Зависимость выносливости от силы
Автор: Андрей Антонов
В нашем журнале мы неоднократно писали о таком физическом качестве как выносливость и о методах ее тренировки. Хорошо известно, что выносливость зависит практически только от количества митохондрий в работающей мышце. Митохондрии определяют выносливость в любом виде упражнений, спринтерских, силовых или стайерских. Однако, запас силы – отношение поднимаемого веса к предельному, также влияет на продолжительность выполнения упражнения, длительность которых находится в пределах 1-2 мин.
Для начала, давайте вспомним каким образом происходит энергообеспечение МВ. Первые 15-20 сек. МВ работает на фосфатах (АТФ и КрФ). Отдав свой фосфатный остаток для ресинтеза миофибриллярной АТФ свободный Кр устремляется в саркоплазму для того чтобы забрать фосфатный остаток у саркоплазматической или митохондриальной АТФ. Через 15-20 сек запаса КрФ в миофибриллах не остается. Весь Кр постоянно находится в движении от миофибрилл в саркоплазму и обратно, то есть работает в режиме так называемого креатин-фосфатного челнока. Подробно про этот процесс вы можете прочитать в моей статье «Роль креатин-фосфата в энергообеспечении мышц» (Железный Мир № 9. 2015 г.).
Для начала, давайте вспомним каким образом происходит энергообеспечение МВ. Первые 15-20 сек. МВ работает на фосфатах (АТФ и КрФ). Отдав свой фосфатный остаток для ресинтеза миофибриллярной АТФ свободный Кр устремляется в саркоплазму для того чтобы забрать фосфатный остаток у саркоплазматической или митохондриальной АТФ. Через 15-20 сек запаса КрФ в миофибриллах не остается. Весь Кр постоянно находится в движении от миофибрилл в саркоплазму и обратно, то есть работает в режиме так называемого креатин-фосфатного челнока. Подробно про этот процесс вы можете прочитать в моей статье «Роль креатин-фосфата в энергообеспечении мышц» (Железный Мир № 9. 2015 г.).
С точки зрения биохимии скорость ресинтеза КрФ в процессе аэробного гликолиза с помощью митохондрий в ОМВ составляет 30% от первоначальной его концентрации в миофибрилле. То есть работая на аэробном гликолизе ОМВ может развить мощность равную 30% от мощности на фосфатах. Это теоретически. Практически же в лаборатории «Информационные технологии в спорте» профессором В. Н. Селуяновым были получены несколько иные данные. При работе на велоэргометре при высоком темпе педалирования было зафиксировано снижение мощности на 50%. Мощность работы на жирах меньше мощности аэробного гликолиза примерно на 10%. В результате мы получаем следующую модель: ОМВ отработав на фосфатах 15-20 сек резко теряет мощность минимум наполовину, после чего мощность стабилизируется на этом уровне, и работа продолжается так долго, насколько позволят запасы гликогена в МВ. У тренированных спортсменов это может составлять 3 часа. При более продолжительной работе чтобы удержать мощность и не переходить на окисление жиров спортсмены циклических видов спорта применяют углеводные напитки. ПМВ работают около 30 мин. В циклических видах спорта 60 мин, но при работе со свободным отягощением не всегда получается сохранить оптимальную траекторию движения, и волей-неволей будут подключаться более высокопороговые ДЕ, постепенно накапливая ионы водорода. Что касается ГМВ, то после 15-20 сек идет постоянный спад мощности и на 60 секунде она будет равняется нулю.
