Кислородный запрос и кислородный долг кратко

Обновлено: 05.07.2024

Классификация работы по степени тяжести. Кислородный запрос и кислородный долг

Работы, выполняемые в условиях современного производства в зависимости от мощности, т. е. количества работы, выполняемой в единицу времени, могут быть распределены на три группы: 1) легкие, 2) средней тяжести и 3) тяжелые. К легким работам могут быть отнесены работы, характеризуемые величиной потребления кислорода менее 0,5 л/мин. Если учесть, что в состоянии полного покоя человек потребляет в 1 минуту 200—250 см3 кислорода, потребление кислорода при легкой работе может возрастать не более чем в 2—2,5 раза. Увеличение потребления кислорода во время работы связано с тем, что необходимая для мышечной работы энергия в конечном итоге получается в результате сгорания пищевых веществ.

Однако в отдельных случаях увеличение потребления кислорода может происходить не одновременно с выполняемой работой. Так, при беге с максимальной скоростью в течение 13 секунд потребление кислорода не успевает значительно увеличиться и увеличивается позднее, после окончания бега.

Отсюда следует, что мышечная работа может совершаться в известной мере без потребления кислорода и что кислород, не участвующий первично в биохимических процессах, связанных с мышечной деятельностью, осуществляет свою роль позднее — в процессах, разыгрывающихся после работы. Все биохимические процессы, связанные с мышечной работой, могут быть разделены на анаэробные, т. е. протекающие без участия кислорода, и аэробные, т. е. протекающие с участием кислорода, или окислительные процессы. Первые, более ранние по времени, называются анаэробной фазой мышечной работы, вторые, более поздние, — аэробной фазой.

Последовательные механические и биохимические явления в мышце во время ее сокращения, согласно современным представлениям, развиваются следующим образом. Под влиянием неявных импульсов. притекающих к мышце из центральной нервной системы, в мышце благодаря ее составу и строению возникает возбуждение, т. е. усиление процессов, свойственных ей. При возбуждении увеличивается эластичность мышцы — сопротивление удлинению, вследствие чего в ней возникает эластическое напряжение, вызывающее ее укорочение. Возбужденная мышца, укорачиваясь, может преодолеть сопротивление на некотором отрезке пути, т. е. произвести работу.

Энергия для этой работы получается в результате биохимических превращений богатых энергией химических веществ, содержащихся в мышечной ткани. Среди этих веществ особое значение принадлежит углеводу мышцы — гликогену, мышечному белку — актиомиозину и аденозинтрифосфорной кислоте, относящейся к экстрактивным веществам мышцы. Нервные импульсы, приходящие к мышце из нервных центров, заставляют аденозинтрифосфорную кислоту войти в соприкосновение с актиомиозином мышцы. Под действием аденозинтрифосфорной кислоты тончайшие микроскопические волокна актиомиозина в мышце укорачиваются, причем аденозинтрифосфорная кислота превращается в аденозиндифосфорную кислоту — вещество, содержащее значительно меньший запас энергии.

За счет освободившейся энергии развивается работа сокращения мышцы. Поскольку в мышце имеется актиомиозин и аденозинтрифосфорная кислота, на каждый нервный импульс или группу импульсов мышца реагирует сокращением и производит работу. Соответствующие биохимические реакции происходят быстро под действием ферментов — особых веществ, присутствующих в небольших количествах и играющих роль ускорителей биохимических процессов. В частности, белку — актиомиозину — свойственна роль фермента, ускоряющего переход аденозинтрифосфорной кислоты в аденозиндифосфорную кислоту.

Эта реакция протекает с освобождением фосфорной кислоты, которая в дальнейшем вступает в соединение с гликогеном, образуя гексозофосфорные кислоты, способные подвергаться дальнейшему расщеплению. Запасы аденозинтрифосфорной кислоты в мышце ограничены (0,25—0,40% веса мышцы), поэтому мышечные сокращения могут поддерживаться за счет наличной аденозинтрифосфорной кислоты лишь в течение очень непродолжительного времени. Начавшаяся работа мышцы может быть продолжена только при том условии, если израсходованная аденозинтрифосфорная кислота, или, как ее еще называют, аденозинтрифосфат (АТФ), будет вновь воспроизведена из аденозиндифосфата (АДФ), для чего требуется приток энергии.

