Кислородтранспортная система и выносливость, Система внешнего дыхания - Спортивная физиология
Кислородтранспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечнососудистую систему. Функциональные свойства каждой из этих систем, в конечном счете, определяют кислородтранспортные возможности организма спортсмена.
Система внешнего дыхания
Внешнее дыхание служит первым звеном кислородтранспортной системы. Оно обеспечивает организм кислородом из окружающего воздуха за счет легочной вентиляции и диффузии О2 через легочную (альвеолярно-капиллярную) мембрану в кровь.
Легочные объемы и емкости. У тренирующих выносливость спортсменов легочные объемы и емкости (за исключением дыхательного объема) в покое в среднем на 10-20% больше, чем у нетренированных. Эти различия, однако, уменьшаются при учете размеров тела (роста, веса, поверхности тела), поскольку общий и остаточный объемы и особенно жизненная емкость легких (ЖЕЛ) пропорциональны размерам тела (примерно длине тела в кубе).
С Учетом размеров тела легочные объемы и емкости слабо коррелируют или вообще не коррелируют с МПК и спортивными результатами. Спортсмены с относительно небольшой ЖЕЛ могут иметь большие величины МПК и наоборот; у высококвалифицированных спортсменов между ЖЕЛ и МПК невысокая корреляция.
Однако у спортсменов, как и у нетренированных людей, при максимальной аэробной работе дыхательный объем (глубина дыхания) достигает 50-55% ЖЕЛ. Поэтому большая легочная вентиляция невозможна у спортсменов с маленькой ЖЕЛ. Для скорости потребления О2 4 л/мин и более ЖЕЛ должна быть не менее 4,5 л. Наиболее высокая ЖЕЛ зарегистрирована у гребцов - 9 л.
Легочная вентиляция. В связи с высокой скоростью потребления кислорода легочная вентиляция в течение всего времени выполнения упражнений на выносливость исключительно велика. Так, при беге на тредбане со скоростью и продолжительностью, соответствующими бегу на 10 000 м (около 30 мин), легочная вентиляция у бегунов-стайеров колеблется в пределах 120-145 л/мин
У нетренированных людей такая легочная вентиляция является предельной и может поддерживаться лишь очень короткое время.
Как Известно, даже при максимальной аэробной нагрузке рабочая легочная вентиляция ниже предельных возможностей дыхательного аппарата, которые измеряют величиной максимальной произвольной вентиляции (МПВ).
Однако последняя определяется за короткое время (обычно 12 с), тогда как при выполнении упражнений на выносливость спортсмен должен поддерживать очень высокую рабочую легочную вентиляцию на протяжении многих минут или даже часов. У нетренированных молодых мужчин МПВ составляет в среднем 120 л/мин, а у хорошо тренированных спортсменов эти показател-и выше.
Особенно заметна разница в показателях выносливости дыхательного аппарата. Так, легочную вентиляцию на уровне 80% от МПВ бегуны-стайеры поддерживают в среднем 11 мин, а нетренированные могут 3 мин. Хорошее развитие дыхательной мускулатуры (силы и выносливости дыхательных мышц), а также сниженное сопротивление движению воздуха в дыхательных путях дают возможность поддерживать большую легочную вентиляцию во время мышечной работы.
При Одной и той же рабочей легочной вентиляции частота дыхания у спортсменов меньше, чем у нетренированных людей. Следовательно, рост легочной вентиляции у спортсменов обеспечивается за счет увеличения дыхательного объема (глубины дыхания) в большей мере, чем за счет частоты дыхания. Этому способствуют:
- 1) увеличенные легочные объемы, 2) большая сила и выносливость дыхательных мышц, 3) повышенная растяжимость грудной клетки и легких и 4) снижение сопротивления току воздуха в воздухоносных путях. Как известно, при увеличении дыхательного объема относительно уменьшается объем "мертвого" пространства, благодаря чему легочная вентиляция становится эффективнее, так как более значительную ее часть составляет в этом случае альвеолярная вентиляция.
Повышение эффективности легочной вентиляции - главный результат тренировки выносливости в отношении функций внешнего дыхания. Об этом, в частности, можно судить ко вентиляционному эквиваленту О2, т. е. по объему легочной вентиляции на литр потребленного О2 (VE/VO2.) Вентиляционный эквивалент кисло р од а в условиях покоя почти не изменяется в результате тренировки выносливости. Однако количество воздуха, вентилируемого при одинаковом потреблении кислорода во время мышечной работы, у спортсменов меньше, чем у нетренированных людей. Причем эта разница тем больше, чем больше мощность выполняемой работы, т. е. чем выше скорость потребления О2.
