Физиологические основы тренировки лошадей

Физиологические основы тренировки лошадей

Введение

 Под тренингом понимают систематическую работу лошадей различными аллюрами, различной интенсивности и продолжительности в целях подготовки их к максимально напряженным испытаниям, позволяющим выявить наследственно обусловленные интерьерные качества, имеющие важное значение для племенной работы и совершенствовании конских пород.

Физиологическая сущность тренинга заключается в расширении функциональных возможностей организма, в выработке полезных, строго координированных двигательных рефлексов, синхронности ритмов дыхания и движения. В процессе тренинга происходит приспособление мышечной, дыхательной, сердечно-сосудистой, выделительной и других систем организма лошади к выполнению необходимых функций при выполнении максимальных физических нагрузок и в проявлении высокой работоспособности в процессе испытаний.

Правильно организованный тренинг ведет к всестороннему  физиологическому развитию  всех систем организма и созданию желательного типа лошади. Тренинг, систематически проводимый из поколения в поколение, - это не только  один из видов  направленного действия на организм отдельной лошади, но и путь к  совершенствованию породы.

Все процессы, происходящие в организме животного, в том  числе его связь с внешней  средой, регулируются нервной системой. Функциональная деятельность организма и его взаимодействие с внешней средой слагаются из различных сложных рефлекторных актов, которые координируются временными связями, возникающими в высших отделах центральной нервной системы.

Роль центральной  нервной системы, ее основных процессов  — возбуждения и торможения —  не ограничивается только анализом и  синтезом отношений организма с  внешней средой. Не менее важно  ее значение в регулировании внутренних процессов в организме. Если при  воздействии извне внутренние реакции  организма, координируемые корой головного  мозга, характеризуются усилением  или понижением обмена веществ, кровообращения или дыхания, то внешние — изменением мышечной деятельности. Это наиболее универсальная и важная функция  живого организма возможна лишь при  наличии определенной энергии.

Энергетическое  обеспечение мышечной деятельности

Снабжение сокращающихся  мышц энергией происходит при химических превращениях, идущих без участия  кислорода,— анаэробный гликолиз —  и при участии его — окислительное  аэробное фосфорилирование. Кислород требуется не только для аэробного фосфорилирования, но и для частичного окисления молочной кислоты (лактата) — конечного продукта анаэробного расщепления гликогена.

Наибольшее значение имеет окислительное фосфорилирование, так как оно позволяет более эффективно использовать энергию химических превращений в мышцах и тканях. Анаэробные процессы энергообразования включаются при недостатке кислорода как вспомогательный механизм. Таким образом, функция кислородного обмена заключается в образовании энергии, необходимой для различного рода физиологических процессов, в том числе в сократительной деятельности мышц.

Основные химические реакции энергетических процессов  происходят в особой части клеток митохондриях, куда поступает кислород. В митохондриях клеток образуется аденозинтрифосфорная кислота – АТФ, являющаяся универсальной формой накопления энергии в ее фосфорных связях. Трансформация химических реакций с участием АТФ в механическую работу осуществляется сократительным белковым материалом мышц — актином и миозином. Сложная белковая структура актомиозин под влиянием АТФ способна сокращаться, а последняя при этом распадается до АДФ и АМФ (аденозиндифосфорная и аденозинмонофосфорная кислоты). Запасы АТФ в мышечной ткани ограничены, поэтому для выполнения значительной мышечной работы требуется постоянное восполнение запасов этого соединения.

Восстановление  АТФ происходит как за счет макроэргических  соединений, содержащихся в мышце  – креатинфосфат, и за счет макроэргических соединений, образующихся в ней в процессе мышечной деятельности. Креатинфосфат имеет большое значение в процессах мышечного сокращения, играя роль энергетического депо. При этом его депонирующая способность энергии выше, чем у АТФ. Однако креатинфосфат не реагирует с сократительным веществом мышц актомиозином, а вступает в реакцию лишь с АДФ. Эта реакция протекает чрезвычайно быстро, и она характерна для кратковременных интенсивных физических нагрузок.

Ресинтез АТФ за счет макроэргических фосфорных соединений, образующихся в процессе мышечной деятельности, может осуществляться путем гликолитического и дыхательного фосфорилирования. Гликолитическое фосфорилирование, подобно креатинкиназной реакции,— анаэробный путь ресинтеза АТФ. В связи с тем, что углеводные запасы организма, особенно у верховых лошадей, достаточно велики, гликолиз может обеспечивать ресинтез АТФ длительное время. Ресинтез АТФ гликолитическим фосфорилированием является преобладающим при мышечных нагрузках максимальной интенсивности, когда появляется резкое несоответствие между сильно возросшей потребностью организма в кислороде и ограниченными возможностями ее удовлетворения. Конечный продукт анаэробного распада углеводов — молочная кислота.

При максимальной активности мышц образуется избыток молочной кислоты, диффундирующей в кровь. После максимальной работы, например после быстрой скачки или бега, наблюдаются учащенное дыхание и усиленное по сравнению с состоянием покоя потребление кислорода. Повышенное количество кислорода, потребляемое в восстановительном периоде, называется кислородным долгом и расходуется на окисление в тканях печени и сердца некоторой части избытка молочной кислоты (до 1/4), образовавшегося в период максимальной мышечной активности. Остальная часть избытка молочной кислоты, накопившаяся в крови при быстром беге, снова превращается в печени в гликоген.

Важную роль в  мышечной энергетике играют процессы окисления пировиноградной кислоты, являющейся предшественником молочной кислоты при анаэробном фосфорилировании. Большая часть пировиноградной кислоты является основой для аэробного расщепления углеводов и других окислительных реакций.

Обязательное условие  аэробного окисления — хорошее  снабжение организма кислородом. Такой путь ресинтеза АТФ характерен для нагрузок средней и умеренной интенсивности, когда потребность организма в кислороде может полностью удовлетворяться.

Большая часть аэробных окислительных превращений идет на обеспечение двигательной деятельности. При мышечной работе уровень потребления  организмом кислорода возрастает во много раз. Скелетные мышцы при  напряженной работе могут увеличивать  потребление кислорода в 100 раз. Следовательно, доставка; необходимого количества кислорода  для обменных процессов в мышцах является решающим условием, обеспечивающим двигательную деятельность организма  лошади.

В процессе энергетического  обмена происходит потребление организмом кислорода и выделение углекислоты. Важное значение имеет соотношение  выделенная углекислота : потребляемый кислород — так называемый дыхательный коэффициент, определенным образом отражающий характер обмена веществ. Дыхательный коэффициент имеет сложную динамику и во время работы претерпевает изменения. У лошадей при движении шагом он колеблется в пределах единицы, а при более интенсивном движении уменьшается вследствие истощения углеводов и постепенного вовлечения в обмен белков и жиров. Таким образом, дыхательный коэффициент указывает, какое энергетическое вещество окисляется. При окислении углеводов он равен единице, при окислении белков — 0,8, жиров — 0,7.

По количеству потребленного  кислорода при определенном дыхательном  коэффициенте можно рассчитать затраты  калорий, необходимых для обеспечения  той или иной работы.

Минимальный уровень  обмена веществ при полном мышечном покое называется основным обменом. У лошадей основной обмен неодинаков и зависит от возраста, массы, породы и других факторов. Зная данные основного обмена и затраты при движении, можно определить общее количество энергии, расходуемой лошадью на разных аллюрах при прохождении той или иной дистанции.

Затраты энергии  при движении шагом у лошадей  составляют 0,58—0,71 ккал на 1 кг/км. При  переходе на движение рысью повышается расход энергии в единицу времени  примерно в 2 раза, то есть пропорционально  увеличению скорости движения. В то же время при расчете на единицу  пути эти изменения незначительны.

Следует отметить, что величина потребления кислорода  характеризует уровень окислительно-восстановительных процессов в организме, а мерой участия процессов анаэробного образования энергии при мышечной деятельности является кислородный долг. Сумма этих величин, то есть потребления кислорода во время работы и кислородного долга, составляет уровень кислородного запроса и является показателем энергозатрат организма.

Двигательная гипоксия и  механизмы адаптации к ней

Двигательная гипоксия (кислородная  недостаточность), развивающаяся при  напряженной мышечной деятельности, в результате которой организм неспособен полностью обеспечить кислородом участвующие  и не участвующие в этой деятельности тканевые структуры, является величиной  непостоянной. При тренировке лошадей  степень двигательной гипоксии может  быть целенаправленно изменена, а следовательно, есть возможность управления этим процессом. Последнее позволяет использовать двигательную гипоксию как естественный раздражитель, стимулирующий изменения в организме, ведущие к расширению функциональных возможностей и повышению работоспособности животных.

Повышенная потребность  в кислороде при работе из-за увеличенного расхода энергии в первую очередь  удовлетворяется за счет изменения  функции внешнего дыхания, которая направлена на поддержание постоянного уровня напряжения кислорода в альвеолярном воздухе и артериальной крови.

К показателям деятельности дыхательной системы относятся  частота и глубина дыхания. Они  определяют величину минутного объема легочной вентиляции, которая зависит  от вида мышечной деятельности и от ее интенсивности.

В 60-е годы были получены данные о величине легочной вентиляции у  лошадей при интенсивной нагрузке. Если в состоянии покоя минутный объем дыхания составляет 60—100 л, то во время резвой рыси (10,8 м/с) или  галопа (11,7 м/с) он может превышать 2000 л. Значительное повышение легочной вентиляции соответственно сопровождается ростом потребления кислорода в 50—60 раз по сравнению с данными  в состоянии покоя.

Вследствие несоответствия между кислородным запросом и  фактическим потреблением кислорода  в процессе интенсивной мышечной деятельности образуется кислородный  долг, величина которого может являться определенным показателем развития двигательной гипоксии. Однако кислородный  долг ввиду преимущественной связи  с анаэробным энергообразованием не может в полной мере характеризовать уровень двигательной гипоксии. Она зависит также от развития кислородтранспортных систем и возможностей окислительно-восстановительного метаболизма клеточных и тканевых структур.

Исследование реакции  на мышечную нагрузку систем дыхания, кровообращения, крови, а также характера  тканевого метаболизма позволяет  получить более полное представление как о развитии кислородной недостаточности, так и об адаптационных возможностях организма.

При интенсивных мышечных напряжениях у лошадей происходят значительные изменения в крови: повышается количество эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина. Увеличение эритроцитов  при мышечной работе ведет к повышению «дыхательной» поверхности крови, а значит, и ее кислородтранспортной функции. При этом большую работоспособность проявляли лошади с наиболее выраженным увеличением эритроцитов.

Сдвиги показателей крови  зависят от интенсивности мышечной нагрузки и наиболее выражены при  пробегах и скачках, а не при дозированной работе средней мощности. Интенсивная  мышечная нагрузка, сопровождающаяся развитием кислородной недостаточности, вызывает значительные изменения эритропоэтической (образование эритроцитов) и эритрорезервной (выход эритроцитов из депо) функции.

Наряду с отмеченными  изменениями под влиянием работы мышц установлены также различные  сдвиги физико-химических показателей  крови лошадей — резервной  щелочности, содержания сахара, фосфора, белковых фракций.

Во время мышечной деятельности сердечно-сосудистая система обеспечивает необходимый кровоток. В системе кровообращения происходят сдвиги, соответствующие повышенному энергетическому обмену, в связи с чем изменения сердечной деятельности являются важнейшим элементом, определяющим перенос кислорода к тканям организма. Таким образом, роль кровообращения в организме определяется возможностями удерживать количество кислорода, доставляемое за единицу времени артериальной кровью тканям на уровне, адекватном потреблению кислорода в данный момент.

Один из показателей функционального  состояния сердечно-сосудистой системы — изменение частоты пульса, которая отражает деятельность сердца и характеризует уровень адаптации организма. Тренированный организм имеет в покое меньшее число сердечных сокращений, чем нетренированный. Степень снижения частоты пульса, являющаяся результатом функциональных и морфологических изменений в организме, зависит от интенсивности мышечных нагрузок и длительности спортивной эксплуатации лошади.