LABORATORIUM NA STADIONIE
Sport dla współczesnej nauki jest niezwykłym poligonem badawczym. Trening i zawody sportowe stawiają organizmowi ludzkiemu najbardziej ekstremalne wymagania, które powinien spełnić.
Widz oglądający igrzyska olimpijskie oczekuje wspaniałego widowiska sportowego i zwycięstw reprezentantów swego kraju. Dodatkowy smak tej "uczcie" nadają rekordy, które, jak przy każdych zmaganiach turniejowych, powinny i tym razem paść. Rekordy świata, olimpijskie, kontynentów. One właśnie stanowią wymierny wyraz postępu i rozwoju danej dyscypliny, a trzeba przyznać, że współczesny sport obdarza nas nimi wyjątkowo hojnie. Kluczem do tych sukcesów jest trening, racjonalny wysiłek do perfekcji doprowadzony przez człowieka.
O wpływie ćwiczeń na kształtowanie sprawności fizycznej wiedziano od dawna. Do naszych czasów dotarły jednak tylko szczątkowe informacje o metodach treningowych stosowanych w starożytnym Egipcie, Grecji czy Rzymie. Niektóre z nich warto przypomnieć. Milon z Krotonu, żyjący na przełomie VI i V wieku p.n.e., wielokrotny zwycięzca igrzysk olimpijskich, pytyjskich, nemejskich i istmijskich, ćwiczył - jak głoszą stare źródła - biegi z młodym byczkiem na plecach. W miarę, jak byczek rósł, wzrastało też "obciążenie treningowe", a w efekcie siła i wytrzymałość Milona. Na rysunkach z kilku egipskich grobowców natomiast przedstawiono mężczyzn wykonujących ćwiczenia z workami z piaskiem.
Choć obserwacje i wskazania dotyczące zasad postępowania człowieka uprawiającego sport sięgają starożytnych czasów, przez długie wieki jego rozwój i zasady treningu niewiele się zmieniały. Sport służył jedynie rekreacji i rozrywce możnych tego świata i, mówiąc najprościej, nie traktowano go zbyt poważnie. Nawet na początku naszego wieku, kiedy wskrzeszono ideę igrzysk olimpijskich, uprawianie sportu pozostawało w sferze działalności hobbystycznej.
Współczesny sport narodził się w angielskich ośrodkach uniwersyteckich. Zawodnicy startujący w zawodach byli prawdziwymi amatorami, na co dzień pochłoniętymi różnorakimi szacownymi zajęciami, lub awanturnikami o nieposkromionym temperamencie. Sport nie tylko nie zapewniał utrzymania, ale często wymagał od sportowca klasy mistrzowskiej niemałych inwestycji finansowych. Nic więc dziwnego, że trening sportowy wyglądał wówczas inaczej niż obecnie. Wystarczy tylko wspomnieć, że początkowo do trenowania przystępowano na około 8-10 tygodni przed zawodami, później dopiero pojawiły się sugestie o potrzebie stosowania co najmniej pięcio-sześciomiesięcznego okresu przygotowawczego.
Wydolność fizyczna zawodników (wykres z lewej strony) i zawodniczek (z prawej) kadry narodowej Szwecji w wybranych konkurencjach i dyscyplinach oraz osób nie uprawiających sportu mierzona wielkością pochłaniania tlenu
Prawdziwy postęp i nowe rozumienie treningu narodziło się w latach dwudziestych naszego wieku w ślad za pierwszymi naukowymi doniesieniami o badaniach związanych ze sportem. Były to analizy zależności między siłą zawodnika podczas biegu a osiąganą przez niego szybkością. Autor badań, A. V. Hill wraz z niemieckim fizjologiem O. Meyerhofem otrzymał w 1922 roku Nagrodę Nobla za badania mechanizmów przemian energetycznych w mięśniach. W ten sposób pośrednio sport został nobilitowany w świecie nauki, która wkroczyła doń na dobre. Rozpoczęła się era badań sportowych.
