Развитие сердечно-сосудистой системы и бег
Содержание
Развитие сердечно-сосудистой системы и бег
Сердечно-сосудистая система состоит из сердца и сосудов, по которым циркулируют кровь и лимфа.
Для бегунов самой важной частью их тела, требующей максимального кровоснабжения, являются мышцы. Функцией сердечно-сосудистой системы является доставка кислорода к работающим при беге мышцам. По мере роста спортивной формы бегуна потребности мышц в кислороде возрастают, и сердечно-сосудистая система должна адаптироваться к этому росту. Снабжение кислородом зависит от мощности насоса (то есть сердца), максимального количества кислорода, которое способна перенести единица объема крови, пропускной способности сосудов и эффективности переключения тока крови от менее важных органов к работающим при беге мышцам.
Сердце как насос
Минутный объем сердца, или МОС (то есть количество крови, которое сердце может прокачать за одну минуту), определяется частотой сердечных сокращений (ЧСС) и ударным объемом (УО, объемом крови, прокачиваемым за один удар).
МОС = УО х ЧСС
В состоянии покоя сердце среднего взрослого человека прокачивает 70 миллилитров крови с частотой 70 ударов в минуту. То есть минутный объем сердца составляет 70 х 70 = 4900 миллилитров. После двух месяцев тренировок начинающего бегуна ударный объем увеличивается до 80 миллилитров и более, так как его сердце становится сильнее. Теперь тот же самый объем крови, нужный для обеспечения метаболизма всех органов, может быть прокачан за 61 удар (61 х 80 = 4880). Дальнейшее увеличение ударного объема приведет к еще большему снижению частоты сердечных сокращений в состоянии покоя.
Легкие и равномерные упражнения являются лучшим типом тренировки, направленной на развитие сердечно-сосудистой системы с наименьшим дискомфортом. Для данной цели более важным является общее время бега, а не его интенсивность.
Максимальная частота сердечных сокращений (ЧССмакс), доступная для данного бегуна, не обязательно изменяется в результате тренировок. Изменяется ударный объем — но до какого-то предела. Частота сердечных сокращений, достигаемая при выполнении субмаксимального тренировочного задания (такого, например, как легкая пробежка на длинную дистанцию), снижается в ходе тренировок точно так же, как снижается частота сердечных сокращений в состоянии покоя. Усиление сердечной мышцы является желательным результатом регулярных упражнений и отличает спортсменов от людей, ведущих сидячий образ жизни.
Кислородная емкость крови
Количество кислорода, которое кровь способна перенести» выражается в миллилитрах кислорода, переносимого 100 миллилитрами крови, и зависит от уровня содержания гемоглобина в крови. Каждый грамм гемоглобина способен перенести 1,34 миллилитра кислорода. Кровь с гемоглобиновым числом 15 (то есть в 100 миллилитрах крови содержится 15 г гемоглобина) может перенести примерно 20 миллилитров (15 х 1,34) кислорода на каждые 100 миллилитров крови при условии, что кровь насыщена кислородом на 100%. На уровне моря кровь человека обычно насыщена кислородом на 96-97%, и с учетом этого содержание кислорода будет примерно 19 миллилитров. Можно сказать, что артериальная (то есть движущаяся от сердца к мышцам) кровь содержит 19 объемных процентов кислорода.
Если уровень гемоглобина в крови человека ниже нормы (часто это бывает следствием недостатка железа в его рационе), можно подсчитать, как изменится содержание кислорода в его артериальной крови. Даже незначительное понижение уровня гемоглобина может привести к серьезному ухудшению результатов. Фактически главный отрицательный эффект бега на высоте состоит в том, что пониженное атмосферное давление приводит к снижению содержания кислорода в артериальной крови и тем самым — к снижению кислородной емкости крови. И высота, и пониженный уровень гемоглобина приводят к одному следствию — снижению максимального потребления кислорода (МПК), но по разным причинам.
