FIZJOLOGICZNE ASPEKTY TRENINGU SZYBKOŚCI

12 stycznia 2017
626 Wyświetleń

Dzisiejszy artykuł rozpoczyna cykl tematów, które będę poruszał w kolejnych numerach Perfect Body, skupiających się na fizjologicznych aspektach treningu szybkości, wytrzymałości oraz siły. W obecnych czasach fizjologia sportu jest jedną z podstawowych dziedzin teorii treningu sportowego. Pozwala ona zdiagnozować stan wytrenowania organizmu poprzez wykonywanie specjalistycznych testów wysiłkowych i dzięki temu umożliwia indywidualizację procesu szkolenia. Z racji tego, że poszczególne cechy motoryczne człowieka są podatne na trening, sztaby szkoleniowe poszczególnych grup zawodników szukają optymalnych środków treningowych, które w najkorzystniejszy sposób wpływać będą na poprawę wyników sportowych. 

Znajomość organizmu sportowca i jego reakcji na poszczególne bodźce treningowe w dużym stopniu ułatwia realizację modelowych obciążeń treningowych przygotowanych dla danego zawodnika. 

Nie zapominajmy o tym, że każdy organizm jest inny i nie ma jednej drogi realizacji tego samego treningu dla wszystkich zawodników. Dlatego też w wielu przypadkach poszukiwanie optymalnych środków treningowych, które w najkorzystniejszy sposób będą modelować wydolność fizyczną, trwa wiele lat. 

Szybkość oraz wytrzymałość szybkościowa odgrywają kluczową rolę w wielu dyscyplinach sportowych (sporty walki, zespołowe gry sportowe, biegi lekkoatletyczne, skoki, podnoszenie ciężarów itd.). 

Kształtowanie tych cech motorycznych wymaga stosowania wyspecjalizowanych metod treningowych w odpowiednich etapach rocznego cyklu treningowego.

Wśród czynników fizjologicznych, które wpływają na szybkość ruchu, wymienić należy:

  • stan energetyczny mięśnia (zawartość w komórkach mięśniowych adenozynotrifosforanu i fosfokreatyny),
  • sprawność enzymatyczną,
  • temperaturę wewnątrzmięśniową,
  • szybkość skracania włókien mięśniowych (udział włókien szybkokurczliwych w składzie mięśni),
  • szybkość rekrutacji aktywnych jednostek motorycznych,
  • częstotliwość wyładowań czynnych motoneuronów,
  • przekrój fizjologiczny mięśnia oraz jego długość i masę. 

ŹRÓDŁA ENERGII DO PRACY MIĘŚNIOWEJ PODCZAS TRENINGU SZYBKOŚCI ORAZ WYTRZYMAŁOŚCI SZYBKOŚCIOWEJ 

Wyróżniamy dwa podstawowe systemy pozyskiwania energii do skurczu mięśniowego, które wykorzystuje organizm podczas rozwijania wysokiej szybkości ruchów. Jest to system fosfagenowy (ATP + Cr zmagazynowane w mięśniach szkieletowych) oraz glikolityczny (cykl przemian glikolizy beztlenowej). Istnieje również system tlenowy (glikoliza tlenowa), jednakże ten system w niewielkim stopniu uczestniczy w rozpędzaniu się sportowca oraz wykonywaniu ruchów podczas wysiłków sprinterskich (rycina 1). Ilość zmagazynowanego adenozynotrójfosforanu (ATP) w mięśniach szkieletowych, w przypadku gdyby nie był on ciągle resyntezowany, wystarcza na 2-3 s maksymalnego wysiłku. Ciągła resynteza tego związku umożliwia jego hydrolizę, a tym samym pozyskiwanie energii do pracy fizycznej. Fosfokreatyna, zmagazynowana także w mięśniach, jest podstawowym substratem energetycznym, służącym do odbudowy ATP podczas wysiłków sprinterskich. Jej zapasy również są ograniczone i starczają na około 6-8 s maksymalnego wysiłku. W mięśniach poprzecznie prążkowanych szkieletowych niewielkie ilości ATP są wytwarzane w wyniku reakcji miokinazowej, w której z dwóch cząsteczek ADP (adenozynodwufosforanu) jest odtwarzana jedna cząsteczka ATP i jedna cząsteczka AMP (adenozynomonofosforanu). Mimo że niewielka ilość ATP jest w tej reakcji resyntezowana, to odgrywa ona znaczącą rolę metaboliczną, gdyż obniża stężenie ADP oraz dostarcza AMP, który jest silnym aktywatorem glikolizy. Najważniejszym mechanizmem dostarczającym energii podczas pracy trwającej około 40-50 s o maksymalnej i supramaksymalnej intensywności jest system glikolizy beztlenowej.  

