С самого начала (Путь тренера)

Глава 6. Основы энергообеспечения мышечной деятельности в контактных стилях единоборств

Вы наблюдаете за поединком. Отмечаете начало, спортсмены проводят ложные выпады, постоянно двигаются, готовят атаки, защищаются. Неожиданно один из спортсменов взрывается и наносит серию ударов в разные уровни. Попадает, развивает успех, прибавляет темп и вдруг встает. В конце схватки значительно потерял в легкости, дыхание учащенное и начало атак стало заметно. Что происходит? Какие энергетические процессы произошли, и почему так реагирует организм на соревновательную нагрузку. Ответ в энергообеспечении мышечной деятельности.
Тренировочное воздействие на мышечную систему влечет за собой изменения в энергообеспечении движений. Неоспоримо, что существуют общепринятые модельные характеристики соревновательной техники. Специалисты, тренеры, спортсмены, ученые имеют свое представление об учебно-тренировочном процессе и используют знания, умения и опыт на практике. В общем, модельные параметры спортсмена-единоборца понятны всем. У каждого тренера свой стереотип мышления. И каждый старается под свой стереотип подстроить процесс подготовки спортсмена. В большинстве случаев предпочтение отдается скоростно-силовым параметрам, некоторые развивают специальную выносливость, кто-то делает упор на технику и тактику. Цель одна – спортивный результат.
В этой главе подробно изложены механизмы энергообеспечения мышечной деятельности применительно к контактным ударным единоборствам.
Поединок в тхэквондо длится шесть минут и состоит из трех раундов по две минуты с минутой отдыха между раундами. В каратэ поединок длится три минуты и если победитель не определился, то после решения судей добавляется еще две минуты. В кикбоксинге три раунда по две минуты с минутой отдыха между раундами. Из этого можно сделать вывод, что поединок поддерживается анаэробными энергетическими процессами.
Для совершения физической нагрузки различной интенсивности необходима энергия, обеспечивающая процесс мышечного сокращения. В организме существует несколько систем синтеза энергии, которые используются для обеспечения того или иного вида физической нагрузки. Все эти системы объединяет то, что конечным энергетическим субстратом является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Существует несколько механизмов синтеза АТФ: с использованием кислорода (аэробный путь), без использования кислорода (анаэробный путь), а также с образованием или без образования молочной кислоты (лактата).
Рассмотрим механизмы энергообеспечения мышечной деятельности.
Первое Основу оценочного действия, качественного удара составляют БС-волокна. Не секрет, удар или серия ударов осуществляется за короткий промежуток времени. Не маловажную роль играет биомеханика движения, но суть удара в силе, скорости и точности. Необходимо развить максимальную мощность за минимальный промежуток времени.
Стартовое движение вообще, будь то прыжок, удар, поднятие тяжестей осуществляется за счет креатиновой энергетики. И называется анаэробная алактатная система (АТФ – креатин). Эта система типична для кратковременных усилий и является основной при предельных нагрузках скоростно-силового характера. По этому пути осуществляется энергообмен при выполнении работы очень высокой интенсивности (спринт, прыжки в высоту, поднятие тяжестей и т. д.). А также во всех случаях, когда мы стартуем внезапно из состояния покоя и наши мышцы начинают расходовать небольшое количество АТФ, накопленной в мышечных волокнах, а затем АТФ образуется благодаря креатинфосфату (КрФ), содержащему одну молекулу креатина и одну молекулу фосфата, которые соединены с помощью энергообразующей связи (-*-): Креатин – *-Р
При разрыве этой связи выделяется энергия, используемая для ресинтеза АТФ из АДФ и фосфата.
Эта система называется анаэробной, поскольку в ресинтезе не участвует кислород, и алактатной, поскольку молочная кислота не образуется. Количество АТФ, которое может образоваться в этом случае (примерно в четыре раза больше запаса АТФ), ограничено, так как запасы креатинфосфата в мышечных волокнах невелики. Они истощаются через 6-9секунд.
Оптимальная тренировка креатинфосфатной системы
Основной целью развития креатинфосфатной системы является увеличение содержания креатинфосфата в мышцах. Это достигается совершением тренировочной работы высокой интенсивности в 80–90 % от максимальной. Продолжительность выполняемых упражнений очень короткая от 5-10 до 20 секунд, а интервалы между повторным выполнением нагрузки должны быть достаточно продолжительными (от 1 мин. и более). Так как такие виды тренировок осуществляются с высокой ЧСС, то они могут быть рекомендованы только спортсменам с достаточной степенью тренированности сердечно-сосудистой системы, и, соответственно, их нежелательно использовать у спортсменов старших возрастных групп.
Второе Кратковременную мышечную работу, в контактных стилях единоборств: тхэквондо, каратэ и кикбоксинге продолжительностью до 3 минут осуществляет анаэробная лактатная система. Именно тренировка анаэробной лактатной системы способствует качественному выполнению взрывных мощных ударов руками и ногами в поединке, которые длится до трех минут с небольшими паузами отдыха.
Энергетический обмен при длительном выполнении упражнений в основном удел аэробных реакций, но анаэробные процессы тоже играют немалую роль. Например, переход из состояния покоя к действию (движению) 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 кислорода в организме можно немного: всего 400–500 мл в легких, 900-1000 – в крови, 300–400 – в мышцах и межтканевой жидкости. Увы, таких запасов хватает лишь на несколько секунд упражнений. (В организме имеется также механизм накопления кислорода в виде супероксидов или перекисных соединений. Этот механизм, вероятнее всего, используют йоги).
При физической работе, при воздействии патогенных факторов организму для сохранения гомеостаза необходимо затратить определенную дополнительную энергию. Аэробный процесс, как уже отмечалось, является самым экономичным (если сравнить с креатин-фосфатным, то в 38 раз), однако, он является достаточно медленным и не может обеспечить достаточным количеством энергии. В таких случаях в энергообеспечении организма повышается роль углеводов. Они расщепляются первыми, когда возникает необходимость в срочном образовании энергии. Например, при работе максимальной и субмаксимальной мощности около 70–90 % всей расходуемой энергии обеспечивается за счет гликолиза. Другими словами для более быстрого получения энергии организм усиливает гликолитический тип энергообмена, так как он более быстрый, чем кислородный и значительно продолжительнее креатин-фосфатного.
Его еще называют анаэробная гликолитическая система, поскольку молекулы сахара расщепляются без участия кислорода. Молекулы сахара, точнее говоря молекулы глюкозы, расщепляются не полностью, а лишь до образования молочной кислоты. Мышца фактически содержит не молекулы молочной кислоты, а отрицательно заряженный ион лактата (LА-) и положительно заряженный ион водорода (Н+), а также энергию, необходимую для образования АТФ из АДФ и фосфата: Глюкоза = LА- + Н+ + энергия
Оба этих иона могут рассматриваться как ненужные, служащие помехой для мышц. Они также могут попасть из мышцы в кровь даже во время работы мышцы, если эта работа будет достаточно продолжительной.
Принято считать, что мышца прибегает к анаэробной лактатной системе в том случае, когда интенсивность выполняемой работы такова, что запрос АТФ в минуту будет превышать количество АТФ, образуемое за счет аэробной системы.