Особенно важно, что в результате тренировки повышается вентиляционный анаэробный порог, т. е. критическая мощность работы, начиная с которой легочная вентиляция растет быстрее, чем мощность работы (нелинейный, гиперболический, участок кривой, графически выражающей связь между легочной вентиляцией и потреблением О2). У нетренированных людей вентиляционный анаэробный порог соответствует мощности нагрузки, равной 50- 60% МПК, а у хорошо тренированных на выносливость спортсменов - 80-85% МПК.
Следовательно, при выполнении упражнений большой аэробной мощности необходимый объем легочной вентиляции у спортсмена значительно меньше, чем у неспортсмена. Даже очень высокого уровня МПК (5 л/мин и более) выдающиеся спортсмены часто достигают при такой же легочной вентиляции, которая у менее подготовленных людей необходима для достижения значительно более низкого уровня МПК-
Кислородная стоимость дыхания, как известно, сильно растет с увеличением легочной вентиляции (особенно при мощности выше критической, т. е. выше анаэробного порога). Благодаря увеличенной эффективности вентиляции, особенно при продолжительной работе (например, при марафонском беге), дыхательные мьшщы у спортсменов затрачивают кислорода меньше, а к работающим скелетным мышцам его направляется больше, чем у нетренированного человека. Следует, однако, отметить, что при одинаковом уровне легочной вентиляции механическая работа дыхания (а, следовательно, и его кислородная стоимость) сходна у тренированных и нетренированных.
В Результате тренировки выносливости концентрация лактата в крови при выполнении немаксимальной аэробной работы снижается. Следовательно, ослабевает один из химических стимулов рабочей гипервентиляции. Кроме того, у тренированных выносливых спортсменов чувствительность дыхательного центра к действию СО2 снижена.
Таким образом, тренировка выносливости, с одной стороны" снижает легочную вентиляцию при стандартной немаксимальной аэробной работе, а с другой - повышает максимальную рабочую гипервентиляцию (при выполнении максимальной, аэробной работы). У спортсменов она обычно равна около 180, у нетренированных людей - около 120 л/мин. "Химическими" механизмами повышенной максимальной рабочей гипервентиляции у спортсменов служат усиленное образование СО2 (равное или почти равное очень большой скорости потребления О2), а также высокая концентрация лактата и водородных ионов в артериальной крови при выполнении нагрузки максимальной аэробной мощности.
Диффузионная способность легких. В покое и при мышечной работе диффузионная способность легких у спортсменов выше" чем у неспортсменов. Так, у бегунов-марафонцев она в покое почти такая же, как у нетренированного мужчины при максимальной работе. Хотя в показателях максимальной диффузионной способности легких у разных людей имеются большие различия, в целом они находятся в прямой связи с максимальными аэробными возможностями.
Повышение диффузионной способности легких у спортсменов связано отчасти с увеличением легочных объемов, что обеспечивает большую альвеолярно-капиллярную поверхность, но главным образом - с увеличением объема крови в легочных капиллярах за счет расширения альвеолярной капиллярной сети и повышения центрального объема крови.
Высокая диффузионная способность легких обеспечивает ускоренный переход кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров и быстрое насыщение ее кислородом при нагрузках очень большой мощности.
Парциальное напряжение О2 В артериальной крови (РАО2). РАО2 позволяет судить об эффективности обмена кислорода в легких. В покое оно практически одинаково у спортсменов и неспортсменов и колеблется у здоровых людей примерно до 40 лет в пределах 85-105. мм рт. ст. (чаще всего 95-98 мм рт. ст.).
При Субмаксимальной и более легкой аэробной работе РАО2 практически не отличается от условий покоя. Лишь при околомаксимальной и максимальной аэробной работе оно несколько снижается: у нетренированных людей обычно не более чем на 5-10 мм рт. ст., а у очень хорошо тренированных спортсменов с высоким. МПК - на 10-15 мм рт. ст. (при максимальной работе).