Należy pamiętać, że nawet podczas wysiłku sprinterskiego trwającego około 10 s w dostarczaniu energii do pracy mięśniowej uczestniczą wszystkie podstawowe mechanizmy (fosfagenowy, beztlenowy oraz tlenowy). Różnica jest tylko w procentowym udziale tych mechanizmów w dostarczaniu energii w stosunku do czasu wykonywanej pracy mięśniowej (rycina 1). 

Podczas pracy nad szybkością oraz wytrzymałością szybkościową nie powinno się jednak zaniedbywać treningu systemu tlenowego. Wynika to ze specyfiki uprawianej dyscypliny sportowej. Związane jest to z powtarzalnością wykonywania szybkich ruchów, które mają między innymi miejsce w MMA. Po wyczerpaniu się zasobów energetycznych, mimo ich ciągłej odbudowy, system tlenowy odgrywa coraz większą rolę w energetyce mięśniowej. Podobna sytuacja ma miejsce w treningu sportowym w przypadku kształtowania szybkości oraz wytrzymałości szybkościowej, gdy zastosujemy zbyt krótkie przerwy wypoczynkowe, które nie w pełni pozwolą na odbudowę wyczerpanych zasobów fosfagenowych. Podczas takiego rodzaju treningu każdy kolejny wysiłek może być zaopatrywany w dużym stopniu w energię pochodzącą z tlenowych przemian glukozy. Wielu trenerów jest jednak zgodnych co do tego, że zbyt duża objętość treningu tlenowego, wykonywanego na przykład w postaci biegów ciągłych, wpływa obniżająco na zdolności szybkościowe sportowca. 

 

Rycina 1. Źródła energetyczne w czasie wysiłku trwającego do 90 s. [W]: Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego z zarysem fizjologii człowieka pod redakcją Jaskólskiego A. AWF Wrocław 2002. 

Planując dla siebie lub swoich zawodników poszczególne jednostki treningowe, których głównym celem jest poprawa szybkości lub wytrzymałości szybkościowej, należy pamiętać, że po zakończeniu ćwiczeń zapasy ATP zostają uzupełnione w okresie od 3 do 5 min, a w ciągu 8 min zachodzi całkowita resynteza fosfokreatyny. W niektórych przypadkach, gdy wykonywany jest trening o supramaksymalnym i maksymalnym obciążeniu, resynteza fosfokreatyny może wydłużyć się do 15 min. Szybkość odbudowy zasobów energetycznych powinno się wziąć pod uwagę przy planowaniu przerw wypoczynkowych podczas treningu interwałowego lub powtórzeniowego. 

Efektem treningu sprinterskiego jest fizjologiczna adaptacja organizmu do tego rodzaju pracy, która przejawia się między innymi szybszym tempem rozpadu fosfokreatyny podczas wysiłku sprinterskiego. Wynika z tego, że na szybkość wykonywania ruchu oraz wytrzymałość szybkościową będzie miał w dużym stopniu wpływ początkowy zapas związków wysokoenergetycznych zgromadzony w mięśniach. W tym miejscu należy podkreślić, jak ważną rolę w osiągnięciu wysokich wyników sportowych ma prawidłowe odżywianie i racjonalne stosowanie dobrze zbilansowanej suplementacji. Podczas wysiłków sprinterskich, bazujących głównie na energetyce fosfagenowej, stwierdzono u sportowców wyższą aktywność miokinazy (MK), która przyspiesza resyntezę ATP, a tym samym szybkość pozyskiwania energii. Trening sprinterski wpływa także na stężenie fosforylazy glikogenowej, enzymu odpowiedzialnego za pobudzanie rozpadu glikogenu mięśniowego. Badania naukowe wykazują zmiany w aktywności dehydrogenazy mleczanowej (LDH) oraz fosfofruktokinazy (PFK) u zawodników pracujących nad szybkością wykonywanych ruchów. 