Рис. 1 Факторы, обеспечивающие анаэробную производительность организма.

Анаэробная лактатная система важна в беге на дистанции 400 м, 800 м и даже на более длинную дистанцию 1500 м. В дальнейшем мы увидим, что здесь обычно участвует не вся мышца, а лишь часть ее волокон. Зависимость анаэробных возможностей организма (анаэробная производительность) от ряда факторов отражена на рис. 1
Третье Молочная кислота, или лактат всегда присутствуют в организме. При определенных видах нагрузки лактат поглощается волокнами той или других мышц. Уровень индивидуальной тренированности способен поглотить и использовать разное количество лактата. Только узконаправленные тренировки на формирование активности ферментных систем, катализирующих анаэробные реакции приводят к повышению устойчивости организма к высокой концентрации лактата в крови.
На практике – это высокий темп, хлесткие, сильные и точные удары, быстрое восстановление.
Многие люди не знают, что наш организм и в состоянии покоя вырабатывает очень небольшое количество молочной кислоты. Такие небольшие количества молочной кислоты могут быть легко удалены из организма, однако они служат объяснением того, почему всегда имеются следы лактата в крови у человека.
Можно сказать, что количество молочной кислоты, образуемой в секунду мышцами и выделяемого в кровь увеличивается, когда когда мы увеличиваем интенсивность нагрузки, например, скорость или вес отягощения. Вплоть до определенной интенсивности нагрузки, организм может выделять в кровь всю молочную кислоту. Обычно она поглощается другими мышцами или другими мышечными волокнами той же самой мышцы, которая вырабатывает эту субстанцию, а также сердцем, печенью или почками. Таким образом, уровень лактата в крови всегда остается близким к базальной величине.
У тренированных к длительным нагрузкам людей образуется довольно большое количество лактата, но их организм способен поглотить большую часть его.
Молочная кислота вырабатывается мышцами и затем выделяется в кровь, где можно измерить ее концентрацию. Она присутствует как в мышечных волокнах, так и в крови в виде двух ионов, соответственно одной молекулы и одного электрически заряженного атома. Первый ион – это отрицательно заряженный ион лактата (LА-). Уровень этой субстанции в крови может быть, в частности, измерен. Второй ион – это положительно заряженный ион водорода (Н-). Именно второй ион вызывает большой дискомфорт, т. к. повышает уровень молочной кислоты в мышцах. Более того, он даже может нарушить надлежащую работу мышц. Уменьшение работоспособности мышц мы ощущаем после бега с высокой скоростью. Оно вызвано, большей частью, как раз повышением уровня молочной кислоты. Когда этот уровень превысит определенную величину, в мышечных волокнах происходят разные изменения (например, изменение митохондрий), которые могут сохраняться в течение нескольких часов (даже дней у индивидов, не привыкших выполнять нагрузки, связанные с образованием молочной кислоты). Восстановительные механизмы организма человека постепенно реконструируют состояние до нагрузки, в ряде случаев состояние, которое позволяет индивиду переносить высокий уровень молочной кислоты в крови.
Заметим, что ионы водорода служат помехой не только мышцам, но и мозгу как только они поступят в кровь, они достигают и ликвора (жидкость, окружающая мозг) Именно поэтому образование большого количества молочной кислоты негативно влияет на ясность ума, координацию и рефлекторные реакции. Все эти эффекты могут быть отчасти вызваны аммиаком, который также образуется в мышцах. Т. е. молочная кислота представляет собой, во многих отношениях, ненужную субстанцию, мешающую организму. Тем не менее, ее молекулы содержат энергию, поэтому важно, чтобы рабочие мышцы учились использовать этот источник энергии.
Уровень лактата в крови
Ниже перечислены общепринятые показатели уровня лактата в крови. Заметьте, что при использовании разных методов измерения могут иметься незначительные расхождения в полученных показателях.
• около 1 ммоль/л: в состоянии покоя и при беге в медленном темпе;
• около 2 ммоль/л: во время марафонского бега в постоянном темпе или со скоростью на уровне аэробного порога;
• около 4 ммоль/л: у большинства бегунов это будет показатель, измеренный при беге со скоростью на уровне анаэробного порога или же при беге со скоростью, которую спортсмен в состоянии поддерживать в течение одного часа при беге в постоянном темпе по ровной поверхности;
• около 18–20 ммоль/л: у спортсменов высокого класса после достижения лучшего личного результата на дистанции 400 м или 800 м; у элитных спортсменов этот показатель может быть больше 25 ммоль/л;