Рассмотрим последовательность вовлечения в работу МВ разных типов при каком-нибудь силовом упражнении. В качестве примера возьмем жим лежа штанги относительно небольшого веса. Сначала в работы включатся ОМВ. После того, как они отработают 15-20 сек на фосфатах их мощность падает минимум на 50%. Чтобы продолжать выполнение упражнение мозг начинает генерировать нервные импульсы более высокой частоты и рекрутируются более высокопороговые ОМВ, а если вес больше, чем тот который они могут осилить, то и часть ПМВ. Они также отрабатывают свои 15-20 сек. после чего их мощность падает на 50% и для продолжения выполнения упражнения требуется рекрутировать новые, более высокопороговые ДЕ. Это и происходит. Но при этом все ОМВ продолжают работать в половину своей первоначальной мощности, если конечно есть доступ кислорода. Поскольку вес небольшой и упражнение делается по полной амплитуде, перебоя с кислородом нет. А вот вновь рекрутируемые ПМВ уже утомляемы. Они некоторое время работают на половине своей мощности, а потом начинают постепенно закисляться, и мощность в них снижается. Поэтому для продолжения работы начинают подключаться ГМВ. Они также отрабатывают свои 15-20 сек. на фосфатах, после чего практически сразу же начинают терять мощность, потому что митохондрий в них почти нет, и накопление ионов водорода идет лавинообразно. Этот процесс продолжается пока не рекрутируются все ГМВ, и когда последние отрабатывают свой фосфат, и теряют свою мощность наступает отказ. ОМВ при этом продолжают работать, как и прежде, но их мощности уже недостаточно.
Рассмотрим последовательность вовлечения в работу МВ разных типов при каком-нибудь силовом упражнении. В качестве примера возьмем жим лежа штанги относительно небольшого веса. Сначала в работы включатся ОМВ. После того, как они отработают 15-20 сек на фосфатах их мощность падает минимум на 50%. Чтобы продолжать выполнение упражнение мозг начинает генерировать нервные импульсы более высокой частоты и рекрутируются более высокопороговые ОМВ, а если вес больше, чем тот который они могут осилить, то и часть ПМВ. Они также отрабатывают свои 15-20 сек. после чего их мощность падает на 50% и для продолжения выполнения упражнения требуется рекрутировать новые, более высокопороговые ДЕ. Это и происходит. Но при этом все ОМВ продолжают работать в половину своей первоначальной мощности, если конечно есть доступ кислорода. Поскольку вес небольшой и упражнение делается по полной амплитуде, перебоя с кислородом нет. А вот вновь рекрутируемые ПМВ уже утомляемы. Они некоторое время работают на половине своей мощности, а потом начинают постепенно закисляться, и мощность в них снижается. Поэтому для продолжения работы начинают подключаться ГМВ. Они также отрабатывают свои 15-20 сек. на фосфатах, после чего практически сразу же начинают терять мощность, потому что митохондрий в них почти нет, и накопление ионов водорода идет лавинообразно. Этот процесс продолжается пока не рекрутируются все ГМВ, и когда последние отрабатывают свой фосфат, и теряют свою мощность наступает отказ. ОМВ при этом продолжают работать, как и прежде, но их мощности уже недостаточно.
У среднестатистического мужчины в руках (ну и, соответственно, в мышцах, которые осуществляют движения руками) 30% ОМВ. Ориентируясь на это можно предположить следующее:
- Сила ОМВ имеет значение при работе с весом до 15% от ПМ у неподготовленных атлетов и до 25% у подготовленных.
- Количество митохондрий в ПМВ и ГМВ имеет значение при работе с весом до 30-40% от ПМ.
- Если атлет выполняет упражнение с весом более 40% от ПМ, то решающим фактором, определяющим количество повторений — это его сила, то есть развитие ГМВ.
На этом рисунке показана связь между отягощением (в % к максимальному весу) и числом повторных жимов штанги у штангистов (В. М. Зациорский, Н. И. Волков, Н. Г. Кулик, 1965). Сплошная линия – выравненные методом наименьших квадратов средние значения; пунктирная – стандартные отклонения от средней. Эти отклонения как раз и показывают разницу, которая определяется митохондриальной массой. По графику мы видим, что средний результат выполнения упражнения с весом 30% от максимума 50 повторений, а максимальный результат, который может быть достигнут путем увеличения митохондриальной массы, без увеличения максимальной силы – 70 повторений. Сразу подчеркну, что, во-первых, речь идёт о строгом выполнении упражнения без использования энергии упругой деформации, а во-вторых, это данные 1965 г., когда еще не была разработана методика увеличения количества митохондрий. Так что правая прерывистая линия может быть несколько сдвинута вправо.
На основе этого графика Зациорский сделал следующие выводы:
«Люди с большей силой могут и большее число раз выполнить силовое упражнение. Однако эта зависимость наблюдается лишь, если величина силового напряжения достаточно велика: не менее 20—30% от уровня максимальной силы. При меньших отягощениях число возможных повторений или длительность поддержания веса быстро растет и практически, не зависит от максимальной силы (Ромерт, 1960; Лилль и др., 1963). Парциальные показатели выносливости не зависят от силы (Фессар, Ложье н Нюэль, 1933; А. А. Шейдин и И. Н. Курбатова, 1936; А. Шабашова, 1939; В. В. Скрябин, 1958; И. Г: Беляев, 1959; Колдуэл, 1963, 1964, н др.); более того, между ними нередко находят (Хеттингер, 1953; Таттл с сотр., 1955; Данн, 1960, и др.) отрицательную корреляцию. Сказанное о зависимости между силой и выносливостью поясняет следующий пример: допустим, есть два спортсмена с лучшими результатами в жиме штанги- соответственно 100 кг и 60 кг. Очевидно, что штангу весом 50 кг первый спортсмен выжмет большее число раз; здесь его абсолютные показатели выносливости будут выше. Если тем же спортсменам дать выжимать предмет весом 10 кг (меньше 20% максимальной силы обоих спортсменов), то нельзя сказать заранее, кто из них окажется выносливее. В данном случае выносливость (число повторений) не зависит от уровня силы. Наконец, когда оба спортсмена будут выжимать вес 50% их максимальной силы (соответственно 50 кг и 30 кг), то опять-таки неясно, кто будет выносливее. И здесь выносливость не зависит от силы. Поскольку ни в жизни, ни в спорте никогда не уравнивают людей по их силе, то практически нас интересуют лишь абсолютные показатели выносливости. Как уже было отмечено, эти показатели существенно зависят-от уровня силы и притом тем больше, чем большее сопротивление приходится преодолевать. Поэтому если необходимо повторно преодолевать значительные сопротивления (примерно больше 75—80% от уровня максимальной силы), то в данном случае выносливость вообще можно специально не тренировать, ограничившись лишь воспитанием силы (Мак-Клой, 1948; Кейпен, 1951; А. А. Жалей, 1965, и др.). При меньших сопротивлениях надо уделять внимание воспитанию как силы, так и выносливости. Например, если у гимнаста не хватает «выносливости», чтобы удержать упор руки в стороны («крест») в течение 3 сек., то тренировать ему все-таки надо силу, а не выносливость. Но если гимнаст выполняет в одной комбинации 4 креста и не может выполнить 5, то тренировать ему надо выносливость (наравне с силой).»
Как мы видим, прослеживается прямая закономерность, чем выше % поднимаемого веса от максимума, тем меньше роль митохондриальной массы в рабочих мышцах и больше роль силы. Правда, митохондрии нужны для восстановления между подходами. Поэтому, если подходов несколько, без них не обойтись.
Например, в народном жиме уровень развития ОМВ и митохондриальная масса ПМВ и ГМВ играют небольшую роль. Главное это сила, то есть масса ГМВ. Количество повторений напрямую зависит от запаса силы. А вот в русском жиме роль митохондрий более важна. Во-первых, потому что есть номинация жима с весом 55 кг. Во-вторых, потому что правилами соревнований допускается отдых со штангой на груди. И восстановление во время этого отдыха зависит напрямую от митохондриальной массы рабочих мышц.
Митохондриальная масса в многоповторных упражнениях начинает иметь значение тогда, когда у спортсменов одинаковый ПМ. В этом случае атлет, у которого больше митохондрий одержит победу. После того, как его ПМВ и ГМВ отработают на фосфатах, и снизят мощность, они дольше будут поддерживать свою работоспособность, за счет более медленного закисления. Это и даст преимущество. Хотя при работе с весом 50-60% от максимума вклад митохондрий в результат от 5 до 15%. К примеру, при работе с весом 30% от максимума, вклад митохондрий уже 60-70% (В. Н. Селуянов. Данные лабораторных тестирований конькобежцев и велосипедистов).
