Максимальная мощность аэробного процесса достигается на 2-3-й минутах неинтенсивной работы и может поддерживаться до 15-30-й минуты. В более длительных упражнениях она постепенно уменьшается.
Наиболее интенсивно протекают процессы аэробного энергообразования в медленносокращающихся мышечных волокнах. Следовательно, чем выше процентное содержание таких волокон в мышцах, несущих основную нагрузку при выполнении упражнения, тем больше максимальная аэробная мощность у спортсменов и тем выше физическая работоспособность при продолжительной работе.
Метаболическая емкость аэробного механизма практически безгранична, поскольку имеются большие запасы энергетических источников, дающих большое количество образования АТФ. Так, при окислении 1 молекулы глюкозы в аэробных условиях образуется 38 молекул АТФ, тогда как в анаэробных – только 2 АТФ, а при окислении высших жирных кислот образуется еще больше энергии – 130 АТФ.
Эффективность энергообразования этого механизма также высокая и составляет около 50 %. Определяется она по порогу анаэробного обмена (ПАНО): у нетренированных людей ПАНО наступает при потреблении кислорода примерно 50 % от уровня максимального потребления кислорода, а у высокотренированных в видах спорта на выносливость – при 80–90 % МПК. Увеличение показателя ПАНО под влиянием специальной тренировки связано с повышением (адаптацией) возможностей кислород-транспортной системы, а также ферментативных, регуляторных и других систем.
Таким образом, в многоступенчатой дыхательной цепи наиболее эффективный процесс синтеза АТФ происходит при участии кислорода. Кислород способен окислять многие органические соединения и при этом выделять большое количество энергии в той мере, в какой это нужно организму, и улучшать физическую работоспособность спортсменов.
После окончания работы в мышцах начинаются восстановительные процессы. Восполняются до исходного уровня запасы АТФ, КрФ и гликогена. Удаляются продукты обмена (углекислый газ, вода, аммиак и т. д.). Идет подготовка к новой работе. Чтобы израсходовать в мышцах 1 г углеводов нужно 0,8 л кислорода, 1 г белков – 0,95 л, 1 г жиров – 2 л.
Не отрицая важности всех функциональных систем организма при увеличении аэробного компонента выносливости, следует сказать, что основная принадлежит кислородотранспортной.
Кислородтранспортная система организма спортсменов
Дыхание является одной из жизненно важных функций организма, направленной на поддержание оптимального уровня окислительно-восстановительных процессов в клетках. Дыхание – это сложный биологический процесс, который обеспечивает доставку кислорода тканям, использование его клетками в процессе метаболизма и удаление образовавшегося диоксида углерода.
Ритмическая последовательность вдоха и выдоха, а также изменение характера дыхательных движений в зависимости от состояния организма регулируются дыхательным центром, который находится в продолговатом мозге и включает центр вдоха, ответственный за стимуляцию вдоха, и центр выдоха, стимулирующий выдох. Легкие работают с очень большим резервом: в состоянии покоя у человека используется лишь около 5 % их поверхности, доступной для газообмена. Если функция легких или работа сердца не обеспечивает достаточной скорости легочного кровотока, то у человека возникает одышка.
Для развития спортивной работоспособности интерес представляют дыхательные мышцы, сокращения которых изменяют объем грудной клетки. Существуют два механизма, вызывающие изменение объема грудной клетки: поднятие и опускание ребер и движения купола диафрагмы. Дыхательные мышцы подразделяются на мышцы вдоха и выдоха.
Мышцами вдоха являются диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. При спокойном дыхании объем грудной клетки изменяется в основном за счет сокращения диафрагмы. При глубоком форсированном дыхании участвуют дополнительные мышцы вдоха: трапециевидные, передние лестничные и грудино-ключично-сосцевидные. Мышцами выдоха являются внутренние межреберные и мышцы брюшной стенки, или мышцы живота. В фазу вдоха наружные межреберные мышцы, сокращаясь, поднимают ребра, а в фазу выдоха ребра опускаются благодаря активности внутренних межреберных мышц.
Дыхание состоит из следующих основных этапов:
• внешнего дыхания, обеспечивающего газообмен между легкими и внешней средой;
• газообмена между альвеолярным воздухом и притекающей к легким венозной кровью;
• транспорта газов кровью;
• газообмена между артериальной кровью и тканями;
• тканевого дыхания.
Транспорт газов кровью. Кислород и диоксид углерода в свободном растворенном состоянии переносится в незначительном количестве. Основной объем этих газов транспортируется в связанном состоянии. Главным транспортировщиком кислорода является гемоглобин. С помощью гемоглобина транспортируется также до 20 % диоксида углерода.
Внутреннее, или тканевое дыхание можно разделить на два этапа:
• обмен газов между кровью и тканями;
• потребление клетками кислорода и выделение диоксида углерода.
Так как газообмен между воздухом и кровью осуществляется в альвеолах, важна не общая вентиляция легких, а вентиляция альвеол.
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Атмосферный воздух, которым дышит человек, имеет относительно постоянный состав. В выдыхаемом воздухе меньше кислорода и больше диоксида углерода, в альвеолярном воздухе еще меньше кислорода и больше диоксида углерода.
Транспорт газов кровью. Перенос кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и диоксида углерода из крови в альвеолярный воздух происходит путем диффузии. Движущей силой диффузии является разность парциального давления (напряжения) кислорода и диоксида углерода в крови и в альвеолярном воздухе. Молекулы газа, в силу диффузии, переходят из области большего его парциального давления в область низкого парциального давления.
Транспорт кислорода. Степень насыщения гемоглобина кислородом, т. е. образование оксигемоглобина, зависит от напряжения кислорода в крови. Когда напряжение кислорода в крови равно нулю, в ней находится только восстановленный гемоглобин. Повышение напряжения кислорода приводит к увеличению количества оксигемоглобина. Особенно быстро уровень оксигемоглобина возрастает (до 75 %) при увеличении напряжения кислорода от 10 до 40 мм рт. ст., а при напряжении кислорода, равном 60 мм рт. ст., насыщение им гемоглобина достигает 90 %. При дальнейшем повышении напряжения кислорода насыщение гемоглобина кислородом идет очень медленно. Если концентрация кислорода повышается, то процесс идет в сторону образования оксигемоглобина и сдвигов рН в щелочную сторону и снижения напряжения двуокиси углерода.
Максимальное количество кислорода, которое может связать кровь при полном насыщении гемоглобина кислородом, называется кислородной емкостью крови. Она зависит от содержания гемоглобина в крови.
Транспорт диоксида углерода. Диоксид углерода быстро переходит из плазмы крови в эритроциты. Соединяясь с водой, он образует слабую угольную кислоту. В плазме эта реакция идет медленно, а в эритроцитах, под влиянием фермента карбоангидразы, она резко ускоряется.