Другой надежный тест анаэробной производительности организма – максимальный кислородный долг. Одним из первых определил этот показатель, равный 18,7 л, английский физиолог Хилл. Последующие исследования позволили получить еще большую величину – 20–23 л. Так же, как и в случае с МПК, подобный кислородный долг наблюдается только у спортсменов высокого класса. У не занимающихся спортом или активной физкультурой он не превышает 4–7 л или 60-100 мг на 1 кг веса.
Четвертое отрицательные проявления повышения уровня лактата, указывает на неспособность аэробных систем энергообеспечения обеспечивать преодоления физической нагрузки высокой интенсивности. Высокие концентрации лактата в крови являются отражением развития ацидоза (закисления) как внутри самих мышечных клеток (внутриклеточный ацидоз), так и в межклеточных пространствах, их окружающих (внеклеточный ацидоз). Закисление мышечных клеток приводит к серьезным метаболическим нарушениям. Количество лактата более 7ммоль/л противопоказано для отработки технических элементов.
В практике тренировок часто применяется монотонное высокоскоростное воздействие. Где ЧСС более 90 % от максимума. Нет достаточных пауз для отдыха и восстановления. Спортсмен загружается по полной программе, перенапрягается, не восстанавливается.
Функционирование многих ферментных систем, в том числе аэробного энергообеспечения, резко нарушается при развитии ацидоза, что, в частности, отрицательно отражается на аэробной емкости. Причем изменения эти могут длительно сохраняться. Так, например, может понадобиться несколько дней для полного восстановления аэробной емкости после преодоления физической нагрузки, сопровождавшейся значительным накоплением лактата. Частое неконтролируемое повторение такой нагрузки при отсутствии полного восстановления аэробных систем приводит к развитию перетренированности. Длительное сохранение внутри– и внеклеточного ацидоза сопровождается повреждением клеточных стенок скелетной мускулатуры. Это сопровождается возрастанием концентрации в крови внутриклеточных веществ, содержание которых в крови при отсутствие повреждения мышечных клеток минимально. К таким веществам относятся креатин-фосфокиназа (КФК) и мочевина. Увеличение концентрации этих веществ – явный признак повреждения мышечных клеток. Если для снижения концентрации этих веществ в крови требуется 24–96 часов, то для полного восстановления нормальной структуры мышечных клеток необходим значительно более длительный период. В этот период возможно проведение тренировочной нагрузки только восстановительного характера.
Повышение уровня лактата сопровождается одновременным нарушением координации движений, что отчетливо проявляется в высокотехничных видах спорта. При уровне лактата в 6–8 ммоль/л проведение тренировок по отработке технических приемов считается нецелесообразным, т. к. при нарушенной координации движений сложно добиться технически грамотного исполнения требуемых упражнений.
При ацидозе, связанном с накоплением лактата, резко возрастает риск получения травм спортсменами. Нарушение целостности клеточных оболочек скелетных мышц приводит к их микронадрывам. Резкие и нескоординированные движения могут привести и к более серьезным травматическим повреждениям (надрывы или разрывы мышц, сухожилий, повреждения суставов).
В "закисленных" мышцах замедляется ресинтез (повторное образование) креатинфосфата. Это следует учитывать при тренировках ударной техники рук и ног, особенно при подведении к соревнованиям. В это время следует избегать интенсивных физических нагрузок, сопровождающихся накоплением лактата и истощением запасов креатинфосфата.
Разработаны специальные методики тренировки лактатной системы, направленные на повышение устойчивости организма к усиленному образованию и накоплению молочной кислоты. Основная задача таких тренировок сводится к адаптации организма спортсмена преодолевать соревновательную нагрузку в условиях повышенного образования и накопления молочной кислоты.
Виды тренировок лактатной системы:
1. Повторные тренировки.
Физическая нагрузка высокой интенсивности и продолжительностью от 20 до 180 секунд чередуется с интервалами отдыха от 30 до 60 секунд. Интервалы отдыха не должны быть слишком продолжительными, иначе будет происходить снижение содержания лактата. Количество серий от 2 до 10. Паузы отдыха между сериями от 5 до 7 минут. Обычно это достаточно жесткие по своей интенсивности тренировочные занятия, требующие тщательного контроля состояния спортсмена и правильного выбора объема и продолжительности нагрузки. Тренер в процессе тренировки должен контролировать ЧСС.