Требуемая энергия частично получается из реакции расщепления имеющегося в мышце в небольшом количестве креатинфосфата. Главным же источником энергии является реакция распада гликогена, который при участии освободившейся из креатинфосфата и АТФ фосфорной кислоты превращается сначала в гексозофосфорные кислоты, затем в молекулы сахара — гексозы (C6H12О6) и далее в молочную кислоту (С3Н6О3). В результате постоянного освобождения энергии, происходящей из распада гликогена, мышечные сокращения могут осуществляться более продолжительное время, а именно до тех пор, пока не произойдет значительного накопления в мышечной ткани молочной кислоты, которая парализует дальнейшую работу мышцы, так как изменяет химическую реакцию среды и тем препятствует действию ферментов, проявляющемуся только при определенной реакции.

Молочная кислота в относительно небольших количествах медленно удаляется из мышцы в кровяное русло и уносится током крови в другие органы. Для поддержания работы в течение продолжительного времени основная часть образовавшейся молочной кислоты должна непрерывно устраняться в самой мышце, что фактически и происходит: молочная кислота частично окисляется, соединяясь с кислородом, поступающим в мышцу с кровью, до конечных продуктов окисления органических веществ — углекислоты (СO2) и воды (H2О); оставшаяся молочная кислота за счет освободившейся при окислительных процессах энергии синтезируется обратно в исходный продукт, т. е. гликоген. Обычно от 1/5 до 1/4 всей образовавшейся молочной кислоты окисляется, а остальные 4/5-3/4 ресинтезируются в гликоген. Итак, во время анаэробной фазы мышечные сокращения поддерживаются за счет распада углеводов мышцы (гликогена) при участии фосфорной кислоты, конечным продуктом которого является молочная кислота (С3Н6О3).

То количество кислорода, которое необходимо для полного окисления всего количества продуктов распада, образующихся за 1 минуту, называется кислородным запросом, или кислородной потребностью. В начале работы окислительному устранению подвергается только часть образовавшейся молочной кислоты. Остальная же молочная кислота временно накапливается в мышцах и переходит в кровь.

Аэробная производительность — это способность организма выполнять работу, обеспечивая энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы.

Потребление кислорода при физической работе возрастает по мере увеличения тяжести и продолжительности работы. Но для каждого человека существует предел, выше которого потребление кислорода увеличиваться не может. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить за 1 минуту при предельно тяжелой для него работе - называется максимальным потреблением кислорода (МПК). Эта работа должна длиться не менее 3 минут, т.к. человек может достичь своего максимального потребления кислорода (МПК) только к третьей минуте.

MПK — является показателем аэробной производительности. МПК можно определить, задавая стандартную нагрузку на велоэргометре. Зная величину нагрузки и подсчитав ЧСС, можно с помощью специальной номограммы определить уровень МПК. У незанимающихся спортом величина МПК составляет 35 - 45 мл на 1 кг веса, а у спортсменов, в зависимости от специализации, - 50-90 мл/кг. Наибольшего уровня МПК достигает у спортсменов, занимающихся видами спорта, которые требуют большой аэробной выносливости, такими как бег на длинные дистанции, лыжные гонки, конькобежный спорт (длинные дистанции) и плавание (длинные дистанции). В этих видах спорта результат на 60-80% зависит от уровня аэробной производительности, т.е. чем выше уровень МПК, тем выше спортивный результат.

Уровень МПК в свою очередь зависит от возможностей двух функциональных систем: 1) системы, доставляющей кислород, включающей дыхательную и сердечно-сосудистую системы; 2) системы, утилизирующей кислород (обеспечивающей усвоение кислорода тканями).

Кислородный запрос.

Для выполнения любой работы, а также для нейтрализации продуктов обмена и восстановления энергетических запасов необходим кислород. Количество кислорода, которое требуется для выполнения определенной работы — называется кислородным запросом.

Различают суммарный и минутный кислородный запрос.

Суммарный кислородный запрос — это количество кислорода, необходимое для совершения всей работы (например, для того, чтобы пробежать всю дистанцию).

Минутный кислородный запрос — это количество кислорода, требующееся для выполнения данной работы в каждую конкретную минуту.

Минутный кислородный запрос зависит от мощности выполняемой работы. Чем выше мощность, тем больше минутный запрос. Наибольшей величины он достигает на коротких дистанциях. Например, при беге на 800 м он составляет 12-15 л/мин, а при марафонском — 3-4 л/мин.

Суммарный запрос тем больше, чем больше время работы. При беге на 800 м он составляет 25-30 л, а при марафонском — 450-500 л.

Однако МПК даже спортсменов международного класса не превышает 6-6,5 л/мин и может быть достигнуто только к третьей минуте. Как организм в таких условиях обеспечивает выполнение работы, например, с минутными кислородным запросом в 40 л/мин (бег на 100 м)? В таких случаях работа идет в безкислородных условиях и обеспечивается за счет анаэробных источников.

Анаэробная производительность.

