Физическая работоспособность и механизмы ее обеспечения

Физическая работоспособность и механизмы ее обеспечения

1. Понятие физической работоспособности.

Термин "физическая работоспособность" означает потенциальную способность человека выполнять максимум механической работы.

В обычных условиях жизни и профессиональной деятельности человек использует только небольшую часть своей физической работоспособности. На более высоком уровне она проявляется в спорте, в борьбе за жизнь в опасных условиях.

Уровень физической работоспособности весьма индивидуален и зависит от многих факторов:  пол, возраст, состояние здоровья, двигательная активность, спортивная специализация и др.

Количественной мерой физической работоспособности принято считать единицу работы: килограмо-метр (кгм), ватт (Вт), джоули (Дж), нъютоны (Н), то есть эргометричные показатели.

2. Виды физической работоспособности.

Физическая работоспособность может проявляться в разнообразных формах, но в любом случае при этом требуются затраты энергии соответственно деятельности систем организма.

Энергетика - один из основных факторов обеспечения физической работоспособности. Максимальные двигательные достижения человека зависят от энергетических запасов и скорости их ресинтеза с помощью аэробного и анаеробного процессов. В этой связи физическую работоспособность дифференцируют по преобладающему вкладу разных путей ресинтеза АТФ на 3 вида (рис.1).

Физическая аэробная pабото­способность (ФАП) - это способность человека выполнять продолжительную, циклическую, глобальную работу, которая обеспечивается аэробными механизмами энергообеспечения. Показателями ФАР есть объем, мощность или предельное время выполнения работы. Вклад аэробного механизма может быть оценен количеством максимального потребления кислорода (МПК).

Высочайшее значение МПК наблюдается у лыжников-гонщиков и достигает 5-6 л/мин или 82,0 мл/кг.мин^-1. У нетренированных - 2.80 л/мин (49 мл/кг.мин^-1) для женщин и 4.0 л/мин (57 мл/кг.минв^-1) для мужчин.

Физическая анаеробная pаботоспособность (ФАнР) - это способность человека выполнять  кратковременную   работу  максимально мощными сокращениями мышц, требующей для своей реализации максимального напряжения алактатного и лактатного механизмов анаеробних процессов энергопродукции. Проявляется ФАнР в скоростно-силовых возможностях, а ее показателем есть предельная мощность и скорость выполнения движений, а также уровень максимальной скорости освобождения энергии при анаэробных реакциях. Для людей зрелого возраста ее величина равная 50 ккал/кг/ч. Наиболее распространенная оценка вклада  анаеробного  механизма в энергообеспечение при физической работе по количеству кислорода, потребляемого после работы свыше уровня потребления 0₂ в покое. Эта величина называется кислородным долгом.

К третьему виду физической работоспособности относят способность человека выполнять работу на околомаксимальных режимах деятельности двигательного аппарата. При проявлении этого вида работоспособности все механизмы энергопродукции работают в максимальных (аэробные и гликолитические) или околомаксимальных (алактатные) режимах.

Показателем ФсмР есть околомаксимальные мощности усилий мышц, околомаксимальная скорость движения, максимально возможные концентрации молочной кислоты в крови (до 28 ммоль (л), максимальные величины кислородного долга (до 20 л.).

При  изучении физической работоспособности человека  широко используют термин "общая физическая работоспособность", под этим понимается выносливость к продолжительной работе глобального характера, которая требует значительного усиления деятельности систем, обеспечивающих доставку и потребление О₂.

В спорте проявление высокого уровня развития физических качеств требует высокого уровня физической работоспособности, это проявляется в специальных условиях конкретного вида спорта и фактически является  специальной работоспособностью, а их определение требует специального подбора тестов.

В спортивной практике нередко используют термин "общая" и "специальная" работоспособность. Физическая работоспособность есть лишь частица в многокомпонентной структуре тренированности спортсмена, служит основой проявления высоких результатов в избранном виде спорта.

3. Роль функциональных систем в обеспечении высокого уровня физической работоспособности.

В достижении высокого уровня ФАР важную роль играют возможности систем транспорта кислорода в организме и его утилизации. Возрастающая интенсивность обменных процессов во время физической нагрузки с проявлением качеств выносливости, нуждается в увеличение потребления О₂, в связи с чем деятельность дыхательной системы и системы кровообращения значительно усиливается. Высокая ФАР обеспечивается увеличением газообмена в 20-25 раз (при этом легочная вентиляция увеличивается до 120л/мин), что является результатом более частого дыхания (в границах 60-70 дых-й в мин.) и увеличенного объема дыхания (до 50% ЖЕЛ). В кровь переходит большее количество 0₂. Происходит повышение концентрации гемоглобина, увеличение кислородной емкости крови.

Усиливающиеся центральное кровообращение (ЧСС до 170 уд/мин, систолический объем крови - СОК до 120 мл и минутный объем крови - МОК до 22 л), а также увеличение кровотока в работающих мышцах (до 100-150 мл/мин на 100г мышц) оказывает содействие доставке большого количества О₂. Повышение утилизации кислорода проходит за счет расширения возможностей аэробных путей ресинтеза АТФ.