2. Длительные тренировки высокой интенсивности.
Как правило, соответствуют моделированию соревновательной ситуации, с высокими скоростями и интенсивностью выполнения соревновательных упражнений. Продолжительность такой нагрузки колеблется от 20 до 60 и более минут и соответственно зависит от возраста и уровня тренированности спортсмена. Аналогом таких тренировок могут быть контрольные тренировки или подводящие старты, а также сами соревнования. Вся тренировка строится на ЧСС анаэробного порога.
После высокоинтенсивных тренировок лактатной системы обязательны восстановительные тренировки.
Пятое тренировка лактатной системы строится с учетом анаэробного порога. Анаэробный порог индивидуален для каждого спортсмена. Планируя тренировочные нагрузки, тренер должны учитывать уровень анаэробного порога каждого спортсмена. Целесообразно несколько раз в год проводить тестирование спортсменов для определения у них уровня анаэробного порога
Анаэробный (или лактатный) порог – важнейший физиологический показатель, отражающий уровень тренированности организма и взаимоотношение между аэробными и анаэробными путями энергообеспечения физической нагрузки, а также между величиной ЧСС и интенсивностью физической нагрузки. Чем выше анаэробный порог, тем более тренирован спортсмен, и его организм имеет более развитую аэробную систему энергообеспечения, мощность которой может составлять 80 до 90 % от максимального потребления кислорода. При этом сам анаэробный порог наступает на более высокой ЧСС. С биохимических позиций анаэробный порог соответствует повышению уровня лактата в крови до 4 ммоль/л. Эта концентрация лактата рассматривается как рубеж между аэробными и анаэробными путями энергообеспечения физической нагрузки.
Чем выше уровень анаэробного порога, тем лучше тренированность организма и тем более лучший спортивный результат спортсмен готов показать. Если сравнить двух спортсменов, имеющих разный уровень анаэробного порога, то спортсмен с более высоким уровнем способен развивать и поддерживать большую скорость и силу выполнения ударных движений в поединке.
Соответственно у менее тренированного спортсмена анаэробный порог наступает на меньшем значении ЧСС, что указывает на недостаточную мощность его аэробных систем энергообеспечения.
Шестое В контактных ударных видах единоборств: тхэквондо, бокс, каратэ и кикбоксинге время поединка длится от двух до трех минут. Высокий темп и скорость ударов поддерживаются анаэробной лактатной системой. Изменения темпа, увеличение направленности тренировочного воздействия в сторону тренировки аэробных энергетических механизмов, повышает тренированность аэробных источников. В соревнованиях независимо от подводящих тренировок включатся анаэробные энергообеспечивающие механизмы. И именно их уровень тренированности определит качество результата поединка.
Общий объем тренировочной нагрузки в скоростно-силовых видах спорта, а именно в полноконтактных видах тхэквондо, каратэ и кикбоксинга на основе обобщенных теоретических и практических данных в теории и методике физической культуры и спорта включает в себя 55 % времени на тренировку фосфатной системы (анаэробная алактатная), 35 % времени на тренировку гликолитической системы (анаэробная лактаная) и до 10 % времени на тренировку аэробных механизмов (кислородная система энергообеспечения мышц).
Достаточно большое время, уделяемое тренировкам на выносливость аэробных систем энергообеспечения воздействует в основном на МС-волокна. Т. е. тренировки на выносливость тренируют МС-волокна и не развивают БС-волокна в полной мере.

