Енергія та фізичні вправи

аеробних умовах

Як організм накопичує енергію?

Наші продукти забезпечують нас енергією в основному завдяки вмісту вуглеводів та жирів. Жир накопичується організмом до тих пір, поки його не буде потрібно використовувати. Вуглеводи, або цукру, або крохмалі, розщеплюються в організмі і зберігаються у формі глікогену, тобто ряду взаємопов’язаних молекул цукру. Частина глікогену зберігається в печінці, звідки він використовується для «поповнення» рівня цукру в крові, щоб підтримувати необхідний для мозку рівень надходження глюкози, тоді як решта зберігається самими м’язами.

Поряд з глікогеном також зберігається вода, а саме 3 грами води на кожен грам глікогену. Втрата ваги, що спостерігається лише після одного-двох тренувань, є наслідком втрати спаленого «палива» та накопиченої води через потовиділення. Жир зберігається в жировій тканині та м’язових клітинах. Клітини жирової тканини діють як простий накопичувальний резервуар, який розширюється із збільшенням поглинання жиру, але скорочується натще. Коли молекули жиру розщеплюються, виділяються жирні кислоти та гліцерин, які потім транспортуються кров’ю до м’язів, де вони використовуються.

У середньому дорослого чоловіка тонкої статі є близько 15 відсотків жиру, а у дорослої жінки подібного тіла - близько 25 відсотків жиру. У спортсменів, які перебувають у авангарді бігу на великі відстані, в організмі набагато менше жиру, але навіть цього достатньо, щоб протягом декількох днів забезпечувати м’язи паливом, необхідним для вправ з низькою інтенсивністю.

Як організм використовує цю енергію?

Під час бігу наше тіло використовує енергію прямо пропорційно швидкості бігу. Якщо ця енергія не поповнюється так само швидко, як і використовується, наші м’язи не зможуть продовжувати свою роботу з нинішніми темпами, тому ми будемо змушені сповільнити біг або навіть зупинитися.

М’язи, які працюють під час вправ, перетворюють енергію, яку вони накопичують, у кінетичну (кінетичну) енергію та тепло. Цей процес найбільше нагадує роботу машини згоряння, в якій хімічна енергія (паливо) перетворюється на механічну.

Енергія виробляється, коли м’язові клітини, діючи як крихітні електростанції, спалюють вуглеводи та жир у присутності кисню, виробляючи біохімічний продукт, відомий як аденозинтрифосфат АТФ. АТФ - це речовина, яка фактично виконує діяльність, відому як робота м’язів. Цей процес називається аеробним метаболізмом (аеробний метаболізм), оскільки він вимагає кисню. АТФ також може вироблятися за відсутності кисню, але в цьому випадку він виробляється виключно з вуглеводів без використання жиру. Цей процес називається анаеробним метаболізмом (анаеробний метаболізм). На вибір двох різних енерговиробничих процесів організацією впливають декілька дуже мінливих факторів.


Фактори, що впливають на вибір палива

Одним із факторів є інтенсивність вправ. Це, а отже, і потреба в енергії, різниться в більшості видів спорту. Наприклад, у футболі та тенісі короткі періоди фізичних навантажень високої інтенсивності чергуються з періодами відпочинку або менш інтенсивних рухів. Навіть у таких видах спорту, як біг або їзда на велосипеді, енергетичні потреби можуть змінюватися залежно від ступеня опору рідини, пов'язаного з рухом та/або напрямком вітру, а також від топографічних умов траси. Відповідно, використання різних джерел палива в організмі також змінюється залежно від мінливих потреб у енергії.

Існують також дуже значні індивідуальні відмінності між здатністю окремих спортсменів здійснювати фізичні вправи та їх метаболічними реакціями; на спосіб використання палива також впливає ця обставина.

Відбір палива також визначається м’язами, задіяними в роботі. Деякі м’язи працюють в аеробних умовах (у присутності кисню), тобто вони використовують як жир і вуглеводи як паливо, тоді як інші м’язи працюють переважно в анаеробних умовах (без втручання кисню), коли вони можуть спалювати лише вуглеводи. Ці властивості можна змінити за допомогою вправ, оскільки вправи дозволяють м’язам поглинати більше кисню з крові і, як результат, генерують більше аеробної енергії.

Що таке VO2 макс ?

Використання кисню в цьому сенсі в організмі є ключовим фактором контролю споживання палива та ефективності спортивних результатів. Для кращого розуміння цього контексту ми будемо далі тлумачити термін, який спортивні фахівці називають "VO2 max".

