Энергозатраты при физических нагрузках разной интенсивности

Известно, что чем больше мышечная работа, тем сильнее возрастает расход энергии. В ла­бо­ра­тор­ных условиях в опы­тах с ра­бо­той на велоэргометре при точно определенной величине мышечной работы и точ­но измеренном сопротивлении вращению педалей была установлена прямая (линейная) зависимость расхода энергии от мощности работы, регистрируемой в ки­лог­рам­мо­мет­рах или ваттах. Вместе с тем было выявлено, что не вся энергия, расходуемая человеком при совершении механической работы, используется непосредственно на эту работу, ибо большая часть энергии теряется в ви­де тепла. Известно, что отношение энергии, полезно затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии называется коэф­фициентом полезного действия (КПД).

Считается, что наибольший КПД человека при привычной для него работе не превышает 0,30–0,35. Следовательно, при самом экономном расходе энергии в про­цес­се работы общие энергетические затраты организма минимум в три раза превышают затраты на совершение работы. Чаще же КПД равен 0,20–0,25, так как нетренированный человек тратит на ту же работу больше энергии, чем тренированный. Так, экспериментально установлено, что при одной и той же скорости передвижения разница в рас­хо­де энергии между тренированным спортсменом и но­вич­ком может достигать 25–30%.

С ори­ен­та­цией на мощность и рас­ход энергии установлены четыре зоны относительной мощности в цик­ли­чес­ких видах спорта. Это зоны максимальной, субмаксимальной, большой и уме­рен­ной мощности. Эти зоны предполагают деление множества различных дистанций на четыре группы: короткие, средние, длинные и сверхдлин­ные.

В чем же суть разделения физических упражнений по зонам относительной мощности и как это группирование дистанций связано с энер­го­зат­ра­та­ми при физических нагрузках разной интенсивности?

Во-пер­вых, мощность работы прямо зависит от ее интенсивности. Во‑вторых, высвобождение и рас­ход энергии преодоления дистанций, входящих в раз­лич­ные зоны мощности, имеют существенно различающиеся физиологические характеристики.

Зона максимальной мощности. В ее пределах может выполняться работа, требующая предельно быстрых движений. Ни при какой другой работе не высвобождается столько энергии. Кислородный запрос в еди­ни­цу времени самый большой, потребление организмом кислорода незначительно. Работа мышц совершается почти полностью за счет бескислородного (анаэробного) распада веществ. Практически весь кислородный запрос организма удовлетворяется уже после работы, т. е. зап­рос во время работы почти равен кислородному долгу. Дыхание незначительно: на протяжении тех 10–20 с, в те­че­ние которых совершается работа, спортсмен либо не дышит, либо делает несколько коротких вдохов. Зато после финиша дыхание его еще долго усилено: в это время погашается кислородный долг. Из-за кратковременности работы кровообращение не успевает усилиться, частота же сердечных сокращений значительно возрастает к кон­цу работы. Однако минутный объем крови увеличивается ненамного, потому что не успевает вырасти систолический объем сердца.

Зона субмаксимальной мощности. В мыш­цах протекают не только анаэробные процессы, но и про­цес­сы аэробного окисления, доля которого увеличивается к кон­цу работы из-за постепенного усиления кровообращения. Интенсивность дыхания также все время возрастает до самого конца работы. Процессы аэробного окисления хотя и воз­рас­та­ют на протяжении работы, все же отстают от процессов бескислородного распада. Все время прогрессирует кислородная задолженность. Кислородный долг к кон­цу работы больше, чем при максимальной мощности. В кро­ви происходят большие химические сдвиги.

К кон­цу работы в зо­не субмаксимальной мощности резко усиливаются дыхание и кро­во­об­ра­ще­ние, возникают большой кислородный долг и вы­ра­жен­ные сдвиги в кис­лот­но-ще­лоч­ном и вод­но-со­ле­вом равновесии крови. Возможно повышение температуры крови на 1–2 градуса, что может влиять на состояние нервных центров.

Зона большой мощности. Интенсивность дыхания и кро­во­об­ра­ще­ния успевает уже в пер­вые минуты работы возрасти до очень больших величин, которые сохраняются до конца работы. Возможности аэробного окисления более высоки, однако они все же отстают от анаэробных процессов. Сравнительно большой уровень потребления кислорода несколько отстает от кислородного запроса организма, поэтому накопление кислородного долга все же происходит. К кон­цу работы он бывает значителен. Значительны и сдви­ги в хи­миз­ме крови и мо­чи.

Зона умеренной мощности. Это уже сверхдлинные дистанции. Работа умеренной мощности характеризуется устойчивым состоянием, с чем связано усиление дыхания и кро­во­об­ра­ще­ния пропорционально интенсивности работы и от­сутствие накопления продуктов анаэробного распада. При многочасовой работе наблюдается значительный общий расход энергии, что уменьшает углеводные ресурсы организма.

Итак, в ре­зуль­та­те повторных нагрузок определенной мощности на тренировочных занятиях организм адаптируется к со­от­ветству­ющей работе благодаря совершенствованию физиологических и би­охи­ми­чес­ких процессов, особенностей функционирования систем организма. Повышается КПД при выполнении работы определенной мощности, повышается тренированность, растут спортивные результаты.