Как видите, иногда, для достижения результата в многоповторной дисциплине, целесообразнее тренировать ГМВ. И что самое главное держать уровень максимальной силы до самых соревнований. Только тогда можно полностью реализовать свой потенциал и показать максимальный возможный результат.
На основе этого графика Зациорский сделал следующие выводы:
«Люди с большей силой могут и большее число раз выполнить силовое упражнение. Однако эта зависимость наблюдается лишь, если величина силового напряжения достаточно велика: не менее 20—30% от уровня максимальной силы. При меньших отягощениях число возможных повторений или длительность поддержания веса быстро растет и практически, не зависит от максимальной силы (Ромерт, 1960; Лилль и др., 1963). Парциальные показатели выносливости не зависят от силы (Фессар, Ложье н Нюэль, 1933; А. А. Шейдин и И. Н. Курбатова, 1936; А. Шабашова, 1939; В. В. Скрябин, 1958; И. Г: Беляев, 1959; Колдуэл, 1963, 1964, н др.); более того, между ними нередко находят (Хеттингер, 1953; Таттл с сотр., 1955; Данн, 1960, и др.) отрицательную корреляцию. Сказанное о зависимости между силой и выносливостью поясняет следующий пример: допустим, есть два спортсмена с лучшими результатами в жиме штанги- соответственно 100 кг и 60 кг. Очевидно, что штангу весом 50 кг первый спортсмен выжмет большее число раз; здесь его абсолютные показатели выносливости будут выше. Если тем же спортсменам дать выжимать предмет весом 10 кг (меньше 20% максимальной силы обоих спортсменов), то нельзя сказать заранее, кто из них окажется выносливее. В данном случае выносливость (число повторений) не зависит от уровня силы. Наконец, когда оба спортсмена будут выжимать вес 50% их максимальной силы (соответственно 50 кг и 30 кг), то опять-таки неясно, кто будет выносливее. И здесь выносливость не зависит от силы. Поскольку ни в жизни, ни в спорте никогда не уравнивают людей по их силе, то практически нас интересуют лишь абсолютные показатели выносливости. Как уже было отмечено, эти показатели существенно зависят-от уровня силы и притом тем больше, чем большее сопротивление приходится преодолевать. Поэтому если необходимо повторно преодолевать значительные сопротивления (примерно больше 75—80% от уровня максимальной силы), то в данном случае выносливость вообще можно специально не тренировать, ограничившись лишь воспитанием силы (Мак-Клой, 1948; Кейпен, 1951; А. А. Жалей, 1965, и др.). При меньших сопротивлениях надо уделять внимание воспитанию как силы, так и выносливости. Например, если у гимнаста не хватает «выносливости», чтобы удержать упор руки в стороны («крест») в течение 3 сек., то тренировать ему все-таки надо силу, а не выносливость. Но если гимнаст выполняет в одной комбинации 4 креста и не может выполнить 5, то тренировать ему надо выносливость (наравне с силой).»
Как мы видим, прослеживается прямая закономерность, чем выше % поднимаемого веса от максимума, тем меньше роль митохондриальной массы в рабочих мышцах и больше роль силы. Правда, митохондрии нужны для восстановления между подходами. Поэтому, если подходов несколько, без них не обойтись.
Например, в народном жиме уровень развития ОМВ и митохондриальная масса ПМВ и ГМВ играют небольшую роль. Главное это сила, то есть масса ГМВ. Количество повторений напрямую зависит от запаса силы. А вот в русском жиме роль митохондрий более важна. Во-первых, потому что есть номинация жима с весом 55 кг. Во-вторых, потому что правилами соревнований допускается отдых со штангой на груди. И восстановление во время этого отдыха зависит напрямую от митохондриальной массы рабочих мышц.