Z fizjologicznego punktu widzenia na temat treningu kształtującego szybkość oraz wytrzymałość szybkościową należy pamiętać, że w celu zwiększenia wydajności układu fosfagenowego (ATP + CP) zalecane jest wykonywanie wysiłków interwałowych. Polegają one na stosowaniu znacznych obciążeń w seriach ćwiczeń o dużej intensywności, trwających nie dłużej niż 10 s, w przerwach od 30 do 300 s. W tym miejscu należy kolejny raz podkreślić, że fosfokreatyna, która podczas tego rodzaju treningu jest jednym z podstawowych źródeł energii do pracy mięśniowej, jest uzupełniana w 70% podczas przerwy wypoczynkowej trwającej ok. 30 s, a odzysk fosfokreatyny w 99% następuje po 300 s przerwie. 

Do zwiększania wydajności układu glikolitycznego, który w dużym stopniu wpływa na wysoki poziom wytrzymałości szybkościowej, zaleca się także stosowanie treningu interwałowego, ale o nieco przedłużonym czasie trwania – zalecany czas trwania to 20 – 60 s. Jeżeli celem treningu jest wzrost tolerancji i szybkości usuwania kwasu mlekowego, to zalecane przerwy wypoczynkowe podczas tego rodzaju treningu interwałowego powinny wynosić 60 – 240 s. Taki czas przerwy między poszczególnymi wysiłkami powoduje, że stężenie kwasu mlekowego w mięśniach i  we krwi jest zwiększone przy rozpoczęciu każdej kolejnej serii. Jeśli natomiast głównym celem treningu sportowego jest wzrost aktywności enzymów szlaku glikolitycznego, to przerwy wypoczynkowe podczas tego rodzaju treningu interwałowego powinny wydłużyć się nawet do 20 min, co pozwoli prawie całkowicie oczyścić mięśnie z kwasu mlekowego przed przystąpieniem do kolejnego wysiłku. 

Stosowanie treningu interwałowego w kształtowaniu szybkości oraz wytrzymałości szybkościowej wpływa na poprawę zdolności buforowania produktów przemiany materii. 

Proces ten związany jest z przesuwaniem pojawiającego się ,,progu zmęczenia” w trakcie wysiłków sprinterskich, wynikający ze zwiększenia tolerancji organizmu na zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej. Zaburzenia homeostazy podczas treningu szybkości wiążą się z nagromadzeniem kwasu mlekowego, a tym samym ze wzrostem stężenia jonów wodorowych, co osłabia aktywność fosfofruktokinazy oraz zaburza szybkość transportu jonów wapniowych. Wszystkie te reakcje wpływają na zmniejszenie koordynacji nerwowo-mięśniowej, co skutkuje spadkiem szybkości.  

Bez wątpienia czynnikiem, od którego zależy szybkość wykonywania ruchów, jest rodzaj i proporcje występujących włókien mięśniowych. W dużym stopniu skład włókien mięśniowych uwarunkowany jest genetycznie, a najbardziej pożądanym typem dla sprintera są włókna szybkokurczliwe typu IIb lub IIx. Charakteryzują się one metabolizmem beztlenowym jako głównym mechanizmem pozyskiwania energii, wysoką aktywnością ATP-azy, małą intensywnością przemian tlenowych, dużą aktywnością enzymów glikolitycznych, słabym ukrwieniem, małą ilością sarkoplazmy, dużą zawartością glikogenu, krótkim czasem wykonywania skurczu o znacznej sile. 

Na trening szybkości, w zależności od uprawianej dyscypliny sportowej, składa się trening czasu reakcji, czasu pojedynczego ruchu oraz częstotliwości ruchów. Wielu autorów podkreśla także odpowiednie przygotowanie siłowe zawodnika przed przystąpieniem do właściwego treningu szybkościowego. Należy pamiętać, że szybkość jako cecha motoryczna jest w dużym stopniu uwarunkowana genetycznie, co uniemożliwia przekroczenie pewnych barier czasowych sportowcom nieposiadającym predyspozycji do dyscyplin szybkościowych. 