Таблица 6.1. Энергетические резервы человека (с массой тела 75 кг)

На практике тренер просчитывает общий объем планируемого времени на учебно-тренировочный процесс. Из общего количества времени по периодам подготовки к основному старту сезона планирует сочетание мышечных работ. С учетом направленности тренировок мышечных систем и механизмов энергообеспечения мышечной работы. Модель соревновательных действий, согласно оценки соревновательной деятельности (ОСД) ложится в основу тренировочного процесса. В таблице № 6.2 написано процентное содержание направленности тренировок механизмов энергообеспечения мышечных волокон.

Таблица № 6. 2 Соотношение тренировок энергосистем на основе анализа соревновательных техник в контактных видах единоборств: тхэквондо, каратэ и кикбоксинг

В зависимости от этапа подготовки тренер включает тренировочные средства, развивающие анаэробные и аэробные механизмы в тех процентных соотношениях, что соответствует основным положения научно-методического обеспечения учебно-тренировочного процесса. Хочется обратить внимание на паузы отдыха между нагрузками. Недостаточные паузы отдыха включают аэробные механизмы энергообеспечения и воздействуют на тренировку МС-волокон в большей степени. Интенсивные анаэробные тренировки лактатной системы требуют восстановления до 72 часов.

Таблица 6.3. Время восстановления биохимических процессов.

Включение тренировочных средств должно строго регламентироваться временем нагрузки, ЧСС и паузами отдыха в процессе тренировки. Содержание тренировок в микро, мезо и макро циклах основывается на ходе адаптации. Воздействие физической нагрузки в разных проявлениях повторяется в соответствии с таблицей № 6.3 с учетом часов или дней отдыха между тренировками. Планирование тренировок в тхэквондо по этапам подготовки в течение макроцикла имеет свою периодичность и напрямую зависит от процессов адаптации организма к нагрузкам.
На продолжительность восстановления после нагрузок влияет направленность и величина тренировочного воздействия: скоростно-силовая, скоростная выносливость и общая выносливость.
В таблице № 6.4 указаны временные параметры продолжительности восстановления после тренировочных нагрузок различной направленности и величины.

Таблица 6.4. Продолжительность восстановления после нагрузок различной направленности и величины

* – после напряженных занятий с аэробной направленностью, приводящих к глубокому исчерпанию углеводных ресурсов организма человека. В таблице № 6.5 описаны критерии мощности мышечной работы.

Таблица 6.5. Основные биоэнергетические характеристики метаболических процессов – источников энергии при мышечной деятельности

Критерий мощности оценивает то максимальное количество энергии в единицу времени, которое может быть обеспечено каждой из метаболических систем. Критерий емкости оценивает доступные для использования общие запасы энергетических веществ в организме, или общее количество выполненной работы за счет данного компонента.
Критерий эффективности показывает, какое количество внешней (механической) работы может быть выполнено на каждую единицу затрачиваемой энергии.
Метаболические процессы протекают индивидуально, но имеют общие параметры направленности нагрузки, количества повторений, паузы отдыха между упражнениями и сериями, интенсивности упражнений. В таблице № 7 указана метаболическая направленность физических нагрузок в зависимости от параметров упражнения.

Таблица 6.6. Метаболическая направленность физических нагрузок в зависимости от параметров упражнении, выполняемых интервальным методом