Чим інтенсивніше ми робимо вправи, тим більше ми дихаємо, щоб поглинати кисень, оскільки це дає нам все більше енергії, що виробляється в аеробних умовах. Однак наша здатність до поглинання кисню обмежена, і окремо кожен має свій власний "максимальний рівень поглинання кисню", тобто VO2 макс.

Наукові дослідники спортсменів вважають VO2 max важливим пунктом відліку. Наприклад, фактичне споживання кисню спортсменом може бути виражене у відсотках від індивідуального максимального рівня VO2 цього спортсмена. Це дає значення "% VO2 max", яке відображає ступінь, в якій бігун відчуває навантаження, що виникає внаслідок його продуктивності, тобто наскільки він близький до межі його індивідуальних показників.

Два спортсмени, які бігають з однаковою швидкістю і використовують однакову кількість кисню, можуть по-різному відчувати фізичне напруження, яке в кожному випадку буде більшим для спортсмена з вищим індивідуальним максимальним рівнем% VO2.
Максимальне значення% VO2 характеризує ступінь фізичних навантажень індивідуально, тобто відносно. Отже, його не слід плутати з даними, що фіксують швидкість або пройдену відстань. Опис відносної інтенсивності вправ, тобто метод його чисельної характеристики, використовується для виявлення тієї частини етапу виконання, в якому організм змінює спосіб виробництва енергії.

У сидячої людини (A) швидкість бігу, що вимагає 100% максимального введення VO2, може бути менше половини максимального рівня поглинання кисню бігуном на відстань (B) (

Перемикання джерел палива

Під час низького рівня фізичних навантажень - вправ з низькою інтенсивністю або фізичних вправ - організм працює в аеробних умовах. При рівні VO2 нижче 50 відсотків жир є основним паливом, якщо він забезпечує більше половини загального виробництва енергії.

Іншими словами, енергія, що зберігається у вигляді жиру, не може виділятися досить швидко, щоб забезпечити показники, що перевищують приблизно 50% VO2 max на індивідуальному рівні. При приблизно 60-65% максимальної продуктивності VO2 жири та вуглеводи забезпечують приблизно рівні джерела енергії. Вправи на вищому рівні, відповідно основним паливом для тренувань є вже вуглеводи, які повинні бути доступними з максимальною зручністю для забезпечення працездатності. Коли бігун збільшує швидкість свого бігу або біжить по крутому схилу пагорба без уповільнення, він може більше не бути в змозі забезпечити додаткову енергію, необхідну для цього, завдяки повному аеробному метаболізму. Надлишок енергії в цьому випадку генерується в анаеробних умовах, тобто шляхом швидшого розкладання вуглеводів без необхідності окремого кисню. У разі дуже короткочасних інтенсивних фізичних зусиль, таких як спринт на 100 метрів, майже всі потреби в енергії покриваються анаеробними процесами. В анаеробному обміні вуглеводи дуже швидко витрачаються, а також виробляється молочна кислота. Молочна кислота заважає ефективній роботі м’язів і є однією з причин втоми. Отже, анаеробна система забезпечує енергоефективність лише на короткий проміжок часу.

Джерела палива змінюються в міру збільшення фізичних навантажень. Зі збільшенням VO2 max використовується більше енергії і потрібно більше вуглеводів. Тренування дозволяють спортсменам довше і важче тренуватися. Добре навчений бігун на довгі дистанції може підтримувати хороший темп, не перевищуючи 50 або 60 відсотків максимального рівня VO2. Це дозволяє використовувати запаси жиру протягом більш тривалого періоду часу, а запаси глікогену - більш економічно. Ще одним фактором витрати пального є тривалість фізичних вправ. У міру розвитку запаси глікогену у функціонуючих м’язах зменшуються. Тоді виробництво енергії залежить від жирних кислот, і хоча бігун все ще рухається, він змушений зменшити швидкість бігу.

Організм також здатний отримувати частину енергії з цукру в крові. Частка енергії, отриманої від цукру в крові, демонструє зростаючу тенденцію до кінця навантажень (тренувань). Джерела палива змінюються через певний проміжок часу. У нашому прикладі вище інтенсивність вправ становила 50% VO2 макс. Самі спортсмени помічають, що рівень 60-80% VO2 max протягом 2-3 годин після постійних фізичних вправ, відповідно. після раптових інтенсивних навантажень («кидків») під час азартних ігор або спортивних занять запаси глікогену в їх м’язах зменшуються.