Naukowe podejście do treningu sportowego ułatwia zawodnikom oraz trenerom zrozumienie reakcji biochemicznych oraz fizjologicznych organizmu zachodzących w czasie stresu, jakim jest wysiłek fizyczny. Wynikające z tego dostosowanie obciążeń treningowych do aktualnego stanu wytrenowania pozwala na ciągłą poprawę wyników sportowych oraz zminimalizowanie wystąpienia urazów wynikających z przeciążenia organizmu. 

Dr Łukasz Tota

Bibliografia:

1.        Balsom P.D., J.Y. Seger, B. Sjodin, B. Ekblom. Physiological responses to maximal intensity intermittent exercise. Eur. J. Appl Physiol 65: 144-149, 1992.

2.        Birch K., MacLaren D., George K. 2009. Krótkie wykłady. Fizjologia Sportu. Wydawnictwo Naukowe PWN.

3.        Bompa Tudor O, Haff Gregory G. Periodyzacja. Teoria metodyka treningu. Biblioteka Trenera, Warszawa 2010.

4.        Boyd, R 2011, ‘400m Hurdles’, Modern Athlete & Coach, 49, 3, pp. 26-31, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.

5.        Cadefau J., J. Casademont, J.M. Grau, J. Fernandez, A. Balaguer, M. Vernet, R. Cusso, A. Urbano-Marquez. Biochemical and histochemical adaptation to sprint training in young athletes. Acta Physiol Scand 140: 341-351, 1990.

6.        Cissik, JM 2011, ‘Sprinters’, Modern Athlete & Coach, 49, 4, pp. 20-23, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.

7.        Daniels J. Daniels’ Running Formula, 2nd ed., Human Kinetics, 2005.

8.        DASTERIDIS, G, PILIANIDIS, T, & MANTZOURANIS, N 2011, ‘THE EFFECT OF DIFFERENT STRENGTH TRAINING PROGRAMS ON YOUNG ATHLETES’ SPRINT PERFORMANCE’, Studies In Physical Culture & Tourism, 18, 2, pp. 141-147, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.

9.        Dawson B., M. Fitzsimons S. Green, C. Goodman, M. Carey, K. Cole. Changes in performance, muscle metabolites, enzymes and fibre types after short sprint training. Eur J Appl Physiol 78; 163-169, 1998.

10.     Górski J., Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. 2001. PZWL Warszawa.

11.     Jaskólski J. 2002. Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego. AWF Wrocław.

12.     Klimek A.T. Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego w dyscyplinach wytrzymałościowych za szczególnym uwzględnieniem narciarstwa biegowego. (Red. Krasicki Sz.) AWF Kraków, Studia i Monografie nr 63, 2010; 33-61.

13.     Kubica R. Podstawy fizjologii pracy i wydolności fizycznej. Wydawnictwo skryptowe, AWF Karków, 1995.

14.     Marinho, D, Amorim, R, Costa, A, Marques, M, Pérez-Turpin, J, & Neiva, H 2011, ‘"Anaerobic" critical velocity and swimming performance in young swimmers’, Journal Of Human Sport & Exercise, 6, 1, pp. 80-86, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.

15.     Maughan R., M. Gleeson. The Biochemical Basis of Sports Performance. New York: Oxford University Press, 2004.

16.     McKenna, M.J., A.R. Harmer, S.F. Eraser, J.L. Li. Effects of training on potassium, calcium and hydrogen ion regulation in skeletal muscle and blood during exercise. Acta Physiol Scand 156:335-346:1996.

17.     Sozański H., Witczak T., Starzyński T. 1999. Podstawy treningu szybkości. Biblioteka Trenera. Warszawa.

18.     Thompson, P 2011, ”New Interval Training”, Modern Athlete & Coach, 49, 4, pp. 35-40, SPORTDiscus with Full Text, EBSCOhost, viewed 11 July 2012.

19.     Zając A., Poprzęcki S. 2007. Dietetyczne i suplementacyjne wspomaganie wydolności i sprawności fizycznej. W Nauka w służbie sportu wyczynowego, red. Zając A., Waśkiewicz Z. AWF Katowice.

20.     Zatoń M., Jastrzębska A. 2010. Testy fizjologiczne w ocenie wydolności fizycznej. Wydawnictwo Naukowe PWN.