Równolegle pojawiły się pierwsze teoretyczne opracowania doświadczeń praktyki sportowej. Były to opisy techniki (sposobu wykonania) w poszczególnych dyscyplinach sportu, próby usystematyzowania ćwiczeń stosowanych podczas treningu. Powstały także zalecenia dotyczące sposobu przygotowania do głównych zawodów, zarysowała się idea całorocznego treningu. Początkowo realizowano ją, uprawiając różne dyscypliny w odpowiednich porach roku: gimnastykę, narciarstwo czy łyżwiarstwo - zimą, lekkoatletykę i gry - latem. Trening taki zapewniał wielu zawodnikom mistrzostwo w kilku dyscyplinach. Przykładem może tu być Wacław Kuchar - w latach dwudziestych czołowy polski piłkarz, lekkoatleta, łyżwiarz, łucznik i tenisista. Ta koncepcja treningowa długo obowiązywała w praktyce sportowej; jeszcze po II wojnie światowej niektórzy biegacze narciarscy latem startowali i odnosili sukcesy w zawodach lekkoatletycznych.
Zasadnicze zmiany w nauce o sporcie nadeszły dopiero w drugiej połowie lat pięćdziesiątych. Coraz lepsze urządzenia i sprzęt, rosnąca wiedza o człowieku pozwalająca opracować nowe metody treningowe i kształtować tryb życia zawodników, zwiększenie funduszy państwowych i społecznych na działalność sportową, a przede wszystkim udział mediów w propagowaniu sportu uczyniły zeń jedną z ważnych dziedzin życia społecznego. Sport stał się ponadto terenem współzawodnictwa międzyustrojowego. Dzięki temu upowszechniło się przekonanie o potrzebie specjalnych badań pozwalających rozstrzygnąć, jak należy trenować, aby uzyskać lepsze wyniki.
Jednym z bodźców do naukowej analizy treningu sportowego było także wyznaczenie Meksyku na miejsce Igrzysk Olimpijskich w 1968 roku. Geoklimatyczne położenie tego miasta, które zbudowane zostało na wysokości około 2400 m n.p.m., stawiało przed człowiekiem, zmuszonym do ekstremalnego wysiłku, nieznane wymagania. Powstało więc pytanie, jak przygotować jego organizm do warunków, w jakich przyjdzie rozgrywać zawody.
Szczegółowe obserwacje sportowców trenujących w warunkach wysokogórskich ujawniły wiele zmian hormonalnych i metabolicznych, zachodzących w ich organizmach. Większość rozwija się dopiero po pewnym czasie i jest efektem raczej długotrwałej aklimatyzacji niż doraźnego przystosowania. Hipoksja, czyli niedotlenienie tkanek i narządów, powoduje na przykład zwiększone wydzielanie hormonu erytropoetyny, co prowadzi do wzrostu liczby krążących erytrocytów i poziomu hemoglobiny, pojemności tlenowej krwi, zwiększa też jej objętość.
Okazało się ponadto, że powyższe zmiany nie tylko pozwalają łagodniej znieść ekstremalne warunki górskie, ale zwiększają sprawność wysiłkową po zejściu na niziny i to niezależnie od charakteru uprawianej dyscypliny. Zaowocowało to hasłem "trening w górach, życie na nizinach". W wielu nizinnych krajach skonstruowano i wybudowano na terenach ośrodków sportowych "górskie domy", w których w części treningowej stworzono sztuczne warunki wysokogórskie. W takim właśnie domu prof. H. Rusko z Uniwersytetu w Jyväskylä przeprowadził badania czołówki fińskich sportowców uprawiających konkurencje wytrzymałościowe, potwierdzając zachodzenie korzystnych zmian adaptacyjnych organizmu, podobnych do wypracowywanych podczas treningu wysokogórskiego w naturze.
Tak rodzą się nowe teoretyczne podstawy treningu, powstają dość precyzyjne modele procesu treningowego, modele jego mechanizmów regulacyjnych ze wskazaniem elementów, których doskonalenie ma największe znaczenie dla istotnej poprawy wyników sportowca.
Skuteczność systematycznego wprowadzania zmian w metodyce trenowania widać choćby z porównania krzywych rozwoju mistrzostwa sportowego zawodników pochodzących z różnych okresów - lat pięćdziesiątych, siedemdziesiątych i dziewięćdziesiątych.
