Обмен энергии. Энергозатраты

Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. Важнейшей физиологической константой организ­ма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называ­ется основным обменом. Величина его зависит от массы тела: чем она больше, тем больше обмен, но эта зависимость не прямолинейна.

Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях. Естественно, эта потребность зависит от целого ряда факторов: уров­ня основного обмена, интенсивности выполняемой работы и др. Со­отношение количества энергии, поступившей в организм с пищей и израсходованной, называется энергетическим балансом, и находится он в тесной зависимости от характера жизнедеятельности.

Энергетический баланс в жизни современного человека очень часто существенно нарушается. В экономически развитых странах за последние 100—150 лет удельный вес мышечной работы как генерато­ра энергии, используемой человеком, сократился почти в 200 раз, что привело к снижению энергозатрат на мышечную деятельность. Дефи­цит энергозатрат, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма у городского населения, составляет около 500—750 ккал в сутки. Так, если минимальная величина суточных энергозатрат в нор­ме составляет 2950—3850 ккал (конечно, в зависимости от возраста, пола и массы тела), то из них на мышечную деятельность должно рас­ходоваться не менее 1200—1900 ккал. Остальные энергозатраты обес­печивают поддержание жизнедеятельности организма в состоянии покоя, нормальную деятельность систем дыхания и кровообращения, обменные процессы и т.д. (энергия основного обмена).

Расход энергии тесно связан с особенностями различных физиче­ских упражнений. Как известно, значительная группа разнообразных спортивных дисциплин носит циклический характер, т.е. с повторяющейся биомеханической последовательностью выполнения (бег, пла­вание и т.п.). В то же время существует большая группа видов спорта и отдельных упражнений, особенностью которых является нестан­дартность исполнения — ациклические упражнения. Это различные единоборства, спортивные игры, гимнастика и т.д. Подобное много­образие характера движений не всегда позволяет точно определить их мощность (в кг/м) и соответственно расход энергий. Это легче вы­явить в циклических видах и сложнее в ациклических упражнениях (хотя и возможно в лабораторных условиях).

При физических нагрузках циклического характера для определе­ния особенностей расхода энергии спортивные физиологи ориенти­руются на зоны относительной мощности выполнения отдельных уп­ражнений, приведенные в табл. 4.5. Физиологические особенности выработки и расхода энергии организмом связаны с биохимическими процессами на уровне клетки. От этих процессов зависит методика подбора и применения отдельных тренировочных упражнений, ха­рактер их выполнения на учебно-тренировочных занятиях, содержа­ние разминки на соревнованиях и т.д. В контексте этих процессов ста­новятся понятными многие закономерности (и неизбежность, даже необходимость!) появления некоторых неприятных ощущений на ди­станциях и, особенно на их финишных отрезках.

Итак, мы подошли к ключевым понятиям и явлениям: анаэробно­го (бескислородного) и аэробного (кислородного) процессов выра­ботки энергии в клетках нашего организма и расхода этой энергии в отдельных физических упражнениях.

Анаэробный процесс. Непосредственным источником энергии в клетках при мышечном сокращении служит аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). В результате биохимических превращений трех ти­пов — фосфогенного, лактатного и окислительного высвобождается энергия, необходимая для сокращения мышц. Фосфогенный (без уча­стия кислорода) включается первым и разряжается очень быстро — за 5—10 с на 90—95%. Лактацидный источник энергии включается за фосфогенным и примерно втрое слабее его. Зато емкость этого источ­ника бескислородного обмена в организме вдвое больше, и запас его исчерпывается только к концу 2-й минуты непрерывной работы.

По мере расходования лактацидного источника в мышцах и крови накапливаются продукты распада — молочная кислота (лактат). Для ее ликвидации и восстановления АТФ требуется кислород, но его практически нет, и образуется кислородный долг. Величина макси­мально возможного кислородного долга характеризует анаэробную производительность организма. У не занимающихся спортом она колеблется от 4 до 10 л, а у спортсменов — от 15 до 22 л. Чем выше концентрация лактата, тем сильнее ощущается утомление, преодоление которого требует волевого усилия. Физически тренированные люди проявлять это усилие в большем диапазоне, так как они выра-ти на тренировках большую способность к перенесению высокой энцентрации лактата и преодолению связанных с нею сдвигов в кислотно - щелочном равновесии в организме.

Аэробный (окислительный) процесс происходит параллельно. Но м связи с тем, что на первых двух минутах напряженной физической работы усиление дыхательной, сердечной деятельности и общего кро­вотока осуществляется с некоторым запозданием, этот процесс проявляется незначительно. Только к концу 3-й минуты он приближает­ся к максимальному уровню потребления кислорода (МПК) данного человека. Все эти процессы анаэробного и аэробного обмена имеют свое яркое проявление при характеристике упражнений, относящих­ся к различным относительным зонам мощности: максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной (табл. 4.5).