Улучшение каждого физиологического компонента

Когда бегун находится на низком уровне спортивной формы, даже легкие пробежки положительно влияют на все физиологические компоненты, связанные с эффективностью бега. Однако для оптимизации вклада каждого из этих компонентов вам надо понять, как эти компоненты работают, и узнать, какие факторы и как влияют на их роль и мощность.

Развитие сердечно-сосудистой системы

Сердечно-сосудистая система состоит из сердца и сосудов, по которым циркулируют кровь и лимфа.

Для бегунов самой важной частью их тела, требующей максимального кровоснабжения, являются мышцы. Функцией сердечно-сосудистой системы является доставка кислорода к работающим при беге мышцам. По мере роста спортивной формы бегуна потребности мышц в кислороде возрастают, и сердечно-сосудистая система должна адаптироваться к этому росту. Снабжение кислородом зависит от мощности насоса (то есть сердца), максимального количества кислорода, которое способна перенести единица объема крови, пропускной способности сосудов и эффективности переключения тока крови от менее важных органов к работающим при беге мышцам.

Сердце как насос

Минутный объем сердца, или МОС (то есть количество крови, которое сердце может прокачать за одну минуту), определяется частотой сердечных сокращений (ЧСС) и ударным объемом (УО, объемом крови, прокачиваемым за один удар).

МОС = УО ? ЧСС

В состоянии покоя сердце среднего взрослого человека прокачивает 70 миллилитров крови с частотой 70 ударов в минуту. То есть минутный объем сердца составляет 70 ? 70 = 4900 миллилитров. После двух месяцев тренировок начинающего бегуна ударный объем увеличивается до 80 миллилитров и более, так как его сердце становится сильнее. Теперь тот же самый объем крови, нужный для обеспечения метаболизма всех органов, может быть прокачан за 61 удар (61 ? 80 = 4880). Дальнейшее увеличение ударного объема приведет к еще большему снижению частоты сердечных сокращений в состоянии покоя.

Легкие и равномерные упражнения являются лучшим типом тренировки, направленной на развитие сердечно-сосудистой системы с наименьшим дискомфортом. Для данной цели более важным является общее время бега, а не его интенсивность.

Максимальная частота сердечных сокращений (ЧСС_макс), доступная для данного бегуна, не обязательно изменяется в результате тренировок. Изменяется ударный объем – но до какого-то предела. Частота сердечных сокращений, достигаемая при выполнении субмаксимального тренировочного задания (такого, например, как легкая пробежка на длинную дистанцию), снижается в ходе тренировок точно так же, как снижается частота сердечных сокращений в состоянии покоя. Усиление сердечной мышцы является желательным результатом регулярных упражнений и отличает спортсменов от людей, ведущих сидячий образ жизни.

Кислородная емкость крови

Количество кислорода, которое кровь способна перенести, выражается в миллилитрах кислорода, переносимого 100 миллилитрами крови, и зависит от уровня содержания гемоглобина в крови. Каждый грамм гемоглобина способен перенести 1,34 миллилитра кислорода. Кровь с гемоглобиновым числом 15 (то есть в 100 миллилитрах крови содержится 15 г гемоглобина) может перенести примерно 20 миллилитров (15 ? 1,34) кислорода на каждые 100 миллилитров крови при условии, что кровь насыщена кислородом на 100 %. На уровне моря кровь человека обычно насыщена кислородом на 96–97 %, и с учетом этого содержание кислорода будет примерно 19 миллилитров. Можно сказать, что артериальная (то есть движущаяся от сердца к мышцам) кровь содержит 19 объемных процентов кислорода.

Если уровень гемоглобина в крови человека ниже нормы (часто это бывает следствием недостатка железа в его рационе), можно подсчитать, как изменится содержание кислорода в его артериальной крови. Даже незначительное понижение уровня гемоглобина может привести к серьезному ухудшению результатов. Фактически главный отрицательный эффект бега на высоте состоит в том, что пониженное атмосферное давление приводит к снижению содержания кислорода в артериальной крови и тем самым – к снижению кислородной емкости крови. И высота, и пониженный уровень гемоглобина приводят к одному следствию – снижению максимального потребления кислорода (МПК), но по разным причинам.

