Ключевые идеи книги: Библия бега. Свод знаний о беге. Тим Ноукс

Мышцы, их структура и функции

В организме есть три вида мышц – скелетные мышцы, гладкие мышцы и сердечная мышца.

В этой главе обсуждаются структура и функции скелетных мышц. Именно они – и в меньшей степени сердечная мышца – имеют отношение к бегу.

Структура мышц

Мышечные клетки окружены капиллярами (в среднем, каждая клетка окружена пятью), количество которых растет по мере тренированности. Капилляры обеспечивают клетки кровью.

Основные структурные компоненты скелетных мышц – миофибриллы, митохондрии, триглицериды, гликоген.

Каждая клетка состоит из множества тонких, лежащих параллельно нитевидных структур – миофибрилл. Каждая, в свою очередь, состоит из более коротких саркомер, а те – из тончайших волокон (филаментов), также лежащих параллельно. Они взаимодействуют, производя мышечные сокращения, когда мы бегаем.

Главная функция митохондрий – производство энергии, необходимой для мышечных сокращений. Известно, что каждая митохондрия состоит из энзимов – катализаторов, перерабатывающих энергию из пищи в аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ – форма, в которой энергия существует в организме.

Еще один компонент мышц – молекулы триглицерида, являющиеся формой хранения жира в организме и одним из источников энергии для сокращения мышц. Чтобы обеспечить энергию, молекула триглицерида распадается на жирные кислоты и глицерин.

Гликоген – второй важный источник энергии в клетках. Это множество молекул глюкозы в длинных цепочках. Это единственная форма энергии, в которой она хранится и в печени, и в мышцах.

Волокна двух типов отличаются цветом, количеством митохондрий и скоростью сокращений. Первый тип называют также «медленными волокнами», второй – «быстрыми». Первый тип имеет красный цвет и более высокую концентрацию митохондрий. Красный цвет объясняется высоким содержанием миоглобина, белка, чья функция – доставка кислорода из крови к митохондриям. Волокна типа 2 белые из-за низкого содержания миоглобина. В них также низкая концентрация митохондрий.

Согласно исследованиям, у элитных атлетов наблюдается прогнозируемое соотношение быстрых и медленных волокон.

Например, у спринтеров бывает примерно 26 % медленных волокон, у велосипедистов и пловцов – около 50 %, у профессиональных полумарафонцев – 54 %, а у элитных бегунов на длинные дистанции – 79–88 %.

Предположительно соотношение мышечных волокон, столь важное для успеха в разных видах спорта, определяется генетически[1]. Изменить его нельзя. Если это так, а скорее всего это так, то выходит, что потенциал человека в видах спорта на выносливость определяется тем, с какой долей волокон каждого типа он родился.

Ряд исследований[2] показал, что атлеты, преуспевающие в видах спорта на выносливость, живут дольше тех, кто показывает высокую скорость или мощность. Вероятно, это связано с преобладающим типом мышечных волокон.

Автор рассуждает о том, что прирожденные характеристики мышц могут объяснять, почему большинство сильнейших спринтеров мира происходят из Западной Африки, а спортсмены из других регионов Африки, особенно кенийцы, доминируют на средних и длинных дистанциях.

А вот почему именно так распределились гены и были ли также внешние факторы у атлетов из разных регионов, Ноукс не пишет. Это требует дополнительных исследований.

В сети можно найти протоколы тестирований для определения преобладающего типа волокон у вас. Как правило, это серия определенных силовых упражнений.

Система доставки кислорода и экономичность бега

Глава посвящена поиску ответов на вопросы:

– Почему одни бегуны быстрее других?

– Как тренировки улучшают нашу физическую форму и время на соревнованиях?

– Какие факторы позволяют прогнозировать результаты?

Соответственно, обсуждаются понятия максимального потребления кислорода (МПК*) и экономичности бега.

* Этот показатель характеризует максимальное потребление кислорода (МПК, или VO2max), то есть аэробную мощность, один из параметров, определяющих (и ограничивающих) результатыв спорте на выносливость. Это врожденный, генетически заданный параметр, его нельзя существенно поднять. Высокий МПК не означает высоких результатов по умолчанию – это потолок, которого еще нужно достичь с помощью грамотных тренировок. Что означает VO2max = 55 мл/кг/мин? Что спортсмен может потреблять максимум 55 мл кислорода на килограмм веса тела в минуту.

В главе рассматривается традиционная концепция, которая сводится к тому, что ключевым фактором результата является способность атлета доставлять кислород к мышцам. Ноукс обсуждает ее ограничения – теоретические и практические – и приводит свою модель «центрального регулятора» (central governor, по сути – головной мозг мозга), контролирующего интенсивность упражнения, чтобы не допустить фатальных последствий для сердца и организма в целом. Мозг анализирует большое количество информации о состоянии организма, учитывает все факторы, например, длительность соревнования, температуру разных частей тела и окружающей среды.

Предпосылка этой модели в том, что сердце – орган, который находится в наибольшей зоне риска в связи с развитием дефицита кислорода при интенсивных нагрузках. И должен существовать механизм его защиты. Как только мозг получает информацию о том, что возникает опасный для деятельности сердца дефицит кислорода, он ограничивает активность мышц.

Из модели центрального регулятора следует, что МПК не является ключевым фактором, определяющим результаты атлета. Максимальная результативность физических упражнений ограничивается объемом коронарного кровотока, обеспечивающего сердце кислородом. А также «экономичностью» сердца и мышц, их эластичностью и сокращаемостью.

Хотя VO2max считают золотым стандартом в качестве показателя вашей аэробной формы, это далеко не всегда лучший предсказатель результата в соревнованиях. Во многих современных часах встроен расчет VO2max и функция прогноза результатов, но опираться на них не стоит.

В таблице ниже сравниваются результаты четырех атлетов с похожими значениями МПК.

Атлет (страна) МПК, мл/кг/мин Время на марафоне, ЧЧ: ММ:СС Джоан Бенуа (США) 78.6 02:24:52 Альберто Салазар (США) 76.0 02:08:13 Кевин Вудворт (Великобритания) 74.2 02:19:50 Грета Уайтц (Норвегия) 73.0 02:25:29.

1. Вдыхание воздуха, богатого кислородом.

2. Доставка крови, насыщенной кислородом, из легких к мышцам.

3. Мышцы используют кислород для окисления жиров и углеводов. Выделяется углекислый газ и АТФ.

4. Кровь, насыщенная углекислым газом, возвращается в легкие.

5. Углекислый газ выводится легкими.

1. Возраст.

2. Пол.

3. Физическая форма, тренированность.

4. Изменения высоты над уровнем моря.

5. Интенсивность легочной вентиляции.

Считается, что МПК стабилен в течение жизни и меняется незначительно даже при интенсивных тренировках. В отличие от экономичности бега. Экономичность бега связана с объемом потребляемого кислорода на определенной (субмаксимальной) скорости, тогда как МПК – это потребление кислорода при беге с максимальной скоростью, которую атлет способен поддерживать в течение 5–8 минут. Чтобы сравнить экономичность двух бегунов, их нужно тестировать на определенной одинаковой скорости.

Тренированные атлеты в среднем могут выдерживать уровень в 94 % от максимального потребления кислорода на забегах в 5 км, 82 % – на стандартном марафоне, 67 % – на ультрамарафоне (85 км), 60 % – на дистанции 160 км, около 45 % – на суточном беге.

Если вы знаете МПК атлета и его экономичность бега (потребление кислорода), то можете рассчитать скорость, которую он сможет поддерживать на определенной дистанции.

Например, если его МПК = 60 и он может бежать с потреблением кислорода в 50 % от МПК в течение 17 часов, его потребление кислорода будет на уровне 30 мл на килограмм в минуту. Чтобы узнать, как быстро он побежит, нужно применить формулу Дэвиса – Томпсона: Скорость бега (км/ч) = (потребление кислорода [мл/кг/мин] + 7.736) / 3.966. В примере это будет 9.5 км/ч, и за 17 часов такой атлет пробежит 161.8 км.

Прогноз Тима Ноукса: в будущем производители обуви сосредоточатся на создании продуктов, улучшающих экономичность бега, биоинженеры будут ее исследовать, чтобы выявлять влияющие факторы, а тренеры будут разрабатывать новые подходы для ее улучшения.

Авторы одного исследования пришли к выводу, что высокий МПК (выше 67 мл/кг/мин) обеспечивал атлету с таким МПК пребывание среди быстрых бегунов. Своего рода необходимое, но не достаточное условие. Но в рамках этой группы ключевым фактором была уже экономичность бега.

МПК Стива Префонтейна[3] и Фрэнка Шортера[4] отличались на 16 %, а время в беге на 1 милю – на 8 секунд (3.4 %), на 3 мили – на 0.2 секунды.

Артур Ньютон[5]