Обеспечение высокого уровня ФАнР осуществляется в основном благодаря высоким возможностям центральной нервной регуляции мышечной деятельности, функциональными свойствами мышц к скоростно-силовым проявлениям, емкости и мощности фосфагенной энергетической системы. Это  проявляется при кратковременных максимально интенсивных и мощных упражнениях, при выполнении которых проявляются качества скорости и силы и требуется быстрое расходование энергоемких веществ. Ведущую роль в этом играет алактатная анаэробная система. Анаеробные механизмы, которые требуют определенного времени для своей реализации, а также системы обеспечения доставки О₂ не успевают выйти на высокий    уровень    функционирования    и    оказывают содействие  должному энергообеспечению лишь в маленькой степени (их участие в энергообразовании близко к 5%).

Высокий уровень смешанной физ. работоспособности может быть при значительном усилении функций организма и связан с проявлением скоростной выносливости. Выполнение нагрузок обеспечивается максимально возможным напряжением функций внешнего дыхания и кровообращения, которое в свою очередь обеспечивает максимально возможную доставку кислорода в работающие ткани. Потребление кислорода достигает максимальных величин. О₂ - запрос полностью не удовлетворяется, нарастает кислородный долг. Высокая мощность такой погрузки требует интенсификации анаеробного энергообразования и в особенности повышаются требования к гликолитическим процессам, о чем свидетельствуют наиболее высокая концентрация молочной кислоты (лактата) в крови (28ммоль/л). Pаботоспособность ограничивается накоплением лактата. В результате, важное значение приобретает емкость буферных систем, способных нейтрализовать недоокисленные продукты обмена и тем самим предотвращать или уменьшать снижения рН, а также  увеличение количества малочувствительных к снижению рН изоферментов, что позволяет выполнять работу в условиях сниженного рН.

Максимальный  О₂ - долг наблюдается  при   физ. нагрузке предельной продолжительности от 1 до 3 минут.

4. Определение уровня физ. работоспособности.

Аэробные возможности оценивают в максимальных тестах по уровню МПК при соответствующих физ. нагрузках, а также по времени, в течения которого испытуемый способен поддерживать мощность нагрузки, при которой было достигнуто МПК или суммарным потреблением О₂ за этот промежуток времени.

Аэробные показатели являются одним из наиболее информативных косвенных показателей физ. работоспособности.

Оптимальный объем информации при тестировании обеспечивается следующим комплексом эргометрических и физиологических параметров: суммарная работа (В, Дж) и мощность каждой ступеньки нагрузки (Вт); ЧСС в минуту; потребление кислорода и количество выделенного углекислого газа (VО₂ и VСО₂, л/мин или мл/кг-¹ мин-¹); дыхательный коэффициент (ДК); минутный объем дыхания (МОД в, л/мин-¹); вентиляционный эквивалент (vе/vО₂); кислородный пульс (мл кислорода на одно сердечное сокращение) и индекс мощности нагрузки; прирост ЧСС на прирост мощности нагрузки; концентрация молочной кислоты в артериальной крови (ммоль/л).

Косвенные методы оценки МПК включают целый ряд околомаксимальных нагрузочных тестов с следующим прогнозом МПК.

Всемирная организация здравоохранения советует использовать тест РWC₁₇₀, что позволяет прогнозировать мощность нагрузки на фоне ЧСС₁₇₀ уд/мин. При этом тестовые нагрузки предполагают увеличения ЧСС только в границах 120 и 150 УД/мин. Такая ЧСС характерная для зоны оптимального функционирования кардиореспираторной системы находится в линейной зависимости от мощности нагрузки.

Показатель РWС₁₇₀ рассчитывается по формуле РWC170 = M₁ + (М₂ - M₁)*(170-f₁/f₂-f₁), где М₁ и М₂ - мощность 1-й и 2-й нагрузок (кгм/мин), f₁ и   f₂ -частота сердцебиения в конце 1-й и 2-й нагрузок.

Этот тест применяется для определения специальной работоспособности у спортсменов циклических видов спорта.

Важным фактором, определяющим уровень физической работоспо­собности, являются аэробные возможности организма, оцениваемые по величине  МПК.

Если известна величина PWC₁₇₀, то показатель МПК можно рассчитывать по формулам: для трениро­ванных лиц -  МПК= 2,2 * PWC₁₇₀ + 1070; для нетренированных -  МПК = 1,7 * РWС₁₇₀ + 1240

 Побочным показателем физ. работоспособности могут быть интегральные функциональные показатели обеспечивающих систем (минутный объем крови (МОК) или сердечный выброс и максимальное потребление кислорода (МПК)).

В оздоровительной тренировке широко используются максимальные тесты Купера, в которых физ. работоспособность оценивается по максимальной длине дистанции, какую человек преодолевает за стандартный отрезок времени или по максимально короткому отрезку времени преодоление стандартной дистанции. По специальным таблицам, учитывая эти данные, проводится прогнозирование максимальных аэробных возможностей.