Такое значительное снижение РАОг У спортсменов не является следствием недостаточной диффузионной способности легких или уменьшения парциального давления О2 в альвеолярном воздухе (последнее при работе обычно превышает 100 мм рт. ст.). Скорее всего, это происходит из-за несоответствия. между вентиляцией и перфузией крови в легких, а также из-за высокой скорости движения Крови через альвеолярные капилляры. Кроме того, возможно, что РАО2 заметнее снижается у спортсменов в связи с более значительным, чем у неспортсменов, "венозным шунтом" - объемом венозной крови, который поступает прямо в артериальные сосуды и полости сердца, минуя альвеолярные капилляры. Особенно большую роль в этом отношении может играть сброс венозной крови из коронарных вен сердца, поскольку у спортсменов объем коронарного кровотока выше, а содержание О2 в коронарной венозной крови снижено больше, чем у неспортсменов.
В Целом система внешнего дыхания спортсмена поддерживает напряжение кислорода в артериальной крови, необходимое для эффективного снабжения кислородом работающих мышц и других активных органов и тканей.
Таким образом, главные эффекты тренировки выносливости в отношении системы внешнего дыхания состоят в следующем:
- -- увеличение легочных объемов и емкостей; -- повышение мощности и эффективности (экономичности) внешнего дыхания; -- повышение диффузионной способности легких.
Похожие статьи
-
Аэробные возможности организма и выносливость - Спортивная физиология
При Выполнении упражнений преимущественно аэробного характера скорость потребления кислорода (л О2/мин) тем выше, чем больше мощность выполняемой...
-
Дыханием называется процесс, обеспечивающий потребление кислорода и выделение углекислого газа тканями живого организма. Этот процесс осуществляется...
-
Врабатывание, "мертвая точка", "второе дыхание" - Спортивная физиология
Врабатывание - это первая фаза функциональных изменений, происходящих во время работы. Тесно связаны с процессом врабатывания явления "мертвой точки" и...
-
Классификация циклических упражнений - Спортивная физиология
Энергетические запросы организма (работающих мышц) удовлетворяются, как известно, двумя основными путями: анаэробным и аэробным. Соотношение этих двух...
-
"Мертвая точка" и "второе дыхание" - Спортивная физиология
Через несколько минут после начала напряженной и продолжительной работы у нетренированного человека часто возникает особое состояние, называемое "мертвой...
-
В Соответствии с типом сокращения основных мышц, осуществляющих выполнение данного упражнения, все физические упражнения можно разделить соответственно...
-
Утомление при выполнении различных спортивных упражнений - Спортивная физиология
Для Различных упражнений характерна специфическая комбинация ведущих систем (локализации) и механизмов утомления. При Выполнении упражнений максимальной...
-
Определение понятия, виды выносливости При выполнении одной и той же физической работы несколькими людьми, утомление у них может наступить через разное...
-
Физиологические основы выносливости, Определение понятия - Спортивная физиология
Определение понятия Понятие "выносливость" употребляется в обыденной речи в очень широком смысле для того, чтобы охарактеризовать способность человека к...
-
Дыхательная система - Биологические основы физической культуры
Дыхательная система включает воздухоносные пути, легкие, и другие органы, а также комплексы физиологических процессов, обеспечивающих потребление...
-
Замедленная работа органов дыхания и кровообращения . Выше уже отмечалось, что в состоянии покоя у тренированных вентиляция легких меньше, чем у...
-
Легкая атлетика как учебная дисциплина занимает одно из ведущих мест в процессе подготовки специалистов физической культуры и спорта. Такое же место она...
-
Влияние физических нагрузок на органы дыхания - Влияние физических нагрузок на организм человека
Дыхание - это процесс потребления кислорода и выделения углекислого газа тканями живого организма. Различают легочное ( внешнее) дыхание и тканевое...
-
Утомление, Локализация и механизмы утомление - Спортивная физиология
Процесс утомления - это совокупность изменений, происходящих в различных органах, системах и организме в целом, в период выполнения физической работы и...
-
Энергетическая характеристика скоростно-силовых упражнений - Спортивная физиология
С Энергетической точки зрения, все скоростно-силовые упражнения относятся к анаэробным. Предельная продолжительность их - менее 1-2 мин. Для...
-
Физиологическая классификация спортивных упражнений - Спортивная физиология
Все Спортивные упражнения можно разделить на две большие группы. Для упражнений первой группы характерны очень большие (на соревновании - предельные)...
-
С ориентацией на мощность и расход энергии были установлены следующие зоны относительной мощности в циклических видах спорта: 1. Максимальная степень...