Анаэробная производительность - это способность организма выполнять работу в условиях недостатка кислорода, обеспечивая энергетические расходы за счет анаэробных источников.

Работа обеспечивается непосредственно запасами АТФ в мышцах, а также за счет анаэробного ресинтеза АТФ с использованием КрФ и анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза).

Для восстановления запасов АТФ и КрФ, а также для нейтрализации молочной кислоты, образовавшейся в результате гликолиза необходим кислород. Но эти окислительные процессы могут идти уже после окончания работы. Для выполнения любой работы требуется кислород, только на коротких дистанциях организм работает в долг, откладывая окислительные процессы на восстановительный период.

Количество кислорода, которое требуется для окисления продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, называется - кислородным долгом .

Кислородный долг можно также определить как разницу между кислородным запросом и тем количеством кислорода, которое организм потребляет во время работы.

Чем выше минутный кислородный запрос и меньше время работы, тем больше кислородный долг в процентном отношении к суммарному запросу. Наибольший кислородный долг будет на дистанциях 60 и 100 м, где минутный запрос составляет около 40 л/мин, а время работы исчисляется секундами. Кислородный долг на этих дистанциях будет около 98% от запроса.

На средних дистанциях (800 – 3000 м) увеличивается время работы, снижается ее мощность, а значит. возрастает потребление кислорода во время выполнения работы. В результате кислородный долг в процентном отношении к запросу уменьшается до 70 – 85%, но в связи со значительным увеличением суммарного кислородного запроса на этих дистанциях его абсолютная величина, измеряемая в литрах увеличивается.

Показателем анаэробной производительности является — максимальный кислородный долг.

Максимальный кислородный долг — это максимально возможное накопление продуктов анаэробного обмена, требующих окисления, при котором организм еще способен выполнять работу. Чем выше тренированность, тем больше максимальный кислородный долг. Так, например, у людей, не занимающихся спортом, максимальный кислородный долг составляет, 4-5 л, а у спортсменов-спринтеров высокого класса может достигать 10-20 л.

В кислородном долге различают 2 фракции (части): алактатную и лактатную.

Алактатная фракция долга идет на восстановление запасов КрФ и АТФ в мышцах.

Лактатная фракция (лактаты — соли молочной кислоты) — большая часть кислородного долга. Она идет на ликвидацию молочной кислоты, накопившейся в мышцах. При окислении молочной кислоты образуются безвредные для организма вода и углекислый газ.

Алактатная фракция преобладает в физических упражнениях, длящихся не более 10с, когда работа идет в основном за счет запасов АТФ и КрФ в мышцах. Лактатная преобладает при анаэробной работе большей длительности, когда интенсивно идут процессы анаэробного расщепления глюкозы (гликолиз) с образованием большого количества молочной кислоты.

Когда спортсмен работает в условиях кислородного долга, в организме накапливается большое количество продуктов обмена (прежде всего молочной кислоты) и происходит сдвиг рН в кислую сторону. Чтобы спортсмен мог выполнять работу значительной мощности в таких условиях его ткани должны быть приспособлены к работе при недостатке кислорода и сдвиге рН. Это достигается тренировками на анаэробную выносливость (короткие скоростные упражнения с большой мощностью).

Уровень анаэробной производительности важен для спортсменов, работа которых длится не более 7-8 минут. Чем больше время работы, тем меньше влияния на спортивный результат оказывают анаэробные возможности

Порог анаэробного обмена.

При интенсивной работе длящейся не менее 5-ти минут, наступает момент, когда организм не в состоянии обеспечить свои возрастающие потребности в кислороде. Поддержание достигнутой мощности работы и дальнейшее её увеличение обеспечивается за счет анаэробных источников энергии.

ПAHO считается в процентах от МПК. У не тренированных людей первые признаки анаэробного ресинтеза АТФ (ПАНО) могут наблюдаться уже при достижении лишь 40% от уровня максимального потребления кислорода. У спортсменов в зависимости от квалификации ПАНО равен 50-80 % от МПК. Чем выше ПАНО, тем больше возможностей у организма выполнять тяжелую работу за счет аэробных источников, более выгодных энергетически. Поэтому у спортсмена, имеющего высокий ПАНО (65% от МПК и выше), при прочих равных условиях будет более высокий результат на средних и длинных дистанциях.

Физиологическая классификация движений (по Фарфелю B.C.).

I. Стереотипные (стандартные) движения.

1. Движения количественного значения.

Мощности работы: Виды локомоций:

- максимальная - движения, выполняемые ногами;

- субмаксимальная - движения, выполняемые при

- большая помощи рук.

Скоростно-силовые:

Силовые:

Прицельные:

2. Движения качественного значения.

