Структурные и функциональные изменения в организме под влиянием бега

Функционально-морфологическое влияние бега на организм

Бег способен дать человеку невероятно много полезных качеств. Недаром ещё древние греки говорили: "Хочешь быть сильным? Бегай! Хочешь быть красивым? Бегай! Хочешь быть умным? Бегай!". При помощи бега можно серьёзно повысить несколько функциональных качеств. Начнём с колоссальной выносливости. Регулярные занятия бегом на средние и особенно длинные дистанции значительно повышают способность переносить длительные умеренные нагрузки. И связано это с двумя факторами.

Тренировкой сердца и увеличением жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ).

Однако превалирующим фактором является именно разработка сердечной мышцы.

Можно сказать, что беговая тренировка – это тренировка сердца. Данный орган состоит из мышечной ткани. И подобно любой мышце, он реагирует на периодические нагрузки функционально-морфологическими изменениями. Физиолог Ф.З. Меерсон назвал это свойство "структурный след". Такой след не что иное, как результат адаптации органа к нагрузкам. В 1899 году было даже введено медицинское понятие "спортивное сердце". Другой исследователь Г.Ф. Ланг (выдающийся советский терапевт) в 1938 году обобщил критерии спортивного сердца, подчеркнув, что в рамках адаптации такое сердце несёт организму только пользу.

Впрочем, стоит сказать, что иногда физиологический адаптационный процесс может переходить в патологический процесс (при болезнях, нерегулярных чрезмерных нагрузках и т.д.). Для спортивного сердца характерно увеличение объёма органа в результате гипертрофии миокарда и дилатации (расширения) полостей. Также отмечается мощный, "пружинистый" пульс и брадикардия в состоянии покоя (ЧСС меньше 60 ударов в минуту). В норме спортивное сердце тратит минимум энергии в покое. Зато при высочайших нагрузках способно поддерживать организм на пике достаточно долго.

спортивное сердце

Каким же образом происходит тренировка сердца? Бег на средние и длинные дистанции относится к изотоническим, динамическим нагрузкам. Они способствуют постоянному давлению на сосуды в рабочих мышцах. Это приводит к усилению кровотока и уменьшению системного сосудистого сопротивления. В итоге происходит расширение сосудов (вазодилатация) в тренируемых мышцах. В данном случае это все мышцы ног, межрёберные мышцы, мышцы спины. И, разумеется, сердце. В сердце транспортируется намного больше крови, чем обычно.

Это приводит к его растяжению. Существует так называемый закон Франка-Старлинга, согласно которому мышца сокращается всё сильнее, если её растягивать до определённого порога (35% от длины мышцы). В результате растянутое сердце начинает совершать более мощные движения. Амплитуда акто-миозиновых комплексов (сократительный аппарат любой мышечной клетки) становится выше в разы. Учитывая, что обогащённой кислородом крови приходит больше, а выталкивается в организм она значительно сильнее, число сердечных сокращений, необходимых организму для жизнедеятельности, заметно снижается.

Растяжение и дилатация сердечно-сосудистой системы являются характерными для динамических нагрузок (бег, плавание, велосипед, лыжи и т.п.). Поэтому у бегунов на длинные дистанции объём сердца увеличивается преимущественно за счёт дилатации полостей, а не за счёт гипертрофии самого миокарда. Рост мышечной массы сердца при таких нагрузках либо очень умеренный, либо вообще отсутствует. Телерентгенометрические исследования показывают, что у нетренированного здорового мужчины сердечный объём по статистике составляет где-то 760 кубических см. У женщины – 600.

У спортсменов и спортсменок этот показатель может увеличиваться и на 200, и на 300 кубических см. Однако здесь тоже есть свой физиологический предел – 1200, максимум 1300 кубических см. Если медицинские исследования показывают более высокий объём сердца, то даже для профессиональных атлетов это серьёзный повод провериться на различные патологии сердечно-сосудистой системы. Прочитав всё это, можно задаться вопросом – а каким образом возрастает работоспособность самого сердца? Здесь ключевую роль играет капиляризация. Нагрузка означает повышенную потребность в кислороде.

Следовательно, газообмен становится более активным. А газообмен происходит только в мелкой капиллярной сети, которая снабжает ткани кислородом и питательными веществами. Более крупные сосуды выполняют исключительно транспортную функцию. Выше было сказано, что русло кровотока расширяется при динамических нагрузках. Следовательно, движение крови замедляется. Это позволяет отдавать мышечной ткани больше кислорода. Высокая потребность в этом окислителе приводит к интересному эффекту. Открываются новые капилляры. Не расширяется русло уже имеющихся (как в крупных сосудах), а появляются новые.

Капиллярная сеть миокарда становится более густой. Благодаря процессу капиляризации для сердца открывается функциональный потенциал, который ранее был недоступен. Тренировка сердца делает возможной схожую тренировку всех остальных рабочих мышц. Накачка межрёберных мышц позволяет сильнее изменять объём грудной клетки. А регулярные высокие потребности в кислороде растягивают альвеолы. В результате изменяется ЖЕЛ. ЖЕЛ – это тот объём воздуха, который человек способен вдохнуть, прилагая максимальное для этого усилие.

Вдыхать можно сначала носом, а потом "проглотить" ещё некоторое количество воздуха ртом. Главное, чтобы возникло ощущение, что грудная клетка полностью переполнена. И не в состоянии вместить больше ни одного лишнего кубического сантиметра газа. Для измерения дыхательных способностей используются различные варианты прибора под названием спирометр. У нетренированных здоровых людей ЖЕЛ варьируется по полу и возрасту. У мужчин в возрасте 25 лет ЖЕЛ чуть больше 4 литров.

У женщин этот показатель где-то на литр меньше. Однако регулярные аэробные спортивные нагрузки могут повышать ЖЕЛ на 1, 2, даже 3 литра! ЖЕЛ является важнейшим критерием высокой функциональности организма. Цепочка проста. Больше воздуха, больше кислорода, выше процессы окисления АТФ, жирных кислот, гликогена и глюкозы. Следовательно, энергия высвобождается дольше, а количество её больше. При беге на длинные дистанции работают красные мышечные волокна (КМВ).

Разные типы мышечных волокон в контексте бега

мышечные волокна

Они характеризуются небольшой амплитудой сокращения акто-миозиновых комплексов, но при этом работать могут очень долго. Основной источник энергии для их работы – это АТФ и гликоген ("дрова" организма). Собственно, данные вещества являются главным источником энергии для всех типов мышечных волокон. Однако процессы их окисления находятся в балансе с процессами их восстановления. А вот материал для восполнения АТФ и гликогена, а также сам механизм восполнения, в разных мышечных волокнах разный.

КМВ называются красными из-за белка миоглобина, который выступает как дополнительный аналог гемоглобина. Ведь здесь источником восполнения "дров" являются жирные кислоты и углеводы, а механизм – строго аэробный (окислитель – кислород воздуха). Но важно знать, что выносливость повышается не за счёт увеличения числа или разработки этого типа волокон. Соотношение разных видов мышечных волокон заложено на генетическом уровне. Общая выносливость, которую развивает бег на средние и длинные дистанции, растёт за счёт тренировки сердца, капилляризации и увеличения ЖЕЛ.

Выносливость – само по себе полезное качество. А во многих видах спорта без него практически не обойтись. Бег, плавание, лыжный и велосипедный спорт – все эти виды спорта требуют от адепта превосходной общей выносливости. В боксе и восточных единоборствах способность длительное время выдерживать нагрузку также очень полезна. В каратэ Кёкусинкай тест "100 боёв" мастер, не обладающий отличной выносливостью, не пройдёт никогда. Ибо минимальное время прохождения всё равно составит где-то около двух часов.

Про профессиональный бокс, где бой может затянуться на 12 раундов, и говорить нечего. Конечно, выносливость имеет свои физиологические пределы. Сколько человек способен бежать совершенно без остановок? Марафон является очень и очень серьёзным спортивным испытанием. Поскольку первые 30 километров бежать трудно, но можно. А где-то после 30 км в организме почти полностью заканчиваются гликоген и углеводы. И всё – стена. Недаром за марафон без учёта времени дают третий взрослый разряд по лёгкой атлетике.

Из жировой прослойки гликоген будет синтезироваться слишком долго. Для быстрого восполнения такой механизм не подходит. Поэтому опытные бегуны за день до марафона рекомендуют сладкое и сложные углеводы. Марафонцы говорят, что бежишь на том, что съел (съела) вчера. Бег способен развить и другое важное качество – взрывную силу ног. Но здесь бег на длинные дистанции не очень поможет. Поскольку за взрывную силу, за скоростно-силовые качества отвечают белые мышечные волокна (БМВ). Они гораздо толще красных, а амплитуда их сокращения намного выше.

Особенности скоростного бега и мышечный тест

Здесь АТФ восстанавливается за счёт окисления креатинфосфата и гликогена. Только окисление это анаэробное, т.е. без кислорода (гликолиз). Такой тип окисления энергетически гораздо менее эффективен. К тому же в БМВ из-за этого быстро накапливается молочная кислота. В итоге БМВ отличаются тем, что могут продуцировать очень большую физическую силу, но на очень краткий промежуток времени. Если КМВ к росту практически не способны, то в БМВ из-за регулярных мощных нагрузок образуются новые комплексы из сократительных белков (актин и миозин).

Поэтому здесь повышение функциональности связано именно с изменениями самих мышечных волокон. В плане бега БМВ лучше всего развивает всем известная ещё со школы стометровка, а также бег в крутую гору и бег с препятствиями. Для тех, кто не в курсе. Стометровка – это когда человек 100 метров пробегает с максимально возможной для него скоростью. Только приступать к стометровке необходимо после разогревающей разминки (разминочный бег на один-два километра).

Ведь при таком беге связки, мышцы и сухожилия испытывают огромную нагрузку. Скоростно-силовой бег с самого начала требует хотя бы минимальной физической подготовки, качественной спортивной обуви и ровной, не скользкой поверхности. Считается, что молодой мужчина с базовой подготовкой способен пробежать 100 метров за 14 секунд. Женщина – за 16 секунд. Наверное, никто не будет спорить, что умение быстро бегать ещё никому не помешало. Кроме того, стометровка накачивает икроножные мышцы и квадрицепс бедра не хуже тренажёра.

Это полезно для тех, кто занимается БИ с обилием ударов ногами. Возможно, у кого-то возник вопрос. Какие мышечные волокна работают при забеге на 3 км? Три километра – это расстояние, которое не пробежишь во весь опор. Но и трусцой тренированные бегуны в этом случае не побегут. Обычно, выбирается достаточно высокий темп бега, но с небольшим запасом выносливости. При нагрузках такого типа в дело вступают промежуточные мышечные волокна.

мышечные волокна

Эти замечательные структуры обладают свойствами и КМВ, и БМВ. Проблема в том, что почти всегда процент их содержания мал. Поэтому при забеге на 3 км частично задействуются мышечные волокна всех типов. Если вы способны пробежать 3 км за 13 минут, считайте, что базовая подготовка у вас отличная. Мышечная структура характерна своей мозаичностью. Т.е. в каждой части тела преобладает определённый тип мышечных волокон. Для бега главными являются мышцы ног. Можно заранее выяснить, каких волокон у вас в ногах больше.

Для этого необходимо выполнить тестовое упражнение на тренажёре для жима ног. Сделав разминку, начните выполнять подходы с небольшим количеством повторений (до 9 раз), отдыхая между подходами по 5 минут. При каждом следующем подходе увеличивайте вес на 15%, а количество повторений снижайте. И так до тех пор, пока не дойдёте до веса, который сможете чисто взять только один раз. После чего отдохните минут 10, а потом возьмите 80% от этого последнего, максимального веса. Если этот новый вес вы смогли взять до 7 раз, значит, в ногах у вас преобладают БМВ. У вас есть потенциал к спринту.

Со всеми вытекающими. Если до 12 раз, значит, КМВ и БМВ у вас примерно поровну. И много промежуточных волокон. Вы можете достичь высоких результатов на средних дистанциях. Если смогли выжать новый вес больше 16 раз, то вы потенциальный марафонец. Ибо в ногах у вас много КМВ. Как уже говорилось, соотношение волокон заложено на генетическом уровне. Но особенности тренировок могут немного сдвинуть этот баланс в соответствующую сторону. Однако сдвиг не превысит 10% от числа волокон.

Бег является как важной самостоятельной спортивной дисциплиной, так и ценной прикладной частью в других видах спорта. В тех же боевых искусствах без ОФП (общая физическая подготовка) никуда. А ОФП не ОФП без бега. Собственно, бег – это "хлеб и соль" почти любой тренировки. Даже к скоростно-силовым упражнениям нельзя приступать, предварительно не разогревшись с помощью бега. Также бег является мощным средством оздоровления.