-
Физиологическая характеристика нестандартных движений - Спортивная физиология
К нестандартным или ситуационным движениям относят спортивные игры (баскетбол, волейбол, теннис, футбол, хоккей и др.) и единоборства (бокс, борьба,...
-
Связь произвольной силы и выносливости - Спортивная физиология
Между показателями произвольной силы и выносливости мышц ("локальной" выносливости) существует сложная связь. МПС и статическая выносливость одной и той...
-
Влияние физических нагрузок на органы дыхания - Влияние физических упражнений на организм человека
Дыхание - это процесс потребления кислорода и выделения углекислого газа тканями живого организма. Различают легочное (внешнее) дыхание и тканевое...
-
Основой функциональной подготовки бегуна на средние дистанции является тренировка выносливости, которая определяется в первую очередь его аэробными и...
-
При физической нагрузке потребление О2 и продукция СО2 возрастают в среднем в 15--20 раз. Одновременно усиливается вентиляция и ткани организма получают...
-
Влияние физических нагрузок на органы дыхания - Роль физических упражнений
Дыхание - это процесс потребления кислорода и выделения углекислого газа тканями живого организма. Различают легочное (внешнее) дыхание и тканевое...
-
Устойчивое состояние - Спортивная физиология
При Выполнении упражнений Постоянной аэробной мощности Вслед за периодом быстрых изменений функций организма (врабатыванием) следует период, который был...
-
Физиологические основы мышечной силы и скоростно-силовых качеств (мощности) - Спортивная физиология
Как Уже отмечалось, проявляемая мышечная сила находится в обратной зависимости от скорости движения: чем выше скорость движения, тем меньше проявляемая...
-
Энергетика физиологических процессов Чем больше мышечная работа, тем сильнее возрастает расход энергии. Ну это и правильно по закону сохранения энергии:...
-
Выносливость и методика ее воспитания - Мышечная система и ее укрепление
Выносливость - важнейшее физическое качество, проявляющееся в профессиональной, спортивной практике (в той или иной степени в каждом виде спорта) и...
-
Умеренные и регулярные спортивные занятия благотворно влияют на сосуды, так как помогают предотвратить тромбоз вен и варикоз нижних конечностей....
-
Исследования изменения содержания гликогена в мышцах человека показывают, что его восстановление после истощающих физических нагрузок, в том числе и на...
-
Физиологические изменения в сердечно сосудистой системе Сердце - главный центр кровеносной системы. В результате физической тренировки размеры и масса...
-
Роль упражнений и функциональные показатели тренированности организма в покое, при выполнении стандартной и предельно напряженной работы Формирование и...
-
Сердце и сосуды выполняют очень важную роль - они обеспечивают перенос кислорода и питательных веществ к органам и тканям и вывод из них продуктов...
-
Для развития выносливости применяются разнообразные методы тренировки, которые можно разделить на несколько групп: непрерывные и интегральные, а также...
-
Физиологические особенности пранаямы, Физиология пранаямы - Современные виды фитнеса. Пранаяма
Физиология пранаямы Термин "пранаяма" означает буквально "обуздание праны". На практике это связано с выполнением дыхательных упражнений, поэтому...
-
ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - Влияние физической культуры и спорта на организм человека
Физические нагрузки увеличивают число альвеол в легких, совершенствуя дыхательный аппарат и увеличивая его резервы. Установлено, что у спортсменов...
-
Проявление выносливости в различных видах двигательной деятельности зависит от многих факторов: биоэнергетических, функциональной и биохимической...
-
Для развития выносливости применяются разнообразные методы тренировки, которые можно разделить на несколько групп: непрерывные и интегральные, а также...
-
Соревнования по спортивной аэробике - Спортивная аэробика
Возрастной ценз участников соревнований по спортивной аэробике -- не моложе 18 лет, поэтому заниматься ею, как правило, начинают спортсмены, завершающие...
-
Оздоровительный бег и дыхание - Самостоятельные занятия оздоровительным бегом и ходьбой
Существует три направления выбора дозировки беговых нагрузок. Первое направление - "удовольствие - эффект". Во время физической работы в разных тканях...
-
Энергетическая характеристика физических упражнений - Спортивная физиология
Энергетическая стоимость служит важнейшей характеристикой упражнения. Для определения энергетической стоимости физического упражнения, используют два...
Кислородтранспортная система и выносливость, Система внешнего дыхания - Спортивная физиология