Гемодинамика: характеристики потока крови

Объем и скорость течения крови определяются диаметром сосуда, по которому она течет, разницей давлений между начальной и конечной точками течения, а также вязкостью крови. Вязкость крови – величина почти неизменная, а вот диаметр сосудов изменяется в широких пределах в зависимости от тонуса стенок сосудов, природы ткани, окружающей сосуд, и наличия в сосуде отложений, замедляющих течение крови. В общем случае главным фактором, определяющим параметры потока крови, является диаметр сосудов.

Когда вы начинаете выполнять какое-либо упражнение, лучше всего, если сосуды, снабжающие кровью работающие мышцы, будут расслабленными и расширенными. Это позволяет снизить давление в области работающих мышц и увеличивает разницу давлений между сердцем и этой областью, что увеличивает скорость потока крови. Увеличение давления крови на выходе из сердца в результате более частых и мощных сокращений также увеличит разницу давлений, что дополнительно усиливает ток крови. Таким образом, оказывается, что значительно усиливать ток крови за счет заметного снижения давления на периферии (в мышцах) и небольшого увеличения давления в центре (на выходе из сердца) весьма полезно, так как в итоге это ведет к снижению общего давления в системе и снижению расхода энергии на работу самого сердца.

Кроме того, приток крови к работающим мышцам растет, если снижается потребление крови органами, менее важными в данный момент, например пищеварительной системой и кожей (если, конечно, температура окружающего воздуха невысока и не требует доставки к коже больших объемов крови для охлаждения тела).

Влияние тренировок на высоте

В своих исследованиях, посвященных бегу, больше всего внимания я уделил двум областям – эффективности использования кислорода и высотным тренировкам и соревнованиям. Вопросам бега на высоте посвящено много статей в журналах, и здесь я бы хотел обобщить самые важные аспекты дистанционного бега на высоте.

Высота оказывает влияние на дистанционный бег за счет снижения количества кислорода, которое может быть доставлено к работающим при беге мышцам, что является результатом пониженного насыщения крови кислородом. Гемоглобин переносит кислород от капилляров легких через сердце по всему телу. Количество кислорода, переносимого кровью (за счет связывания кислорода с гемоглобином), зависит от парциального давления кислорода в крови, которое, в свою очередь, зависит от давления в легких и атмосфере.

Поскольку атмосферное давление тем ниже, чем выше в горы вы поднимаетесь, соответственно, давление кислорода в крови также уменьшается, и также уменьшается способность гемоглобина связывать кислород. Поскольку процентное содержание кислорода в воздухе с высотой не изменяется, но общее давление воздуха падает, то и парциальное давление кислорода падает и соответственно уменьшается количество кислорода, доступного для связывания с гемоглобином.

И чем больше высота, на которой вы находитесь, тем больше проявляется эта проблема. Дело в том, что соотношение между давлением кислорода и связыванием кислорода с гемоглобином (да и высвобождением кислорода в работающих мышцах) зависит от высоты не линейно. Высота начинает оказывать влияние на выносливость примерно с 1000 метров. На высотах от 1000 до 2000 метров это влияние умеренное, а на высотах больше 2000 метров – сильное. Бег на высоте между 2000 и 2500 метров оказывает, как правило, максимальный эффект.

Надо помнить, конечно, что пребывание на высоте оказывает прямое негативное воздействие на результаты дистанционного бега. На высоте 1500 метров невозможно бежать так же быстро, как вы бежали на уровне моря. Это относится как к тем, кто родился и живет на уровне моря, так и к уроженцам и жителям высотных местностей. Конечно, тренировка на высоте улучшает результаты бега на высоте и организм может к нему адаптироваться в какой-то мере, но не до такой степени, чтобы результаты сравнялись с теми, которые вы показываете на уровне моря. С ростом высоты может улучшаться эффективность усвоения и использования кислорода, снижаться сопротивление воздуха, а дополнительные анаэробные источники энергии не зависят от давления кислорода. Но все эти факторы, вместе взятые, не могут перевесить того влияния, которое оказывает на результаты снижение количества кислорода в воздухе.