W momencie rozpoczynania treningu wyniki przyszłych mistrzów były zbliżone, lecz już w następnych latach zaczynały się znacznie różnicować - im późniejsza dekada tym szybszy rozwój zawodnika.
Równie wymowne są rezultaty uzyskiwane w podnoszeniu ciężarów. W okresie od 1920 roku do 1990 rekord świata w rwaniu, w kategorii superciężkiej, poprawiono o 116%, w podrzucie natomiast aż o 121.2%. Dla porównania - w tym samym czasie w biegu na 100 m mężczyzn rekord poprawiono jedynie o 7.4%. Tak duża dysproporcja ma swoje częściowe uzasadnienie w biologicznym rozwoju naszej populacji - człowiek biegał od zarania swej historii, był więc odpowiednio przygotowany do tej dyscypliny sportu. Podnoszenie ciężarów nie było natomiast jego ewolucyjnym przeznaczeniem, musiał dopiero wykształcić w sobie wymagane do tego umiejętności i cechy. W latach 1950-1990, kiedy formowały się przesłanki naukowej teorii treningu sportowego, poprawiono wyniki w rwaniu o 68%, w podrzucie zaś o 76.3%.
Badania procesu treningowego, niezależnie od ich wpływu na poziom uzyskiwanych wyników, pozwoliły lepiej poznać możliwości organizmu człowieka i precyzyjnie wybrać rodzaj oraz czas podejmowania określonych ćwiczeń. To właśnie dzięki zaangażowaniu nauki w sport wyznaczono tzw. okresy sensytywne w rozwoju osobniczym człowieka. Są to etapy rozwoju, podczas których dana cecha motoryczna, na przykład koordynacja ruchowa, jest szczególnie podatna na działanie bodźców zewnętrznych. Stwierdzono m.in., że koordynację ruchową najlepiej kształtować we wczesnym okresie życia człowieka, stąd największe sukcesy w nauczaniu różnych skomplikowanych ruchów można osiągnąć w pierwszych latach szkolnych.
Okresy największej podatności na kształtowanie poszczególnych cech motorycznych oraz krzywe ilustrujące tempo rozwoju wybranych układów i funkcji
Odkrycie to zmieniło metodykę treningu w wielu dyscyplinach sportu wymagających złożonej struktury ruchu. W praktyce oznaczało, że im wcześniej rozpoczniemy uczyć się różnych skomplikowanych ewolucji, także tych zbliżonych do stosowanych w wybranej specjalizacji, tym większe będą nasze osiągnięcia. Przegapienie określonego momentu w rozwoju dziecka najczęściej wyklucza uzyskanie wymaganej biegłości, precyzji i poziomu wykonywanych ćwiczeń w tzw. dyscyplinach o złożonej strukturze ruchu (gimnastyce, łyżwiarstwie figurowym, skokach do wody). Inaczej mówiąc, jeśli nie zaczniemy trenować jako małe dzieci, nigdy nie staniemy na medalowym podium. Dlatego właśnie w ostatnich latach mistrzyniami - w gimnastyce sportowej, akrobatycznej i artystycznej stają się coraz młodsze dziewczęta, najczęściej 13-16 -letnie, a siedemnastolatki przechodzą już na "sportową emeryturę".
Naukowe analizy ujawniły i inne wymagania dotyczące uprawiania poszczególnych dyscyplin sportowych. W przypadku gimnastyczek prawidłowe wykonywanie skomplikowanych ewolucji wchodzących do programów ich układów możliwe jest tylko przy małej masie zawodniczki. Stąd dzisiejsze gimnastyczki są dużo niższe i lżejsze niż ich koleżanki przed dziesięciu laty.
Każda dyscyplina sportowa rządzi się oczywiście swoimi, odmiennymi prawami. Współcześni czołowi siatkarze, koszykarze i lekkoatleci uprawiający rzuty mają średnio około 200 cm i ważą ponad 100 kg; biegacze na średnich dystansach mają wzrost w granicach 180 - 185 cm i masę ciała 60 - 65 kg, najlepszymi maratończykami są natomiast osoby około 170 cm i poniżej 60 kg.