Митохондриальная масса в многоповторных упражнениях начинает иметь значение тогда, когда у спортсменов одинаковый ПМ. В этом случае атлет, у которого больше митохондрий одержит победу. После того, как его ПМВ и ГМВ отработают на фосфатах, и снизят мощность, они дольше будут поддерживать свою работоспособность, за счет более медленного закисления. Это и даст преимущество. Хотя при работе с весом 50-60% от максимума вклад митохондрий в результат от 5 до 15%. К примеру, при работе с весом 30% от максимума, вклад митохондрий уже 60-70% (В. Н. Селуянов. Данные лабораторных тестирований конькобежцев и велосипедистов).
Как видите, иногда, для достижения результата в многоповторной дисциплине, целесообразнее тренировать ГМВ. И что самое главное держать уровень максимальной силы до самых соревнований. Только тогда можно полностью реализовать свой потенциал и показать максимальный возможный результат.
Вот такой коммент написали к моей статье «Зависимость выносливости от силы»
Честно говоря, вообще не понимаю логику комментатора. Что он хотел опровергнуть, а что доказать, для меня загадка...
«Эта статья отлично иллюстрирует давнюю принципиальную ошибку в советской и российской спортивной науке.»
Интригующее начал. Мне стало интересно, что же это за ошибка такая...
«Сколько человек в современной России способны выполнить норматив для допуска на марафон на Олимпиаде? Правильно, нет таких. Почему?Эти исследования показали, что гликолизные мышечные волокна (ГМВ), расщепляющие гликоген для синтеза АТФ, "быстрее" липолизных (ЛМВ), расщепляющих для синтеза АТФ жиры.»
Во-первых, нет ни гликолизных, ни липолизных мышечных волокон. МВ по окислительному потенциалу делятся на гликолитические (ГМВ) в которых очень мало митохондрий и ресинтез АТФ происходит за счет анаэробного гликолиза и окислительные (ОМВ) в которых ресинтез АТФ происходит за счет окислительных процессов в митохондриях. Субстратами окисления могут быть и углеводы (пируват – продукт неполного расщепления глюкозы в ходе анаэробного гликолиза ) и жирные кислоты и аминокислоты (после отсоединения аминогруппы), а не только жиры. Липолиз - это не окисление жиров с выделением энергии, а распад триглицеридов на глицерин (глицерол) и жирные кислоты. Выделение энергии происходит при окислении жиров, а не при липолизе. Поэтому в физиологии принят термин ОМВ, а ЛМВ – это безграмотный термин авторской классификации оппонента.
Во-вторых, у отдельно взятого человека действительно ГМВ быстрее ОМВ. На самом деле это разные классификации. ГМВ и ОМВ – это по окислительному потенциалу, а быстрые и медленные (БМВ и ММВ) – это по скорости сокращения МВ, которое обусловлено активностью фермента АТФ-азы. Но, поскольку БМВ задействованы в повседневной жизни редко, в них мало митохондрий, и они преимущественно ГМВ. Хотя выдающиеся спортсмены циклических видов спорта добиваются того, что большая часть их БМВ так набирают митохондриальную массу, что превращаются в ОМВ, не теряя при этом скорости сокращения. Но даже у этих спортсменов остается какая-то часть ГМВ, это самые высокопороговые МВ, и соответственно, самые быстрые.
«Ошибочность этого вывода была обусловлена тем, что в экспериментах принимали участие спортсмены с традиционной системой тренировок, у которых доля ГМВ в мышцах существенно превышала долю ЛМВ.»
Естественно, никакой ошибки здесь нет. У всех, без исключения, людей их ГМВ более высокопороговые, и, соответственно более быстрые, чем ОМВ.
«При этом, ГМВ, в отличии ЛМВ способны выдавать значительную мощность только при частичном окислении гликогена - до молочной кислоты. И, успех спортсмена, привязан к тому, найдены ли способы борьбы с закислением. Напротив, мировой опыт показывает, что секрет успеха находится в методиках тренировок, позволяющих увеличить у спортсмена долю липолизных мышечных волокон (ЛМВ), у которых проблема закисления просто отсутствует.»
