортсме­на, чем от способности производить энергию. Поэтому важно не только направлять усилия на повышение выносливости и увеличение силы, но и на повышение технического мастерства спорт­сменов. Однако в видах спорта, требующих про­явления выносливости, успех обусловлен, по край­ней мере, тремя факторами:

• высоким показателем МПК;

• высоким порогом лактата или началом акку­муляции лактата в крови;

• большей экономией усилий или низким по­казателем V'о, при выполнении работы оди­наковой интенсивности;

• высоким процентом медленносокращающих-ся мышечных волокон.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Количество энергии, затрачиваемой при различ­ных видах деятельности, зависит от интенсивности и вида физической нагрузки. Расход энергии при большинстве видов деятельности определяют по величине потребляемого кислорода, измеряя сред­ний показатель потребления кислорода за единицу времени. На основании полученного показателя исчисляют количество килокалорий энергии, рас­ходуемой ежеминутно (ккал-мин"').

Эти показатели обычно не учитывают анаэ­робные аспекты мышечной деятельности и из-

103

быточное потребление кислорода после выпол­нения работы. Это немаловажно, поскольку рас­ход энергии при выполнении данной работы может составлять 300 ккал плюс дополнитель­ные 100 ккал во время восстановления. Таким образом, общий расход энергии составит не 300, а 400 ккал.

Организму среднего человека необходимо 0,20 — 0,35 л кислорода в минуту для удовлетво­рения потребностей в энергии в состоянии по­коя. Это составляет 1,0 — 1,8 ккал-мин"', или 60 — 108 ккал-ч^', или 1 44 —2 592 ккал-день"'. Очевид­но, что любой вид деятельности увеличивает этот показатель. Диапазон суточного расхода энергии очень широк. Он зависит от многих факторов, в том числе от

• уровня двигательной активности;

• возраста;

• пола;

• размеров тела;

• массы тела;

• состава тела.

Также отличаются энергозатраты при занятии различными видами спорта. Некоторые виды спорта — стрельба из лука или игра в кегли — не намного превышают расход энергии по сравнению с показателем в состоянии покоя. Другим видам, таким, как спринтерские соревнования, требуется очень много энергии. Помимо интенсивности фи­зической нагрузки, следует учитывать также ее продолжительность. Например, при беге со ско­ростью 25 км-ч"' (15,5 миль-ч~¹) расходуется около 29 ккал-мин"', однако такую скорость можно со­хранять лишь короткое время. В то же время при беге трусцой со скоростью 11 км-ч"' (7 миль-ч"') расходуется только 14,5 ккал-мин"', т.е. вдвое мень­

ше. Однако скорость бега трусцой можно поддер­живать значительно дольше, что приведет к боль­шему общему расходу энергии.

В табл. 5.5 приведены средние показатели рас­хода энергии мужчин и женщин при различных видах мышечной деятельности. Большинство ви­дов физической нагрузки, указанных в таблице, включают перемещение массы тела, поэтому при­веденные значения могут значительно колебать­ся в зависимости от индивидуальных различий, а также уровня технического мастерства (эффектив­ности движения).

В ОБЗОРЕ...

1. Скорость основного обмена представляет со­бой минимальное количество энергии, необходи­мой для осуществления основных клеточных фун­кций. Ее измеряют с соблюдением определенных условий теста. Величина основного обмена тесно связана с чистой массой тела и площадью повер­хности тела, хотя на нее могут влиять и другие факторы.

2. Величина основного обмена колеблется от 1 200 до 2 400 ккал-день"'. При выполнении по­вседневной мышечной деятельности расход энер­гии повышается до 1 800 — 3 000 ккал-день"'.

3. Метаболизм усиливается с увеличением ин­тенсивности физической нагрузки, однако потреб­ление кислорода ограничено. Его пиком являет­ся мпк.

4. Улучшение физической подготовленности часто означает более длительное выполнение ра­боты при более высоком проценте МПК.

104

5. Улучшение работоспособности достигается также за счет повышения экономии усилий.