Widać z tego, że sport wyczynowy jest bardzo elitarny. Mistrzostwo w poszczególnych dyscyplinach mogą osiągnąć tylko wybrani, spełniający odpowiednie warunki. Nawet oni różnią się sprawnością i drogami jej osiągania, stąd konieczność przygotowania indywidualnego programu treningowego dla każdego zawodnika. Narzędziami współczesnego trenera są precyzja i perfekcja ćwiczeń, liczba wykonywanych serii, powtórzeń określonego ćwiczenia, czasem charakter przerw między seriami, wielkość pokonywanego oporu, intensywność ćwiczenia, charakter pracy mięśni, liczba i czas trwania treningów w tygodniu. Okazało się także, iż po wielokrotnym powtarzaniu danego ćwiczenia organizm przyzwyczaja się do wysiłku, co oznacza, że po pewnym czasie każdy środek treningowy traci swoją moc oddziaływania i kształtowania sprawności; większość stosowanych systematycznie ćwiczeń staje się bodźcami podprogowymi.
Aby skutecznie rozwijać daną cechę np. szybkość, wytrzymałość, precyzję - trzeba ciągle wytrącać organizm z równowagi, w jakiej pozostaje, zmuszać go do walki. W wielu przypadkach, gdy dany zestaw ćwiczeń traci swą moc kształtującą, wystarczy zmienić ich formę, intensywność, kolejność zadań itp., czyli dokonać niewielkiego przetasowania ćwiczeń, aby odzyskały one swą wcześniejszą skuteczność. Wiadomo także, że poszczególne elementy bodźców treningowych - tj. forma ruchu, charakter obciążenia, wewnętrzna struktura cyklu treningowego - mają ograniczony zakres zmian, a ich układ nie jest obojętny dla uzyskanego rezultatu. Wynika z tego, że zajęcia stosowane podczas treningu trzeba stale modyfikować i różnicować, dostosowując je do indywidualnych wymagań zawodnika. Podstawowymi wyznacznikami tych zmian jest podatność danej osoby na stosowane ćwiczenie, faza osiągniętego rozwoju fizycznego i ogólny poziom sprawności.
I choć mistrzami będzie niewielu, na takich przesłankach i założeniach można opracowywać programy treningowe dla wszystkich - tych marzących o biciu rekordów świata i tych, którzy chcą jedynie poprawić swą sprawność, czy opóźnić postępujący jej spadek. Ogólne zasady metodyki treningu kondycyjnego i sprawnościowego, sformułowane dla sportu wyczynowego, wykorzystać można również w rehabilitacji, na przykład osób po zawale serca, szybciej przywracając ich normalnemu życiu.
Metody te sprawdzają się także w walce ze starzeniem się organizmu. Wymownego przykładu dostarczyły doświadczenia Billa Evansa, fizjologa opiekującego się zawodową drużyną hokeja na lodzie z Bostonu. Evans zainspirowany badaniami prowadzonymi z udziałem sportowców zorganizował zajęcia ruchowe dla osób w podeszłym wieku. Po 12 tygodniach pracy opartej na zasadach treningu sportowego wszyscy oni poprawili swą sprawność i poziom wydolności fizycznej. Sensację przyniosło także tomograficzne badanie mięśni uda przed i po treningu (12 tygodniowym) 68-letniego pacjenta o obniżonej sprawności fizycznej. Przekrój mięśni wzrósł o 16% (tracąc przy tym na objętości tłuszczu śródmięśniowego), a więc tyle, ile obserwuje się u osób dużo młodszych, poddanych podobnemu treningowi. Zwiekszyła się też siła i sprawność nóg. Nikt nie przypuszczał nawet, że nasze mięśnie tak długo zachowują swe zdolności adaptacyjne i są w stanie do tego stopnia zareagować na bodźce treningowe.
Równie interesujące wyniki uzyskał Lynn Goldberg. Zorganizował on zajęcia ruchowe dla osób starszych, wykorzystując elementy treningu ciężarowców oraz intensywny trening kondycyjny. Po 16 tygodniach ćwiczeń, poza ogólną poprawą sprawności fizycznej, stwierdził u swych podopiecznych spadek o 19% frakcji LDL cholesterolu (czyli tej "złej") i zwiększenie frakcji HDL, a więc korzystną zmianę w proporcjach lipoprotein.