Идея верна. Успех марафонца в первую очередь зависит от количества митохондрий в рабочих мышцах. ОМВ не закисляются. Но в чем заключается «ошибка советской и российской спортивной науки» и почему ей противопоставляется «мировой опыт»? И каким образом к этому относится скорость сокращения МВ? На мой взгляд комментарий у оппонента получился очень сумбурным и бессвязным. Я так и не понял, что он хотел сказать. Может вы поняли? Тогда подскажите...
«Эта статья отлично иллюстрирует давнюю принципиальную ошибку в советской и российской спортивной науке.»
Интригующее начал. Мне стало интересно, что же это за ошибка такая...
«Сколько человек в современной России способны выполнить норматив для допуска на марафон на Олимпиаде? Правильно, нет таких. Почему?Эти исследования показали, что гликолизные мышечные волокна (ГМВ), расщепляющие гликоген для синтеза АТФ, "быстрее" липолизных (ЛМВ), расщепляющих для синтеза АТФ жиры.»
Во-первых, нет ни гликолизных, ни липолизных мышечных волокон. МВ по окислительному потенциалу делятся на гликолитические (ГМВ) в которых очень мало митохондрий и ресинтез АТФ происходит за счет анаэробного гликолиза и окислительные (ОМВ) в которых ресинтез АТФ происходит за счет окислительных процессов в митохондриях. Субстратами окисления могут быть и углеводы (пируват – продукт неполного расщепления глюкозы в ходе анаэробного гликолиза ) и жирные кислоты и аминокислоты (после отсоединения аминогруппы), а не только жиры. Липолиз - это не окисление жиров с выделением энергии, а распад триглицеридов на глицерин (глицерол) и жирные кислоты. Выделение энергии происходит при окислении жиров, а не при липолизе. Поэтому в физиологии принят термин ОМВ, а ЛМВ – это безграмотный термин авторской классификации оппонента.
Во-вторых, у отдельно взятого человека действительно ГМВ быстрее ОМВ. На самом деле это разные классификации. ГМВ и ОМВ – это по окислительному потенциалу, а быстрые и медленные (БМВ и ММВ) – это по скорости сокращения МВ, которое обусловлено активностью фермента АТФ-азы. Но, поскольку БМВ задействованы в повседневной жизни редко, в них мало митохондрий, и они преимущественно ГМВ. Хотя выдающиеся спортсмены циклических видов спорта добиваются того, что большая часть их БМВ так набирают митохондриальную массу, что превращаются в ОМВ, не теряя при этом скорости сокращения. Но даже у этих спортсменов остается какая-то часть ГМВ, это самые высокопороговые МВ, и соответственно, самые быстрые.
«Ошибочность этого вывода была обусловлена тем, что в экспериментах принимали участие спортсмены с традиционной системой тренировок, у которых доля ГМВ в мышцах существенно превышала долю ЛМВ.»
Естественно, никакой ошибки здесь нет. У всех, без исключения, людей их ГМВ более высокопороговые, и, соответственно более быстрые, чем ОМВ.
«При этом, ГМВ, в отличии ЛМВ способны выдавать значительную мощность только при частичном окислении гликогена - до молочной кислоты. И, успех спортсмена, привязан к тому, найдены ли способы борьбы с закислением. Напротив, мировой опыт показывает, что секрет успеха находится в методиках тренировок, позволяющих увеличить у спортсмена долю липолизных мышечных волокон (ЛМВ), у которых проблема закисления просто отсутствует.»
Идея верна. Успех марафонца в первую очередь зависит от количества митохондрий в рабочих мышцах. ОМВ не закисляются. Но в чем заключается «ошибка советской и российской спортивной науки» и почему ей противопоставляется «мировой опыт»? И каким образом к этому относится скорость сокращения МВ? На мой взгляд комментарий у оппонента получился очень сумбурным и бессвязным. Я так и не понял, что он хотел сказать. Может вы поняли? Тогда подскажите...
Читайте больше статей по теме повышения выносливости: