в какой степени наследуется показатель мпк
В какой степени наследуется показатель мпк
Изучение степени наследуемости различных морфофункциональных показателей организма человека показало, что генетические влияния на них чрезвычайно многообразны. Они отличаются по срокам обнаружения, степени воздействия, стабильности проявления (Сологуб Е.Б., Таймазов В.А., 2000).
Роль генетического фактора (Н) в развитии компонентов тела, %
Возрастные изменения генетических влияний (Н) на компоненты тела, %
Для функциональных показателей выявлена значительная генетическая обусловленность многих физиологических параметров, среди которых: метаболические характеристики организма; аэробные и анаэробные возможности; объем и размеры сердца, значение показателей ЭКГ, систолический и минутный объем крови в покое, ЧСС при физических нагрузках, артериальное давление; жизненная емкость легких (ЖЕЛ) и жизненный показатель (ЖЕЛ/кг), частота и глубина дыхания, минутный объем дыхания, длительность задержки дыхания на вдохе и выдохе, парциальное давление О и СО в альвеолярном воздухе и крови; содержание холестерина в крови, скорость оседания эритроцитов, группы крови, иммунный статус, гормональный профиль и некоторые др. (табл. 5.5).
Показатели влияния наследственности (Н) на некоторые морфофункциональные характеристики организма человека (Шварц В.Б., 1972; Тишина В.Г., 1976; Коц Я.М., 1986; Равич-Щербо И.В., 1988; Айзенк Г.Ю., 1989; Москатова А.К., 1992 и др.)
Показатель наследуемости (Н)
Объем циркулирующей крови
Концентрация эритроцитов и гемоглобина
Кислотно-щелочной баланс (рН) в покое и при работе
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ)
Фагоцитарная активность лейкоцитов
Абсолютный уровень иммуноглобулинов
Длительность зубцов Р, R, интервалов R-R
Минутный объем крови (л/мин)
Ударный объем крови (мл)
ЧСС при работе (уд./мин)
АД систолическое в покое и при работе
АД диастолическое в покое и при работе
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)
Жизненный показатель (ЖЕЛ/кг)
Минутный объем дыхания в покое
Минутный объем дыхания при работе
Максимальная вентиляция легких
Глубина дыхания в покое
Частота дыхания в покое
Потребление кислорода в покое
Потребление кислорода при работе
Максимальное потребление кислорода (МПК)
Относительная величина МПК (мл/мин/кг)
Максимальная анаэробная мощность (МАМ)
Задержка дыхания на вдохе
Процент медленных волокон в мышцах мужчин
Процент медленных волокон в мышцах женщин
Выработка условных рефлексов
Частотно-амплитудные показатели ЭЭГ
Многие психологические, психофизиологические, нейродинамические, сенсомоторные показатели, характеристики сенсорных систем также находятся под выраженным генетическим контролем: большая часть амплитудных, частотных и индексовых показателей ЭЭГ (особенно альфаритм), статистические параметры взаимопереходов волн на ЭЭГ, скорость переработки информации (пропускная способность мозга); моторная и сенсорная функциональная асимметрия, доминантность полушарий, темперамент, коэффициент интеллектуальности (IQ); пороги чувствительности сенсорных систем; дифференциация цветового зрения и его дефекты (дальтонизм), нормальная и дальнозоркая рефракция, критическая частота слияния световых мельканий и др.
Общим заключением всех проведенных исследований стал вывод о том, что чем сложнее поведенческая деятельность человека, тем менее выражено влияние генотипа и больше роль окружающей среды. Например, для более простых двигательных навыков генетический фактор имеет более важное значение, чем для более сложных навыков (Сологуб Е.Б., Таймазов В.А., 2000).
Большая часть поведенческих актов контролируется целым комплексом генов, но их может быть и меньше. Так, в опытах на животных выделено всего два гена, влияющих на моторику (вызывают дегенеративные изменения в мотонейронах) (Sendter M. et al, 1996); описано четыре гена, резко повышающих агрессивность поведения (Tecott L.H., Barondes S.H., 1996).
Выяснено, что в ходе онтогенеза роль наследственного фактора уменьшается. Так, многолетние продольные исследования на близнецах (в возрасте 11, 20-30 и 35-40 лет) показали, что некоторые признаки с возрастом вообще теряют сходство даже у однояйцевых близнецов, т.е. средовые факторы становятся все более значимыми. Это связано с тем, что по мере обогащения человека жизненным опытом и знаниями относительная роль генотипа в его жизнедеятельности снижается.
Обнаружены некоторые различия в наследовании признаков по полу. У мужчин в большей мере наследуются леворукость, дальтонизм, объем желудочков и размеры сердца, склонность к повышению или снижению артериального давления, синтез липидов и холестерина в крови, характер отпечатков пальцев, особенности полового развития, способность решения цифровых и абстрактных задач, ориентация в новых ситуациях. У женщин в большей степени генетически запрограммированы рост и вес тела, развитие и сроки начала моторной речи, проявления функциональной симметрии больших полушарий.
Проявления умственной отсталости, слабости пространственного восприятия, низкой школьной успеваемости в ряде случаев обусловлены дефектами генетического аппарата: при заболеваниях, связанных с изменением числа половых хромосом (например, ХО, XXX, XXY и др.), при наличии «хрупкой» Х-хромосомы у женщин (1:700 случаев) и др.
В наименьшей степени наследуемость обнаруживается для показателей выносливости к длительной циклической работе и качеству ловкости (координационных возможностей и способности формировать новые двигательные акты в необычных условиях).
Проявления генетических влияний на физические качества зависят от:
В процессе онтогенеза, как уже отмечалось выше, различают критические и сенситивные периоды.
Критические и сенситивные периоды совпадают лишь частично. Если критические периоды создают морфофункциональную основу существования организма в новых условиях жизнедеятельности (например, в переходный период у подростка), то сенситивные периоды реализуют эти возможности, обеспечивая адекватное функционирование систем организма соответственно новым требованиям окружающей среды. Моменты их включения и выключения в определенные периоды онтогенеза имеют большое сходство у однояйцевых близнецов, что демонстрирует генетическую основу регуляции этих процессов.
Сенситивные периоды для различных качеств проявляются гетерохронно. Хотя имеются индивидуальные варианты сроков их наступления, все же можно выделить общие закономерности. Так, сенситивный период проявления различных показателей качества быстроты приходится на возраст 11-14 лет, и к 15-летнему возрасту достигается его максимальный уровень, когда возможны высокие спортивные достижения. На этом уровне быстрота может сохранятся до 35 лет, после чего скоростные свойства организма снижаются. Близкая к этому картина наблюдается в онтогенезе и для проявления качеств ловкости и гибкости.
Несколько позже отмечается сенситивный период качества силы. После сравнительно небольших темпов ежегодных приростов силы в дошкольном и младшем школьном возрасте наступает некоторое их замедление в возрасте 11-13 лет. Затем наступает сенситивный период развития мышечной силы в 14-17 лет, когда особенно значителен прирост силы в процессе спортивной тренировки. К возрасту 18-20 лет у юношей (у девушек на 1-2 года раньше) достигается максимальное проявление силы основных мышечных групп, сохраняющееся примерно до 45 лет. Затем мышечная сила уменьшается.
Сенситивный период выносливости приходится примерно на 15-20 лет, после чего наблюдается максимальное ее проявление и рекордные достижения на стайерских дистанциях в беге, плавании, гребле, лыжных гонках и других видах спорта, требующих выносливости. Общая выносливость (длительная работа умеренной мощности) сохраняется в онтогенезе человека дольше других физических качеств, снижаясь после 55 лет.
Примечание. С этим связана наибольшая адекватность длительной динамической работы невысокой мощности для пожилых людей, которые способны выполнять такого рода упражнения без учета времени достаточно долго.
Еще в1933 г. I. Frischeisen-Kohler было показано, что выраженную внутрисемейную наследуемость имеют показатели скорости выполнения теппинг-теста (цит. по Равич-Щербо И.В., 1988). Если оба родителя по теппинг-тесту попадали в группу «быстрых», то среди детей таких родителей значительно больше было «быстрых» (56%), чем «медленных» (лишь 4%). Если оба родителя оказывались «медленными», то среди детей преобладали «медленные» (71%), а остальные были «средними» (29%).
Изучению подвергались многие семейные особенности различных функций организма.
Исследования сдвигов в легочной вентиляции в ответ на недостаток кислорода (гипоксию) и избыток углекислого газа (гиперкапнию) у взрослых бегунов-стайеров показали, что дыхательные реакции находящихся в хорошей спортивной форме бегунов и их не занимающихся спортом родственников были практически одинаковыми. При этом они достоверно отличались от более значительных сдвигов легочной вентиляции у контрольной группы лиц, не занимающихся спортом (Scoggin С. Н. et al., 1978).
Некоторые противоречивые данные внутрисемейного исследования морфологических признаков генетики объясняют влияниями иопуляционных особенностей (Сергиенко Л.П., 1987).
При этом установлено, что на значение интеллектуального потенциала влияет порядок рождения детей в семье. В семьях с одним-тремя детьми интеллектуальные способности в среднем достаточно высоки. В многодетных семьях (четверо-девять детей и более) у каждого следующего ребенка эти способности снижаются (Belmont L, Marolla F. A., 1973). Закономерное снижение умственной работоспособности (определявшейся по показателям восприятия и переработки информации и другим тестам) не зависело от социального происхождения обследуемых лиц (рис. 54). Полагают, что одной из причин может быть нарушение с возрастом полноценности репродуктивной функции у женщин. Порядок рождения детей оказывает влияние и на изменения показателей ответственности и доминантности, которые снижаются от старших мальчиков к младшим (Harris K.A., Morrow K.B., 1992).
В семьях, образованных близкими родственниками, генетические влияния оказывают отрицательный эффект. В результате анализа браков двоюродных сестер и братьев установлено снижение умственных способностей у их детей.
Генетически зависимыми являются многие морфофункциональные признаки, определяющие спортивные способности человека и передающиеся по наследству от родителей к детям.
Таким образом, у мужчин-спортсменов двигательные способности передавались по мужской линии.
У женщин-спортсменок спортивные способности передавались преимущественно по женской линии.
Выдающиеся спортсмены были преимущественно младшими и рождались, как правило, в семьях с двумя (44,79%) или тремя (21,47%) детьми.
Для спортивного отбора детей (особенно на первых его этапах) важное значение приобретают те детерминирующие успешность спортивной деятельности факторы, которые в наибольшей мере лимитированы наследственностью и носят консервативный характер. Это и понятно, так как любой успешный прогноз возможен лишь в том случае, если в основу его положены какие-то стабильные, предсказуемо развиваемые факторы. Если же за основу прогноза взять такие факторы, которые легко поддаются тренировке (т.е. зависят от средовых влияний), то, учитывая незавершенность формирования организма в детском возрасте, прогноз осуществить практически невозможно.
Какие из выделенных факторов являются наиболее лимитированными наследственностью и могут служить наиболее надежными показателями при определении спортивной пригодности?
В табл. 5.7 приведена степень наследуемости ряда основных антропометрических (морфологических) признаков (Шварц В.Б., Хрущев СВ., 1984).
Наследуемость морфологических признаков человека
Максимальное потребление кислорода (VO2 max)
Содержание
Максимальное потребление кислорода (VO2 max) [ править | править код ]
ВОЗ рекомендует использовать в качестве одного из наиболее надежных показателей физической работоспособности человека величину максимального потребления кислорода (МПК или VO2Max), которое является интегральным показателем аэробной производительности организма.
Потребление кислорода при мышечной работе увеличивается, как известно, пропорционально ее мощности. Однако такая зависимость имеет место лишь до определенного уровня мощности. При некоторых индивидуально предельных ее значениях (так называемой критической мощности) резервные возможности кардиореспираторной системы оказываются исчерпанными и потребление кислорода более уже не увеличивается даже при дальнейшем повышении мощности мышечной работы. Таким образом, максимальное потребление кислорода можно зарегистрировать только при нагрузках критической или надкритической мощности, когда функциональная мобилизация системы транспорта и утилизации кислорода достигает максимума (так называемого кислородного потолка). О максимизации аэробного обмена свидетельствует плато на графике зависимости потребления кислорода от мощности мышечной работы.
Каждое звено кардиореспираторной системы, которая объединяет комплекс систем и органов, может определять достаточность транспорта кислорода при нагрузке и, следовательно, играть лимитирующую роль. Однако в реальных условиях главным лимитирующим звеном в системе транспорта кислорода при интенсивной мышечной работе является система кровообращения.
Максимальное потребление кислорода — это то наибольшее количество кислорода, выраженное в миллилитрах, которое человек способен потреблять в течение 1 мин. Для здорового человека, не занимающегося спортом, МПК составляет 3200 — 3500 мл/мин, у тренированных лиц МПК достигает 6000 мл/мин.
Абсолютным критерием достижения испытуемым уровня максимального потребления кислорода(кислородного «потолка»), как уже было отмечено, является наличие «плато» на графике зависимости величины потребления кислорода от мощности физической нагрузки.
Наряду с абсолютным критерием существуют и косвенные критерии достижения МПК. К их числу относятся:
Максимальное потребление кислорода зависит от массы работающей мускулатуры и состояния системы транспорта кислорода и отражает общую физическую работоспособность (теснейшим образом связано с изменением уровня физической подготовленности человека).
До 20 лет происходит увеличение величины МПК, с 25 до 35 лет — стабилизация и с 35 лет — постепенное снижение МПК. К 65 годам максимальное потребление кислорода уменьшается примерно на треть.
МПК зависит от генетических факторов, возраста и пола. У женщин в зрелом возрасте МПК в среднем ниже, чем у мужчин, на 20—30 %; эта разница несколько сглаживается в юном и пожилом возрасте. Диапазон вариаций величин МПК у женщин значительно меньше, чем у мужчин.
И у мужчин, и у женщин МПК тесно связано с уровнем тренированности, возрастом и массой тела (в еще большей степени с мышечной массой), поэтому его измеряют также и в относительных единицах — мл/кг/мин. Если сравнивать МПК, отнесенное на единицу мышечной массы, у мужчин и женщин одного возраста и уровня тренированности, то различия могут оказаться несущественными.
Определение МПК в настоящее время используется для решения вопросов профессиональной пригодности, оценки тренированности спортсменов, диагностики состояния сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Считается, что в течение рабочего дня энерготраты на физическую активность не должны превышать 25—35 % от уровня максимальной аэробной мощности. Превышение допустимо лишь на некоторый ограниченный период времени, длительность которого обратно пропорциональна интенсивности энергообмена. Например, при нагрузках на уровне около 50 % от МПК в течение полного рабочего дня работа может продолжаться без ущерба для здоровья не более 12 нед, а при нагрузках на уровне 65—70 % от МПК — не более 2—3 дней. Поэтому, если известна индивидуальная величина МПК, можно с достаточной надежностью рассчитать допустимые уровни интенсивности нагрузок (трудовых, тренировочных и т. п.). С этой целью используются таблицы энерготрат при разных видах деятельности и таблицу предельно допустимого времени для нагрузок разной интенсивности.
Предельная длительность физических нагрузок разной интенсивности (Карпман В. Л. и др., 1988)
Интенсивность мышечной работы, % от МПК
Предельное время работы
Тренировка способности максимального потребления кислорода [ править | править код ]
Результатом тренировки способности максимального потребления кислорода являются физиологические адаптации, такие как увеличение объема плазмы крови, систолического объема сердца и сердечного выброса, капилляризация и, в конечном итоге, максимальное потребление кислорода. Иными словами, данные адаптации вызывают повышение эффективности транспортировки и использования кислорода, что очень важно, поскольку во время тренировок и соревнований оказывается давление как на центральную нервную систему (включая сердце и легкие), так и на периферийную нервную систему (включая мышцы, капилляры и митохондрии). Таким образом, улучшение транспортировки кислорода к мышечным клеткам (и в особенности повышение эффективности использования кислорода) является залогом улучшения результативности при занятиях теми видами спорта, в которых аэробная система является доминирующей или играет очень важную роль.
Для достижения указанных эффектов требуется продолжительность периода тренировки от одной до шести минут при максимальном потреблении кислорода на уровне 90-100 процентов (более высокая интенсивность для более коротких повторений и меньшая интенсивность для более длительных повторений). Количество повторений, выполняемых за одну тренировку, зависит от определенной продолжительности соревнования: чем больше продолжительность, тем меньше количество повторений (продолжительных). Таким образом, в течение определенной тренировочной сессии спортсмен может извлечь одинаковую пользу от выполнения, например, шести повторений длительностью по три минуты каждое при 100-процентном максимальном потреблении кислорода или восьми повторений длительностью по пять минут каждое при 95-процентном максимальном потреблении кислорода.
Методы непрямого определения МПК [ править | править код ]
Как уже указывалось, прямое определение максимального потребления кислорода осуществляется в процессе сложного и довольно громоздкого эксперимента. Изматывающий характер процедуры определения МПК делает невозможным частое изучение этого информативного показателя физической работоспособности. Помимо этого, субъективное отношение испытуемого к обследованию и, часто, его нежелание выполнять предельные нагрузки существенно отражаются на возможности точно определить максимум аэробной производительности. В связи со сказанным понятна актуальность использования методик расчета величины МПК непрямыми методами.
Непрямые методы измерения МПК основаны на принятии положения о линейной зависимости между мощностью нагрузки, с одной стороны, и ЧСС или текущим потреблением кислорода — с другой. Во время дозированной нагрузки у испытуемых подсчитывают ЧСС, а МПК получают путем экстраполяции кривой зависимости «нагрузка — ЧСС». Обычно для этой цели используются формулы или номограммы.
К использованию непрямых методов измерения МПК прибегают, если нет соответствующей аппаратуры для прямого измерения МПК, в случаях, когда противопоказаны большие физические нагрузки (например, в пожилом возрасте), а также в повседневной практике.
Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что непрямые методы измерения МПК являются достаточно точными. Поэтому к их использованию можно прибегать и при обследовании хорошо тренированных спортсменов, за исключением тех, спортивные результаты которых прямо зависят от состояния системы транспорта кислорода.
В настоящее время наиболее распространенными из существующих непрямых способов определения максимального потребления кислорода являются следующие.
Метод Астранда (1960) основан на использовании номограммы. Испытуемый выполняет однократную нагрузку на велоэргометре или путем подъемов на ступеньку (высота которой составляет 40 см для мужчин и 33 см для женщин) с постоянной частотой, составляющей 22,5 подъема в минуту (90 ударов метронома в минуту). На 5-й минуте нагрузки регистрируется ЧСС. Если это сделать невозможно, ЧСС подсчитывают в течение первых 10 с восстановления после нагрузки. Затем по номограмме находят соответствующее значение МПК.
Определение МПК по результатам теста PWC170. Величина PWC170 и величина МПК каждая в отдельности характеризуют физическую работоспособность человека. Между ними имеется взаимосвязь, близкая к линейной (коэффициент корреляции, по данным разных авторов, равен 0,7—0,9). В. Л. Карпманом предложена формула:
МПК = 1,7PWC170 + 1240.
Для спортсменов высокой квалификации и тренирующихся на выносливость эта формула имеет вид:
МПК = 2,2PWC170 + 1070.
По данным автора, величины МПК, полученные путем этого расчета, дают ошибку, не превышающую ±15 % величины МПК, полученной прямым методом. Расчетные (косвенные) методы менее точны, чем прямые, однако они очень удобны для использования в повседневной практике.
Как повысить МПК [ править | править код ]
К сожалению, современные ученые пришли к выводу, что во многом этот показатель наследуется. А главная неприятность в том, что вы наследуете также способности улучшать этот показатель. А ведь именно от уровня потребления кислорода мышцами зависит, например, то, как быстро вы умеете бегать и как долго можете держать эту скорость. То есть ваши родители уже определили за вас насколько ваше тело восприимчиво к тренировкам. И поэтому если ваш сосед за год улучшил свой результат в марафоне на 25 минут, а вы все еще «сидите» в группе четырех часовых марафонцев, не стоит думать, что все зависит от уровня нагрузки и количества километров в неделю. Это может значить, что ваш организм менее восприимчив к нагрузкам. Вам надо проанализировать ваши данные и поменять стиль тренировок. Многочисленные исследования доказали, что все реагируют по разному на одни и те же нагрузки. У некоторых после 5 недель беговых тренировок по 50 минут 4 раза в неделю, VO2max увеличивается на 40 %, а у некоторых не увеличивается вообще.
Можем ли мы улучшить VO2max и как это сделать, если природа нас обделила талантом и сильной сердечнососудистой системой? Безусловно, лимит VO2max есть у каждого. Но если вы стремитесь к повышению своих результатов, если хотите быстрее и дольше бегать, вам надо работать над улучшением этого показателя. Может вам понадобиться немного больше времени, чтобы выйти на свой пик VO2max, чем другим более удачливым бегунам, например, родившимся в семье кенийских фермеров. Но ставить на себе крест, если у вас не все получается не стоит. Прогресс возможен и причем даже у людей старше 50 лет.
Улучшить показатель VO2max может каждый. Спортивные физиологи в один голос утверждают, что интервальные тренировки являются сильнейшим фактором в этом процессе. Делайте усилия на пределах ваших возможностей, с перерывами на отдых. Например, 6-8 интервалов быстрого бега на 400-800 метров с перерывами на легкий бег или ходьбу в течение 1-2 минут. Темповый бег на 20-30 минут также является отличной тренировкой.
Но самый быстрый способ улучшить форму – бег по холмам. Усилие при подъеме в гору не только «раскачивает» пульс до предельных размеров, но и дает нагрузку на мышцы ног. Найдите довольно крутой подъем на 60-100 метров. Забегайте на эту горку на полной скорости, а вниз «трусите» в свое удовольствие. Если вам повезло и рядом с домом есть холмистый маршрут для пробежки, можете не только делать на нем длинные медленные тренировки, но и бегать фартлеки. Бегите с разным темпом подъемы и спуски, один раз делая максимальное усилие на подъемах и отдыхая на спусках, в другой раз наоборот. Вы увидите, что «горные» тренировки дадут довольно быстрый эффект и прибавят вам не только мощи, но и выносливости. Знаменитая марафонка Гретте Вайц регулярно бегала горки в пригороде Осло, где она жила. Она бегала по холмам и зимой и летом, не смотря на погоду и обледенение, считая бег по холмам главной тренировкой недели.
Работая над улучшением VO2 max, не забывайте, что главное – правильно восстановиться после трудной тренировки. Здесь километраж имеет меньшее значение, чем полное восстановление.
Можно ли улучшить скорость и выносливость, если от природы VO2 max у вас низкий и плохо поддается улучшению? Да можно, утверждает физиолог Мэтт Фитцджеральд. В этом случае, вам надо дополнить тренировочные графики силовыми упражнениями на мышцы ног и корпуса, наращивая с помощью этого капиллярную сеть, доставляющую кислород к мышцам. Работайте над экономичностью бега, больше времени уделяя специальным беговым упражнениям на технику бега. Снижайте вес и жировую массу. Здесь логика та же, что и в автомобиле. Не факт, что машина с большим объемом двигателя в литрах будет быстрее, чем ее более маленькая конкурентка. Многое в скорости разгона автомобиля зависит от его веса и его КПД, то есть от того насколько эффективно автомобиль использует литры бензина и свои лошадиные силы. Анализируя свои спортивные и физиологические параметры, несмотря на генетические лимиты, вы сможете достичь своего идеала.