Гемодинамика: характеристики потока крови
Объем и скорость течения крови определяются диаметром сосуда, по которому она течет, разницей давлений между начальной и конечной точками течения, а также вязкостью крови. Вязкость крови — величина почти неизменная, а вот диаметр сосудов изменяется в широких пределах в зависимости от тонуса стенок сосудов, природы ткани, окружающей сосуд, и наличия в сосуде отложений, замедляющих течение крови. В общем случае главным фактором, определяющим параметры потока крови, является диаметр сосудов.
Когда вы начинаете выполнять какое-либо упражнение, лучше всего, если сосуды, снабжающие кровью работающие мышцы, будут расслабленными и расширенными. Это позволяет снизить давление в области работающих мышц и увеличивает разницу давлений между сердцем и этой областью, что увеличивает скорость потока крови. Увеличение давления крови на выходе из сердца в результате более частых и мощных сокращений также увеличит разницу давлений, что дополнительно усиливает ток крови. Таким образом, оказывается, что значительно усиливать ток крови за счет заметного снижения давления на периферии (в мышцах) и небольшого увеличения давления в центре (на выходе из сердца) весьма полезно, так как в итоге это ведет к снижению общего давления в системе и снижению расхода энергии на работу самого сердца.
Кроме того, приток крови к работающим мышцам растет, если снижается потребление крови органами, менее важными в данный момент, например пищеварительной системой и кожей (если, конечно, температура окружающего воздуха невысока и не требует доставки к коже больших объемов крови для охлаждения тела).
Как уже отмечалось, вязкость крови при нормальных условиях изменяется не сильно. Однако в условиях обезвоживания кровь становится более густой из-за частичной потери плазмы. Вязкость также изменяется, когда изменяется количество эритроцитов в крови. При его снижении (при котором уменьшается и количество гемоглобина в крови, что характерно для анемии) кровь становится менее вязкой, что в какой-то мере облегчает ее движение по сосудам. Однако это никак не компенсирует снижение кислородной емкости крови.
Поддержание оптимального объема крови очень полезно для соревнований и ежедневных тренировок. Оно достигается при помощи правильного режима питания и питья. В главах 6 и 15 будет подробнее рассказано о гидратации и питании.
Влияние бега на сердечно-сосудистую систему человека
- У бегуна улучшается кровоснабжение мозга. Становится стабильнее общее состояние нервной системы. Повышается скорость нервных реакций, процессы возбуждения и торможения нормализуются.
- У людей, ведущих малоактивный образ жизни, из-за недостаточного кровоснабжения снижается уровень работы подкорковых образований головного мозга, отвечающих за иммунитет и регуляцию сна.
- Во время бега повышается общее количество эритроцитов в клетках крови и гемоглобина в них. Гемоглобин переносит кислород в ткани, в связи с его увеличением повышается кислородная емкость крови.
- Бег увеличивает активность лейкоцитов, которые повышают сопротивляемость организма простудам и респираторным заболеваниям.
- При значительной потере крови у бегуна значительно ускоряются процессы восстановления.
- Сердце и сосуды положительно реагируют на бег средней интенсивности (30-60 мин с частотой сердечных сокращений до 130 в 1 мин). Сокращаясь при беге, мышцы сдавливают сосуды, увеличивая их эластичность.
- Во время бега с постоянной периодичностью сокращается практически вся скелетная мускулатура. Сокращаясь, мышцы сдавливают кровеносные сосуды, повышая их эластичность.
- Проходя по большому кругу кровообращения, кровь теряет кислород и поднимается вверх по венам. Труднее всего этот процесс происходит снизу вверх, так как преодолевается сила тяжести, поэтому усилий от одних сердечных сокращений недостаточно для движения крови по венам ног от ступней вверх. Сокращаясь, мышцы выдавливают кровь вверх, а усиленно работающая диафрагма выступает как насос и подтягивает кровь в брюшную полость. Кроме того, для усиления питания тканей при беге задействуются ранее неработающие капилляры. Периферические сосуды расширяются, а артериальное давление остается прежним, сердце вынуждено сокращаться чаше, что повышает его тренированность.