Виды спорта:

Оцениваемые качества:

- спортивная и художественная - сила;

Единоборства:

- фехтование и т.д.

Ситуационные (нестандартные) движения.

Спортивные игры: - теннис; - волейбол; - хоккей; - футбол.

Кроссы: - бег; - лыжные гонки по пересеченной местности; - мотокроссы; - вело и - горнолыжный спорт.

Большая группа физических упражнений выполняется в строго постоянных условиях и характеризуется строгой постоянностью движений. Это группа стандартных (стереотипных) движений. Такие физические упражнения формируются по принципу двигательного динамического стереотипа.

При выполнении нестандартных движений отсутствует жесткий стереотип. В видах спорта с нестандартными движениями существуют определенные стереотипы - приемы защиты и нападения, но в основе движений лежит реагирование на постоянно изменяющиеся условия. Действия спортсмена связаны с решением задач конкретного момента.

Кислородный запрос.

Различают суммарный и минутный кислородный запрос.

Анаэробная производительность.

Показателем анаэробной производительности является — максимальный кислородный долг.

В кислородном долге различают 2 фракции (части): алактатную и лактатную.

Алактатная фракция долга идет на восстановление запасов КрФ и АТФ в мышцах.

Порог анаэробного обмена.

Способность человеческого организма поддерживать высокий потребительский уровень кислорода после физической нагрузки называется кислородным долгом. Что это дает? Возможность иметь кислородный долг гарантирует организму требуемый запас прочности. Подробнее об этом – далее в статье.

Определение

Итак, что это за характеристика? Кислородный долг представляет собой количество О₂, которое необходимо для окисления накопившихся в человеческом организме продуктов обмена при интенсивной мышечной работе.

Обуславливаются процессы долга тем, что при длительной физической активности ткани могут функционировать в ишемическом режиме. Это объясняется нехваткой кислорода. Кислородный долг по праву считается классическим примером отсроченного действия на организм физической нагрузки.

Данный долг бывает следующих разновидностей:

Алактатный. Как он образуется? Алактатный долг в организме человека возникает в результате физической нагрузки. Он устраняется в течение нескольких минут.
Лактатный – возрастает в процессе превышения показателей кислородного запроса МПК в организме человека. Компенсация такого рода долга происходит в течение нескольких часов.

Алактатный кислородный долг – это количество О₂, которое потребуется затратить для пополнения резерва. Его еще называют быстрым, так как восстановление после физических нагрузок происходит стремительно и занимает не более четырех минут времени.

Лактатный кислородный долг связан с многочисленными факторами и называется медленным. В таком случае О₂ участвует в процессах окислительных реакций и обеспечивает из лактата крови ресинтез гликогена, а также окисление в скелетных и сердечных мышцах.

Все компоненты кислородного долга играют важную роль и зависят от физической активности и подготовки человеческого организма к нагрузкам.

Причины снижения

В состоянии покоя человек расходует в среднем около 250 миллилитров О₂ в минуту. Данная величина может варьироваться в зависимости от веса, пола и условий существования, а также при физической активности. Во время физических нагрузок отмечается значительное увеличение потребляемого кислорода примерно в двадцать раз.

Когда человек находится в спокойном состоянии, то тогда затрачивается примерно двадцать процентов общего расхода энергии, из них требуется не менее пяти процентов от общего потребления О₂. Во время физической активности происходит вентиляция легких и изменение параметров кислородного давления в зависимости от интенсивности нагрузок и возраста человека.

После завершения физических нагрузок потребление О₂ начинает постепенно снижаться и в итоге возвращается к исходным параметрам. Как показывает практика, размер долга О₂ напрямую зависит от прилагаемых усилий и физической подготовки человека. Максимальный кислородный долг может варьироваться в зависимости от этих факторов. Например, при физической нагрузке, которая длится на протяжении нескольких минут у нетренированного человека, долг составляет в среднем от трех до пяти литров. Показатель у спортсмена в такой ситуации составляет от пятнадцати литров и более. При этом следует иметь в виду, что максимальный кислородный долг – это мера анаэробной мощности, которая характеризует собой общую емкость анаэробных процессов, что происходят при максимальных нагрузках и условиях.

Максимальное потребление О2

Предельное количество О₂, которое доставляется в течение одной минуты к работающим мышцам человека, называется максимальным потреблением. Этот показатель напрямую зависит от следующих факторов:

от увеличения физической нагрузки на организм;
массы работающей мускулатуры;
состояния систем транспортировки кислорода;
сердечной производительности;
периферического кровообращения.