Улучшение результатов, достигаемое при помощи высотных тренировок, не обязательно носит временный характер. Продолжение тренировок на уровне моря позволяет удержать тот уровень физиологии, который был достигнут на высоте. Самое главное – это то, что тренировка на высоте часто помогает достичь более высокого уровня спортивной формы, но этому же способствует и любая серьезная тренировка. Тренировка на высоте позволяет повысить уровень формы, достигнутый ранее на уровне моря, но это улучшение не обязательно больше того, которого можно было бы достичь при помощи более качественных тренировок, оставаясь на уровне моря. Правильная тренировка на уровне моря позволяет достичь таких же и даже лучших результатов.

Достоинством тренировки на высоте является то, что она позволяет спортсменам достичь своего максимального потенциала быстрее, чем на уровне моря. Некоторые бегуны резко улучшают свои результаты, так как увеличивают еженедельный пробег или приступают к тренировкам по более структурированной программе. Я неоднократно наблюдал такие прорывы всего через несколько недель тренировок на высоте, причем редко кто из спортсменов, совершивших такие прорывы, впоследствии имел проблемы с поддержанием нового уровня спортивной формы, даже если они возвращались на уровень моря на целые сезоны и многие годы.

Важно отметить, что высотные тренировки идут на пользу далеко не всем бегунам. Кому-то они улучшают результаты очень незначительно, а некоторым их даже снижают. Если сравнить тренировки на высоте с другими видами тренировок, то можно сказать, что как не всем бегунам идет на пользу пробегать по 150 километров в неделю, так не всем идет на пользу и бег на высоте. Я уверен, что это объясняется многими причинами, в том числе физическими и психологическими. Определенно успех (или его отсутствие) тренировки на высоте зависит от вашего подхода к тренировке и вашей уверенности в своей программе и тренере.

В главе 3 будет подробнее рассказано о том, как адаптировать тренировочные нагрузки к высоте.

Хотя польза от высотных тренировок может быть разной, большинство людей испытывают вполне предсказуемые реакции, переезжая на высоту. Если у вас нет примерно недели на полную акклиматизацию, то лучшим днем для соревнований является первый день после переезда. Самыми тяжелыми для новичков являются дни с третьего по пятый, но если они продолжают тренироваться, то уже к концу первой недели их результаты начинают расти. С этого момента происходит полная акклиматизация, начинает расти уверенность и тренировки и соревнования проходят намного лучше.

Как уже отмечалось, вязкость крови при нормальных условиях изменяется не сильно. Однако в условиях обезвоживания кровь становится более густой из-за частичной потери плазмы. Вязкость также изменяется, когда изменяется количество эритроцитов в крови. При его снижении (при котором уменьшается и количество гемоглобина в крови, что характерно для анемии) кровь становится менее вязкой, что в какой-то мере облегчает ее движение по сосудам. Однако это никак не компенсирует снижение кислородной емкости крови.

Поддержание оптимального объема крови очень полезно для соревнований и ежедневных тренировок. Оно достигается при помощи правильного режима питания и питья. В главах 6 и 15 будет подробнее рассказано о гидратации и питании.

Развитие мышц, работающих при беге

Клетки (волокна) работающих при беге мышц теснее всего взаимодействуют с сердечно-сосудистой системой. Они представляют собой периферийную часть системы, к которой сердце и сосуды доставляют топливо и кислород и из которой удаляют молочную кислоту и углекислый газ.

Результатом тренировки становятся изменения, происходящие внутри и вокруг мышц, поэтому точно так же, как в ситуации с сердечной мышцей, относительно медленный легкий бег дает отличные результаты. Самое важное изменение – это перераспределение и увеличение количества и размеров митохондрий, отвечающих за аэробный метаболизм в мышечных волокнах. Другое изменение – это увеличение активности окислительных ферментов, что приводит к росту скорости переработки доставленного в мышцы кислорода. Еще одно изменение – это увеличение количества кровеносных сосудов в мышцах: больше капилляров становятся активными, за счет чего увеличивается суммарный диаметр сосудов и снижается сопротивление току крови в них. Это приводит к увеличению доставки кислорода в весь объем работающих мышц. Все эти связанные с тренировками изменения увеличивают способность мышц получать и перерабатывать кислород. Кроме того, мышцы лучше сохраняют гликоген – свое главное углеводное топливо, лучше перерабатывают жир в энергию и лучше справляются с накоплением молочной кислоты.

Я описал здесь только самые значимые положительные эффекты, которые обеспечивает комфортная тренировка, то есть бег при 59–74 % индивидуальной аэробной производительности бегуна (это означает частоту сердечных сокращений, составляющую от 65 до 79 % от максимальной). Для большинства людей это означает темп бега, на 30–40 секунд на километр меньший, чем их темп марафонского бега, или на 60–75 секунд на километр меньший, чем их темп при беге на 5000 метров. Польза небыстрого легкого бега настолько велика, что я выделил специальную фазу тренировок для него (см. главу 5). Здесь я хотел бы обсудить те компоненты, которые развиваются при напряженных (качественных) типах тренировки, над которыми вам также будет необходимо работать, чтобы улучшить свои результаты.

Увеличение ПАНО

Бегуны должны уметь работать предельно близко к их максимальному уровню потребления кислорода, не страдая от накопления большого количества молочной кислоты в крови. Накопление молочной кислоты в крови зависит от количества молочной кислоты, произведенной в работающих мышцах, и скорости ее выведения мышцами, сердцем и печенью. Способность сдерживать уровень молочной кислоты в крови и минимизировать ее воздействие в течение все более длительного времени при возрастающей скорости бега является одной из важнейших для бегунов на средние и длинные дистанции. Эта способность лучше всего развивается за счет пороговых (П) тренировок (см. главу 7). Хотя наибольшую важность пороговые тренировки имеют для бегунов на длинные дистанции, бегунам на средние дистанции они тоже помогут, поскольку позволяют достичь роста результатов при ограниченных нагрузках. Пороговые тренировки также помогают при восстановлении после интенсивных тренировок, которые составляют большую часть программы подготовки средневиков.

Измерение уровня молочной кислоты в крови стало популярным среди спортсменов и тренеров в 1980-е годы. Идея состояла в поиске оптимальной интенсивности пороговых тренировок. И тогда же выяснилось, что средний пороговый уровень концентрации молочной кислоты в крови составляет 4,0 ммоль/л. Считалось, что это тот уровень, при котором возможен длительный бег в темпе, названном пороговым. Постоянный уровень концентрации молочной кислоты в крови возникает при равномерном тренировочном беге в течение 20–30 минут в темпе, который бегун может поддерживать в течение одного часа. Для тренированных бегунов эта скорость примерно соответствует 88 % МПК или 92 % ЧСС_макс и 92 % от скорости, достигаемой при МПК.

Оказалось, что для большой части бегунов уровень молочной кислоты в крови (УМК) при подобной нагрузке может превышать 4,0 ммоль/л и вообще может отклоняться от этой цифры в широких пределах. Один бегун поддерживает УМК на уровне 2,8 и чувствует при этом такую же нагрузку, как другой при постоянном УМК, равном 7,2. При этом оба находятся на своих ПАНО, хотя УМК у каждого существенно отличается от среднего значения 4,0. Если попросить их обоих тренироваться при УМК 4,0, то первый получит чрезмерную нагрузку, а второй – недостаточную. Для вычисления порогового темпа бега более правильным будет не попытка поддерживать постоянный уровень молочной кислоты, а использование заданного процента от их индивидуальной аэробной производительности, определенной на основании их соревновательных результатов (см. главу 3). Конечно, если у вас есть оборудование и время, чтобы провести тщательные измерения ПАНО для каждого бегуна, – это замечательно. Но, к сожалению, у большинства тренеров нет ни такого оборудования, ни времени.

Увеличение аэробной производительности (МПК)

Описанные только что улучшения в работе сердечно-сосудистой системы и периферийных компонентов увеличивают возможности организма по переработке кислорода. Потребление кислорода может быть специфичным для отдельных мышц и их групп. Количество кислорода, которое потребляет человек при определенных нагрузках, например при беге, напрямую зависит от того, сколько кислорода может быть доставлено к работающим мышцам, насколько хорошо эти мышцы кислород перерабатывают и как они справляются с выделяющимся при работе углекислым газом и молочной кислотой. Нагрузка на мышцы рук тренирует сердце, но ничего не дает другой части периферийной системы – мышцам ног. Это главный аргумент в пользу принципа 2 (специфичность тренировки), изложенного в главе 1.

Для оптимизации МПК бегун должен нагружать системы доставки кислорода и его переработки до предела. Для этого я предлагаю использовать фазу интервального (И) бега, который большинству людей обеспечивает самые большие нагрузки. Интервальные тренировки включают в себя многократные забеги длительностью по пять минут каждый в темпе бега на 3000–5000 метров, с относительно короткими периодами отдыха между забегами (см. главу 8).

Работа над скоростью

Я много раз слышал от тренеров такие слова: «Скорость убивает. Тех, у кого ее нет». Верно, что многие соревнования на дистанциях от 800 метров до марафона выигрываются финишным рывком. Но ведь спортсмены, которые используют финишный рывок, к концу забега всегда оказываются в позиции, когда такой рывок имеет смысл. Другими словами, финишный рывок не принесет им никаких плодов, если они не могут удерживать нужный темп в течение основной части дистанции. А поддержание темпа означает обладание большой аэробной производительностью (МПК), высоким ПАНО и хорошей эффективностью использования кислорода (о чем будет рассказано в следующем разделе).

Многие тренеры считают, что скорость дана человеку от природы, а выносливость вырабатывается за счет тяжелой работы. Я уверен, что каждый человек рождается с определенным даром скорости и определенным даром выносливости, и обе эти характеристики могут быть улучшены за счет тренировки. Конечно, некоторые люди в некоторых областях являются более физически одаренными, чем другие, но будущий бегун на 800 метров не должен отказываться от этой дистанции только потому, что его первые попытки на ней оказались не слишком хорошими.

В мышцах любого человека есть как быстрые волокна, которые лучше всего реагируют на скоростные тренировки, так и медленные, лучше приспособленные к бегу на выносливость. В целом мышцы по-разному реагируют на разные типы тренировок. И чтобы найти свои сильные и слабые стороны, надо проверить их реакции в разных условиях.

То, какой тип волокон преобладает в мышцах, – важный фактор, определяющий способность к бегу на разные дистанции, но не единственный. Бегуны, имеющие менее предпочтительные физиологические характеристики, часто не отстают от более одаренных коллег – за счет, например, лучших биомеханических характеристик или более сильной психики. Успех определяется сочетанием множества факторов. Для бегунов на средние и длинные дистанции скорость является важным показателем, работа над которым окупится всегда. К счастью, те типы тренировок, которые лучше всего помогают в работе над скоростью, одновременно также улучшают и эффективность использования кислорода – при учете, конечно, того, что разным бегунам нужна разная интенсивность тренировок (см. обсуждение повторных тренировок в главе 9).

Повышение эффективности использования кислорода

Эффективность использования кислорода – это отношение количества потребленного кислорода к массе тела бегуна и к скорости его бега. Если один бегун использует 50 миллилитров кислорода на килограмм своего веса в минуту (это записывается как 50 мл · кг-1 · мин-1) при темпе бега 6:00, а другой – 55 мл · кг-1 · мин-1, то можно сказать, что первый бегун использует кислород более эффективно. Если первый бегун в результате тренировок сможет изменить потребление кислорода (ПК) с 50 мл · кг-1 · мин-1 до 48, то мы можем сказать, что он увеличил эффективность использования кислорода. Это очень хороший результат тренировки, потому что теперь этот бегун может бежать на большей скорости, не используя для этого дополнительной энергии. Повторные (Пв) тренировки (о которых пойдет речь в главе 9) улучшают эффективность использования кислорода, помогая бегунам избавиться от лишних движений руками и ногами, привлечь наиболее подходящие для бега в соревновательном темпе мотонейроны и чувствовать себя комфортно при более быстром беге.

Не всем бегунам очевидно, как МПК, эффективность использования кислорода и ПАНО связаны со спортивными результатами. Но связь между физиологическими характеристиками организма бегуна и его результатами осознается спортсменом, если дать ему возможность почувствовать, как эти характеристики изменяются по отдельности в ответ на тренировочные нагрузки разной интенсивности. Оценка трех физиологических аспектов бега является частью работы по созданию аэробного профиля спортсмена.