Trudno przedstawić w tak krótkim szkicu wszystkie nie związane bezpośrednio z widowiskiem sportowym korzyści wynikajace z rozwoju badań nad sportem wyczynowym. Pozwolę sobie więc zaprezentować jeszcze dwa, moim zdaniem ciekawe przykłady. Przeprowadzaliśmy w naszym zakładzie testy diagnostyczne oceniające zdolność wysiłkową wioślarzy, czyli stopień przygotowania do zawodów, m.in. obserwując zapis EKG pracy serca podczas intensywnego treningu i w fazie odpoczynku (wykresy na stronie obok). U badanych zawodników nastąpiła zaskakująca adaptacja organizmu do wykonywanego wysiłku. W miarę trwania treningu i zbliżania się terminu zawodów czasy pełnej ewolucji serca, czyli pełnego cyklu skurczu, w trakcie ćwiczeń stawały się coraz bardziej zbliżone, podczas gdy w okresach spoczynku serce zdawało się szaleć. Także rytm skurczów serca innych sportowców uprawiających dyscypliny wytrzymałościowe w czasie wysiłku, zwłaszcza intensywnego, stawał się równomierny, natomiast w okresach spoczynku, przed pracą i po jej zakończeniu wyraźnie nieuporządkowany. Im lepsze wytrenowanie i wyższy poziom sportowy, tym częściej podczas spoczynku występowały nierytmiczne skurcze, a różnice między poszczególnymi skurczami były większe. Zjawisko to nasilało się w miarę zbliżania się okresu startowego i wzrostu zdolności wysiłkowej.
Wybrane fragmenty rejestru czasów trwania kolejnych pełnych cykli pracy serca zapisane podczas badania zawodnika
Trudno jest dzisiaj jednoznacznie zinterpretować te fakty. Prawdopodobnie taka niezwykła, zdawałoby się, reakcja układu krążenia wynika z jego przystosowania się do intensywnego i systematycznego wysiłku. Kiedy jednak obserwowana reakcja ma jeszcze charakter fizjologiczny, a kiedy zawiera już symptomy patologii? Kiedy nierytmiczność pracy serca w czasie spoczynku i jego regulacja podczas wysiłku fizycznego mogą być uznawane za wskaźnik wysokiego poziomu zdolności wysiłkowej danego sportowca, a kiedy stają się już sygnałem nakazującym zmniejszenie obciążenia treningowego? Pytania te pozostają jeszcze bez odpowiedzi. Ich znalezienie będzie zaś miało znaczenie nie tylko dla wyczynowców, ale i każdego człowieka. Kieruje to przyszłe poszukiwania ku analizie poszczególnych faz pracy serca, śledzeniu związków, jakie istnieją między obserwowanymi zjawiskami a poziomem osiągnięć sportowych i stanem zdrowia trenujących zawodników, a także ludzi nie uprawiających sportu.
Inne korzyści dla codziennego życia wynikły z badań naukowych poświęconych biegowi maratońskiemu. Jest to dyscyplina stawiająca bardzo wysokie wymagania układowi ruchu zawodnika. Aby przebiec dystans 42 195 metrów, trzeba wykonać około 30 tys. kroków. Maratony najczęściej przeprowadzane są na wyasfaltowanych szosach i ulicach. Podczas każdego kroku na but i stopę biegacza działa duża siła reakcji twardego podłoża. Rozkłada się ona nierównomiernie na poszczególne części podeszwy, największa działa na przednią jego część. Jak powinien być więc skonstruowany but, aby maratończyk mógł pokonać trasę, nie uszkadzając sobie stóp?