Предельное потребление кислорода в человеческом организме измеряется в литрах. В детском возрасте показатели варьируются в соответствии с ростом и возрастом ребенка. Для того чтобы провести тщательную оценку физического состояния человека, необходимо в первую очередь определить кислородный пульс. Именно данный показатель свидетельствует об экономичности работы сердца. Чем меньше частота сердечных сокращений, тем большее количество кислорода надобно организму.

Кислородный запрос

Количество кислорода, которое требуется человеку для выполнения определенной работы на единицу времени, является кислородным запросом. Связано ли это с другими характеристиками? Кислородный долг и кислородный запрос тесно взаимосвязаны между собой. Если органы снабжения О₂ не могут быстро удовлетворить запрос, в организме организуется долг.

Методы восстановления

После любой физической активности в организме человека проистекают противоположные процессы и трансформации в деятельности функциональных систем, которые снабжали органы для выполнения определенного упражнения.

Любые физические нагрузки требуют последующего восстановления организма, которое может быть как активным, так и пассивным. Если речь идет об активном восстановлении, то в таком случае каждая тренировка должна обязательно заканчиваться постепенным уменьшением нагрузки. Именно благодаря этому подходу предотвращается появление судорожных состояний в мышцах, а также значительно облегчается процесс восстановления.

Если речь идет о пассивном подходе, то в таком случае человеку требуется меньше кислорода, чем при нахождении в привычном состоянии. В результате этого происходит высвобождение кислорода в определенном количестве, организм восстанавливается. Рекомендуется пассивное восстановление в том случае, если нагрузки не выходили за рамки равномерного потребления кислорода.

Восстановительный период в таком случае длится короткий промежуток времени, после которого можно заново приступать к выполнению упражнений. По мнению ученых, именно пассивный метод считается наиболее актуальным. Выбирать способ восстановления следует правильно, так как именно от этого напрямую зависят нагрузки на сердце.

Заключение

Когда человек выполняет работу, требующую высокой мощности, системы доставки О₂ не могут обеспечить потребность энергетических процессов. В результате этого происходит накапливание в тканях недоокисленных продуктов. Как только человек завершает физические нагрузки, происходит ликвидация кислородного долга. Оценка такого состояния должна проводиться в каждом случае персонально в зависимости от физической подготовки, нагрузки, пола и возраста человека. Именно кислородный долг считается классическим примером отсроченного действия на человеческий организм физической нагрузки.

Количество кислорода, необходимое для полного обеспечения выполняемой работы, называют кислородным запросом. Но органы кислородного снабжения "тяжелы на подъем", они не могут быстро удовлетворить кислородный запрос. Поэтому образуется кислородный долг.

Обычно в общем кислородном долге различают две фракции: алактатную и лактатную.

Первую связывают с ресинтезом АТФ и с восполнением израсходованных кислородных резервов организма. Эта часть кислородного долга оплачивается очень быстро (не более, чем за 1 -1,5 мин.).

Вторая фракция отражает окислительное устранение лактатов (молочной кислоты). Ликвидация лактатной фракции кислородного долга происходит более медленными темпами (от нескольких минут до 1,5 часа).

3.3. Кровь как физиологическая система, жидкая ткань и орган

Кровь - жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе и обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма в качестве органа и физиологической системы.

Она состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ.

Эритроциты - красные кровяные клетки, заполнены особым белком гемоглобином, который способен образовывать соединения с кислородом и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким, осуществляя таким образом дыхательную функцию.

Лейкоциты - белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая инородные тела и болезнетворные микробы.

Тромбоциты играют важную роль в сложном процессе свертывания крови. В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей. В плазме крови находятся и антитела, создающие иммунитет организма к ядовитым веществам инфекционного и ли какого-нибудь иного происхождения, микроорганизмам и вирусам. Плазма крови принимает участие в транспортировке углекислого газа к легким.

Общее количество крови составляет 7-8% массы тела человека. В покое 40-50% крови выключено из кровообращения и находится в "кровяных депо": печени, селезенке, сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Выход крови из "депо" и ее перераспределение по организму регулируется ЦНС.

3.4. Сердечно-сосудистая система

Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов.

Сердце - главный орган кровеносной системы - представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит кровообращение в организме. Сердце - автономное, автоматическое устройство. Однако его работа корректируется многочисленными прямыми и обратными связями, поступающими от различных органов и систем организма. Сердце связано с центральной нервной системой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие.

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая - малый.

Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца.

Пульс - волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца. В покое пульс здорового человека равен 60 - 70 удар. в мин.

Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов.

Оно измеряется косвенным путем в плечевой артерии по методу Короткова. Различают максимальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (или диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы).

Читайте также: