Дыхание при адаптации к физическим нагрузкам

1) аэробное устранение  анаэробного метаболизма («истинный кислородный долг»); увеличенное потребление кислорода мышцей сердца и дыхательной мускулатурой (до восстановления исходной частоты пульса и дыхания);

2. увеличенное потребление кислорода тканями в зависимости от временного повышения температуры и содержания в них катехоламинов;
3. пополнение кислородом миоглобина.

Размер кислородного долга по окончании работы зависит от величины усилия и тренированности обследуемого. При максимальной нагрузке длительностью 1—2 мин у нетренированного человека может образоваться кислородный долг в 3~5 л, у спортсмена высокой квалификации - 15 л и более. Максимум кислородного долга является мерой так называемой анаэробной мощности. Кислородный долг характеризует общую емкость анаэробных процессов, т. е. суммарное количество работы, совершаемое при максимальном усилии.

Доля анаэробной энергопродукции отражается в концентрации молочной кислоты в крови. Молочная кислота образуется непосредственно в мышцах во время нагрузки, однако необходимо некоторое время, пока она диффундирует в кровь. Поэтому наибольшая концентрация молочной кислоты в крови обычно наблюдается на 3-9-й минуте восстановительного периода. Наличие молочной кислоты снижает рН крови. После выполнения тяжелых нагрузок наблюдаются снижение рН до 7,0.

У людей 20—40 лет со средней физической подготовленностью она колеблется в пределах от 11 до 14 ммоль/л. У детей и пожилых людей она обычно ниже. В результате тренировок концентрация молочной кислоты при стандартной (одинаковой) нагрузке повышается меньше. Однако у высокотренированных спортсменов после максимальной (особенно соревновательной) физической нагрузки молочная кислота иногда превышает 20 ммоль/л. В состоянии мышечного покоя концентрация молочной кислоты в артериальной крови колеблется в пределах 0,33-1,1 ммоль/л. У спортсменов в связи с адаптацией кардиореспираторной системы к физическим нагрузкам дефицит кислорода в начале работы меньше.

 

 

 

 

1.4 Порог анаэробного обмена (ПАНО).

Для аэробного окисления субстрата до воды и углекислого газа при физической нагрузке необходимы следующие условия: 1) достаточная плотность митохондрий в мышечных волокнах сократительных единиц, которая позволяет удовлетворять требованиям ресинтеза АТФ аэробным путем; 2) промежуточные продукты обмена и ферменты, не лимитирующие скорость метаболических реакций в цикле Кребса при данной нагрузке; 3) достаточная доставка кислорода к цели транспортом электронов в митохондриях (К. Wasserman, В. Whipp, 1975).

Если аэробная деструкция субстрата лимитируется одним или несколькими из этих факторов, начинается анаэробный метаболизм, который поддерживает необходимую скорость продукции АТФ. Момент включения механизмов анаэробной энергопродукции при мышечной нагрузке зависит от разных обстоятельств, среди которых главное место занимает физическая подготовленность (тренированность) индивидуума. Так, мощность нагрузки при работе с возрастающей интенсивностью, когда анаэробные процессы начинают улавливаться лабораторными методами, обозначается как порог анаэробного обмена (ПАНО). Она выражается в единицах мощности работы (Вт) или в процентах потребления кислорода от максимума аэробной мощности.

Квалифицированные спортсмены могут выполнять нагрузки выше ПАНО (аэробный порог) без существенного дальнейшего прироста молочной кислоты.

ПАНО (анаэробный порог) обозначается как начало заметного отклонения концентрации молочной кислоты, показателей внешнего дыхания, кислотноосновного состояния (ЧСС) крови, свидетельствующих о коренной перестройке регуляторных функций и энергообеспечения мышечной деятельности.

Исследования изменений биохимических и газометрических показателей у спортсменов во время ступенеобразно повышающейся нагрузки (PWCl70,   тредбан и др.) выделяют три фазы (табл. 1).

В таблице показаны трехфазный характер изменений концентрации молочной кислоты, доминирующие источники энергии и рекрутированные мышечные волокна в каждой фазе аэробно-анаэробного перехода.

В первой фазе по мере возрастания нагрузки увеличивается утилизация кислорода в работающих мышцах. При интенсивной нагрузке концентрация молочной кислоты начинает незначительно увеличиваться, поэтому первую фазу можно обозначить как аэробную.

Во второй фазе при повышении нагрузки до 40-65% от МПК и ЧСС до 150-170 уд/мин потребление кислорода и ЧСС продолжают линейно расти, увеличивается вентиляция легких. Эту фазу можно обозначить как период изокапнического буферирования с достаточно эффективной респираторной конденсацией.

 

 

                                  Таблица 1

Гипотетическая модель аэробно-анаэробного перехода

 

Показатель	Аэробный порог		Анаэробный порог
	(ПАНО,)		(ПАНО2)
	I фаза	II фаза	III фаза
Доминирующие пути
метаболизма	Аэробный		Анаэробный
Доминирующий субстрат	Жиры         Углеводы		Углеводы
Доминирующие мышеч-
ные волокна	I                  I, Па		I, II а, П b
Относительная интен-
сивность нагрузки (%)	40-60		65-90
Частота сердечных
сокращений (ЧСС)	130-150		160-180
Концентрация лактата
(ммоль/л)	2		4

 

В третьей фазе, при дальнейшем возрастании мощности нагрузки (65-85% от МПК), начинается усиленное выделение молочной кислоты, концентрация ее в среднем превышает 4 ммоль/л, что приводит к заметному снижению рН крови и концентрации гидрогенкарбонатных ионов.

Значение границ аэробно-анаэробного перехода зависит от специализации (вида спорта) и тренированности спортсмена.

Исследования показывают, что у нетренированных людей порог аэробного обмена находится на уровне 40—45%, у тренированных — 55-60%, у спортсменов экстракласса, тренирующихся в циклических видах спорта (марафонский бег, лыжные гонки и др.), - около 70% от максимума потребления кислорода (С.С. Williams etal., 1967). Практически это означает, что спортсмен, имеющий более высокий ПАНО2, может поддерживать на дистанции более высокий темп без значительного накопления в организме продуктов анаэробного обмена (молочная кислота и другие метаболиты).

Максимальное потребление кислорода (МПК) и уровень ПАНО зависят от режима тренировок. Эти два параметра могут изменяться независимо друг от друга и обнаруживают большую индивидуальную вариабельность.

 

1.5. Адаптация  системы дыхания к физическим  нагрузкам.

 

Направленность адаптивных изменений  в системе дыхания в самом общем виде может быть сведена к поиску наиболее совершенных форм регуляции при мышечной работе.  Этот поиск завершается высокой экономичностью при малоинтенсивной работе, обеспечиваемой аэробными (кислородными) источниками энергии.

Дыхание в условиях относительного мышечного покоя у подавляющей части детей школьного возраста несет на себе «издержки цивилизации» - длительное сидение за столом ограничивает подвижность грудной клетки. Дыхание становится поверхностным, неглубоким. Оздоровительная, физиологическая ценность такого дыхания невелика. Положение ухудшается когда ребенок дышит ртом. Нос в этом случае не выполняет бактерицидной функции. Воздух не очищается от пылевых частиц, а при низкой температуре и не согревается. Цепь последующих событий замыкает порочный круг: воспалительные процессы в носоглотке делают дыхание через нос не возможным или чрезвычайно затрудненным.

Дети школьного возраста практически не чего не знают о так называемом полном дыхании.  Представление о глубоком дыхании через нос – это только начальный этап освоения полного дыхания. В полном дыхании вентилируются как самые нижние отделы легких, так и верхушки легких. Живот в начале вдоха втягивается, поджимая диафрагму и обеспечивая заполнение верхушки легких.

Глубокий вдох и следующий за ним полный выдох повышают эффективность вентиляции легких, приводят к увеличению утилизации кислорода из выдыхаемого воздуха. Для полноценного использования резервов внешнего дыхания необходимы специальные упражнения, объединяемые в комплексе дыхательной гимнастики. Учить детей и подростков правильному полному дыханию – это насущная потребность, необходимое условие   сохранения здоровья, расширения возможностей адаптации к физическим нагрузкам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Исследование параметров внешнего дыхания  в покое,  и  после выполнения бега с максимальной скоростью на 100  м в группе мальчиков и девочек 15 лет.

 

         Протокол исследования

 

№	Фамилия Имя	В покое		После бега на 100 м
		ЧД	Проба Штанге (с)	ЧД	Проба Штанге (с)
1	Баженова Валя	19	32	28	28
2	Глушкова Вика	17	31	24	28
3	Данилов Миша	16	60	25	25
4	Ермакова Даша	14	50	32	20
5	Иванов Вадим	15	55	25	50
6	Каландина Наташа	15	60	25	35
7	Смольников Вадим	16	76	25	43
8	Смышляева Женя	16	49	33	20
9	Тамшов Андрей	15	68	23	50
10	Ширинкина Настя	17	53	28	40

 

 

 Определение ЧД (количество дыханий в 1 мин) производилось по движению грудной клетки. Средняя частота дыхания составила 15 – 19 в 1 мин, что соответствует норме здоровых людей. После нагрузки ЧД возросла в среднем на 10 уд /  мин.

 

Проба Штанге дает некоторое представление о способности организма противостоять недостатку кислорода. В период задержки дыхания организм использует свои небольшие кислородные «запасы». Измеряется максимальное время задержки дыхания после глубокого вдоха. При этом рот должен быть закрыт и нос зажат пальцами.  Здоровые люди задерживают дыхание в среднем на 40 – 50 с; спортсмены высокой квалификации – до 5 мин,  а спортсменки  - от 1,5 до 2,5 мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

Детская спортивная медицина. Под ред. С. Б. Тихвинского, С. В. Хрущева. М., Медицина, 1980, 440 с., ил.

 

Дубровский В. И. Спортивная физиология: учеб. для сред. И высш. учеб. заведений по физ. Культуре /  В. И. Дубровский. – М.: Гуманитар. Изд. центр ВЛАДОС, 2005. – 462. : ил. – (Учебник для вузов).

 

Физиология мышечной деятельности: Учеб. для ин-тов физ. культ. / Под ред. Я. М. Коца. – М.: Физкультура и спорт, 1982. -347 с.. ил.

 

Фомин Н.А. Физиология человека: Учеб пособие для студентов фак. физ. культуры пед. ин- тов. – 2-е изд., перераб. –М.: Просвещение, 1992. – 351 с.