Zbadania tego problemu podjęli się pracownicy Laboratorium Biomechanicznego z uniwersytetu stanowego w Pensylwanii. Skonstruowali tzw. płytę ciśnieniową pozwalającą na obserwację rozkładu sił reakcji podłoża oddziałujących podczas biegu na stopę zawodnika. Stwierdzili, że przy średniej długości kroku maksimum sił przypada na okolicę wielkiego palucha i dochodzi do 250-300 kg. Metodą kolejnych przybliżeń rozszerzyli więc zelówkę buta i odpowiednio ją utwardzili, uzyskując racjonalne rozłożenie sił działających na stopę w momencie jej kontaktu z podłożem. W ten sposób istotnie zmniejszyli przeciążenie czynnościowe stopy w okolicach palucha, a tym samym i prawdopodobieństwo kontuzji, zwiększając komfort treningu biegaczy. Podobne badania pozwoliły opracować uniwersalne ergonomiczne obuwie treningowe (tzw. adidasy) oraz specjalne obuwie do wybranych konkurencji i dyscyplin.
Doświadczenia zebrane podczas badań nad obuwiem sportowym zainspirowały pracowników wspomnianego laboratorium do prac na rzecz zupełnie innego adresata - chorych na cukrzycę. Już dawniej stwierdzono, że u osób tych nawet przy niewielkich przeciążeniach pojawiają się bardzo często ranki lub ropnie w okolicach palucha. Cukrzyca utrudnia proces gojenia się, toteż nawet najmniejsza ranka może doprowadzić do zakażenia, gangreny i w konsekwencji amputacji. W samych Stanach Zjednoczonych w grupie 11 mln cukrzyków co roku dokonuje się około 50 tys. amputacji kończyn. Po wielu latach prób i stosowania takiej samej metody, jak podczas projektowania obuwia treningowego dla sportowców, opracowano program komputerowy pozwalający na przygotowanie indywidualnego modelu buta, umożliwiającego choremu bezpieczne poruszanie się.
Na ostatnim, II Kongresie MKOl D. Mertens z Uniwersytetu w Toronto przedstawił wyniki niezwykłego sportowego wydarzenia, a jednocześnie unikalnego eksperymentu naukowego. Jego bohaterką była 44 letnia zawodniczka, która przebiegła 7250 km (!) przez 112 dni. Największą sensacją okazał się nie tyle pokonany dystans i czas trwania tak ogromnego wysiłku, ale powrót organizmu do całkowitej normy funkcjonalnej. Nastąpił on bowiem po 5 dniach od zakończenia morderczego biegu trwającego przecież prawie 4 miesiące. Tego, że aż tak ogromne są zdolności adaptacyjne człowieka do znoszenia wysiłku fizycznego, nie ujawniłyby żadne doświadczenie laboratoryjne.
Nie tylko więc sport czerpie z nauki, ale jak wynika z ostatnich 50 lat jej historii i nauka czerpie ze sportu, znajdując w nim zupełnie wyjątkowy "poligon" badawczy. Tylko w sporcie, podczas treningu oraz zawodów mamy do czynienia z taką rzetelnością wykonywania kolejnych ćwiczeń, z taką chęcią poznania dróg prowadzących do sukcesu. Tylko tu można spotkać się z tak silną motywacją do intensywnej pracy trwającej nie dni, a miesiące, czy nawet kilkanaście lat. Pozwala to na wieloletnie obserwacje zmian potreningowych zachodzących w budowie i funkcjach poszczególnych układów oraz sprawności ćwiczącego zawodnika. W taki to sposób sport spłaca długi zaciągane od społeczeństwa, przyciągając do siebie dzisiaj już nie tylko możnych, ale i mądrych tego świata.
FIZJOLOGICZNY KALEJDOSKOP
* Wydolność fizyczna jest miarą sprawności naszego organizmu. Określa się ją jako zdolność organizmu do podejmowania intensywnych i długotrwałych wysiłków fizycznych wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych, bez szybko narastającego zmęczenia i związanych z nim zmian w środowisku wewnętrznym organizmu. Za miarę wydolności przyjmuje się poziom maksymalnego zużycia tlenu - VO2 max, czyli ilość tlenu (w mililitrach) pochłoniętego w ciągu 1 minuty na 1 kg masy ciała, co niesie pośrednią informację dotyczącą sprawności układu krążenia i przemiany materii. Im większe jest zużycie tlenu, tym organizm jest bardziej sprawny. Wartość VO2 max zależy od wieku, płci i aktywności fizycznej. U kobiet jest niższy o około 20-30% niż u mężczyzn. Ci ostatni jako 22-letni studenci wykazują średnio zdoność pochłaniania tlenu w granicach 38-42 ml/kg/min, wytrenowani biegacze zaś - 75-80 ml/kg/min.
* Największa względna zdolność pochłaniania tlenu cechuje biegaczy na nartach i to zarówno kobiety jak mężczyzn, wysokie jej wartości uzyskują także długodystansowcy i zawodnicy uprawiający biegi na orientację (patrz poniżej); najwyższe dotychczas rezultaty zanotowano u mistrzów biegów narciarskich - 94 ml/kg/min u Norwega i 74 ml/kg/min u Rosjanki.
Racjonalny trening może zwiększyć indywidualne VO2 max o około 30%.
* Wzrost stężenia mleczanu w mięśniach osoby niewytrenowanej następuje po przekroczeniu granicy intensywności pracy zużywającej 50-60% indywidualnego VO2 max, u wytrenowanej dopiero po przekroczeniu 70-80% VO2 max.
* Zasoby węglowodanów w tkankach średnio wytrenowanego człowieka dochodzą do równowartości 2000 kcal. Pozwalają one na pokonanie biegiem dystansu około 30 km. W zasobach tłuszczu zgromadzona jest energia zbliżona do 70 000 kcal. Teoretycznie umożliwia ona przebiegnięcie dystansu ponad 1000 km.
* Wielkość wentylacji płuc jest skorelowana z masą i wzrostem. U osób dużych i średnio wytrenowanych przekracza często 100 l/min. W indywidualnych przypadkach wioślarzy i biegaczy przekracza 200 l/min.
* O tym, jak intensywny będzie podjęty przez nas wysiłek, decyduje proces przemiany materii (z udziałem lub bez udziału tlenu), który wybiorą nasze mięśnie. Ścieżka beztlenowa zużywa 19 razy więcej substratów energetycznych na wykonanie określonej pracy niż droga z wykorzystaniem tlenu. Jest więc bardziej kosztowna, ale pozwala szybciej uzyskać energię (w ciągu sekundy 12 razy więcej energii).
TŁUŚCIOCHY I CHUDZIELCY
Beztłuszczowa masa ciała (LBM), czyli masa bez tkanki tłuszczowej podskórnej i zawartej w mięśniach oraz narządach wewnętrznych, stanowi wielkość odniesienia przy ocenie, w jakim stopniu mierzone wskaźniki fizjologiczne i sprawnościowe mieszczą się w granicach normy lub od niej odbiegają. LBM, informując pośrednio o ogólnej masie tkanki mięśniowej, jest też wskaźnikiem jej zmian w różnych okresach treningowych. W populacji osób nie trenujących LBM stanowi:
* młodzież męska - 85% masy ciała (tłuszcz 15%),
* młodzież żeńska - 77% masy ciała.
W rozbiciu na grupy wiekowe przedstawia się to następująco:
Grupa wiekowa % tłuszczu
(lata) mężczyźni kobiety
15 - 19 lat 13 - 16 20 - 24
20 - 29 15 - 20 22 - 25
30 - 39 18 - 26 24 - 30
40 - 49 23 - 29 27 - 33
50 - 59 26 - 33 30 - 36
60 - 69 29 - 33 30 - 36
U osób trenujących wewnętrzna relacja beztłuszczowej masy ciała do tłuszczu zależy w głównej mierze od uprawianej dyscypliny sportowej:
Dyscyplina % tłuszczu
mężczyźni kobiety
kulturystyka 5 - 8 6 - 12
gimnastyka 5 - 12 8 - 16
kolarstwo 5 - 11 8 - 15
biegi l.a 5 - 12 8 - 15
rzuty l.a 8 - 18 12 - 20
pływanie 6 - 12 10 - 18
siatkówka 5 - 12 10 - 18
ENERGETYKA WYSIŁKU
Wykonanie każdego ruchu wymaga dostarczenia mięśniom energii. Podstawowym związkiem - nośnikiem energii - jest adenozynotrifosforan (ATP), a uwalnia ją pęknięcie wewnętrznych wiązań fosforanowych cząsteczki. Zapasy ATP w mięśniach są bardzo niewielkie i wyczerpują się po 5 sekundach ich pracy. Dłuższa praca wymaga natychmiastowego dostosowywania szybkości resyntezy ATP do szybkości jej rozpadu. Intensywny wysiłek, np. bieg sprinterski, trwający do 10 s odbywa się przede wszystkim kosztem mięśniowych zasobów fosfokreatyny, białka wysokoenergetycznego, nieodzownego do odtworzenia adenozynotrifosforanu. Po wyczerpaniu i tych zapasów organizm, aby uzyskać niezbędną mu energię, uruchamia dwa inne procesy metaboliczne ją tworzące - jeden nie wymagający tlenu (anaerobowy) i drugi wykorzystujący tlen (aerobowy).
W początkowym okresie wysiłku, zanim nie wzrośnie przepływ krwi przez mięśnie zapewniający lepsze zaopatrzenie ich w tlen, uruchamiany jest pierwszy z nich, zwany glikolizą. Komórki mięśniowe rozkładają glikogen znajdujący się w mięśniu, a uwolnioną energię wykorzystują do odtworzenia ATP. Beztlenowy metabolizm glikogenu prowadzi jednak do powstania kwasu mlekowego i nagromadzenia go w mięśniu. Wysoka koncentracja tego metabolitu wywołuje silny ból mięśni, a po pewnym czasie istotnie utrudnia, a niekiedy uniemożliwia ich pracę.
Dzięki treningowi mięśnie sportowców tolerują wyższy poziom koncentracji kwasu mlekowego; mogą też dłużej intensywnie pracować niż mięśnie niewytrenowane.
Procentowy udział procesów
energetycznych podczas pracy
trwającej określony czas
Maksymalny Beztlenowe Tlenowe
czas pracy
5 s 95 5
10 s 85 15
30 s 80 20
1 min 70 30
2 min 50 50
4 min 30 70
10 min 10 90
30 min 6 94
1 godz 3 97
2 godz 2 98
Po 2-4 minutach od momentu rozpoczęcia ćwiczeń aktywność układów współdziałających w pokrywaniu zapotrzebowania tlenowego (układy oddychania i krążenia) osiąga maksymalny poziom i w metabolizmie pracujących mięśni zaczynają dominować energetyczne procesy tlenowe.
Koszty energetyczne
wybranych konkurencji lekkoatletycznych
Konkurencja Całkowity Resynteza ATP
koszt pracy podczas
(kcal) wysiłku (kg)
Bieg na 100 m 50 0.503
Bieg na 200 m 100 1.06
Bieg na 400 m 110 1.70
Bieg na 800 m 113 1.70
Bieg na 1500 m 140 2.10
Bieg na 10 000 m 700 10.50
Maraton (42 195 m) 3046 46.70
MODELOWY PIŁKARZ
wysokość ciała 178.0 cm
szybkość (bieg na 30m z lotnego startu) 3.3 s
(bieg wahadłowy 10x30m z 15 s przerwami) 40.0 s
skoczność (wyskok z miejsca) 65.0 cm
skoczność (wyskok z rozbiegu) 75.0 cm
siła (podciąganie się na drążku) 10 razy
siła (powstanie z przysiadu z obciążeniem) 150% masy ciała
zwinność (slalom bez piłki) 8.6 s
zwinność (slalom z piłką) nie gorzej niż +1.5 s bez piłki
wydolność (VO2 max w ml/kg/min) 68.0
MODELOWY TYCZKARZ
wiek 23 - 26 lat
staż treningowy 7 - 9 lat
wysokść ciała 181 - 185 cm
szybkość:
- 20 m z lotnego startu 1.8 - 1.9 m
- 20 m z tyczką z lotnego startu 2.0 - 2.1 m
siła:
- powstanie z przysiadu
ze sztangą na barkach 170% masy ciała
- wyciskanie sztangi w leżeniu 130% masy ciała
- rzut kulą (7.27 kg) w przód znad głowy 10.00 m
skoczność:
- wyskok bez wymachu ramion 75 cm
- skok w dal z miejsca 3.0 m
zwinność:
umiejętność wykonania salta w przód i w tył,
wymyku do stania na rękach (na drążku i na kółkach)
FaceBook
