Для лиц в возрасте от 20 до 30 лет получены следующие средние величины: для женщин — 2,3 Вт/кг, для мужчин — 2,8 Вт/кг массы тела. Интенсивной тренировкой выносливости можно удвоить эти величины.
1.3. Частота сокращений сердца
Следует отметить, что при динамической работе с постоянным коэффициентом полезного действия частота сокращений сердца пропорциональна как потреблению кислорода, так и выполняемой нагрузке. При изменении коэффициента полезного действия сохраняется тесная связь между частотой сокращений сердца и потреблением кислорода, а связь между частотой сокращений сердца и выполняемой нагрузкой утрачивается. Во время легкой работы с постоянной нагрузкой частота сокращений сердца возрастает в течение первых 5—10 мин. и достигает постоянного уровня; это стационарное состояние сохраняется до завершения работы даже в течение нескольких часов.
Чем больше напряжение, тем выше уровень плато. Во время тяжелой работы, выполняемой с постоянным усилием, такое стабильное состояние не достигается; частота сокращений сердца увеличивается по мере утомления до максимума, величина которого неодинакова у отдельных лиц (подъем, обусловленный утомлением). Различие в характере изменений сердечной деятельности при легкой и тяжелой работе продемонстрировано в опытах, длительность которых доходила до 8 ч.
Таким образом, по изменениям частоты сокращений сердца можно различить две формы работы: легкая, неутомительная работа — с достижением стационарного состояния, и тяжелая, вызывающая утомление работа — с подъемом, обусловленным утомлением.
Любую работу (выполнение любого вида упражнений), можно оценить, исходя из энергетических затрат на ее выполнение, так как любое движение оценивается как изменение кинетической или потенциальной энергии изменения положения и рассчитывается по известным формулам: Работа: А= F-AS [Дж], где соответственно:
F — сила [Н]; AS — перемещение [м] Пример: работа по подъему 30 кг на высоту, равную 0,5 метра, будет равна
А = F·AS = 30 кг·9,81 м/с2·0,5 м = 147,15 Дж, если этот подъем осуществлен за 2 сек., то мощность, развитая при этом, будет равна
N — F/1 = 147,15 Дж / 2с = 73,575 Вт
Рис. 1. Изменение частоты сокращений сердца при динамической работе постоянной интенсивности. Темным обозначена «пульсовая сумма восстановления» — общее число ударов свыше базального уровня за период восстановления.
Даже после завершения работы частота сердечных сокращений изменяется в зависимости от имевшего место напряжения. После легкой работы она возвращается к первоначальному уровню в течение 3–5 мин.; после тяжелой работы период восстановления значительно дольше — при чрезвычайно тяжелых нагрузках он достигает нескольких часов. Другим критерием может служить общее число пульсовых ударов свыше базального уровня (начальной частоты пульса) в течение периода восстановления (пульсовая сумма восстановления). Этот показатель служит мерой мышечного утомления ^следовательно, отражает нагрузку, потребовавшуюся для выполнения предшествующей работы.
Когда следят непосредственно за сердечной деятельностью (путем измерения ЭКГ или давления), нужно использовать термин «скорость сокращений сердца»; термин же «частота пульса» применяют, когда регистрируют периферический пульс. Эти две величины различаются только при воздействиях на сердечную деятельность.
Пример. Непосредственно перед стартом на 3 км у специалиста была замерена частота пульса в покое (предположим, 72 удара в минуту). Сразу же после забега у него замеряется частота пульса после нагрузки. При этом существует важная особенность — частота пульса замеряется в течение того времени, пока не станет равной исходной, т. е. 72 удара в минуту.
Предположим, что восстановление произошло за б минут, при этом показатели были следующими:
Не нужны сложные приборы, не нужен квалифицированный медицинский персонал, практически не важен вид нагрузки (бег, отжимания, подъем тяжестей и т. д.) — важны лишь объем работы и соответствующая ему итоговая пульсовая сумма восстановления. Создать стандартные условия выполнения той или иной работы для любого командира — не проблема, проверить показатели и записать их — тем более. Через определенный период времени после этапа подготовки провести повторный контроль тоже не проблема. Информативность — полная.
Ударный объем
Ударный объем сердца в начале работы возрастает лишь на 20–30 %, а после этого сохраняется на постоянном уровне. Он немного падает лишь в случае максимального напряжения, когда частота сокращений сердца столь велика, что при каждом сокращении сердце не успевает целиком заполниться кровью. Как у здорового спортсмена с хорошо тренированным сердцем, так и у человека, не занимающегося спортом, сердечный выброс и частота сокращений сердца при работе изменяются приблизительно пропорционально друг другу, что обусловлено этим относительным постоянством ударного объема.
При динамической работе артериальное кровяное давление изменяется как функция выполняемой работы. Систолическое давление увеличивается почти пропорционально выполняемой нагрузке, достигая приблизительно 220 мм рт. ст. (29 кПа) при нагрузке 200 Вт.
Диастолическое давление изменяется лишь незначительно, чаще в сторону снижения. Поэтому среднее артериальное давление слегка повышается. Верхний предел нормального увеличения кровяного давления при велоэргометрии (100 Вт) составляет 200/100 мм рт. ст. в положении сидя и 210/105 мм рт. ст. в положении лежа (метод RR).
В системе кровообращения, функционирующей под низким давлением (например, в правом предсердии), давление крови во время работы увеличивается мало; отчетливое его повышение в этом участке является патологией (например, при сердечной недостаточности).
Аэробно-анаэробный переход и анаэробный порог
При увеличении эргометрической работы полезно измерять уровень нагрузки, при котором концентрация лактата в крови превысит величины 2 и 4 ммоль/л (начало перехода и порог соответственно). Результат этого теста более информативен, чем максимальное потребление кислорода при длительной (порядка часов) работе, требующей выносливости. У мужчин в возрасте 20–30 лет аэробно-анаэробный переход достигается при нагрузке порядка 1,25 Вт/кг, а анаэробный порог — приблизительно при 2,5 Вт/кг массы тела. Нагрузка, при которой достигается анаэробный порог, выраженная в процентах от нагрузки, при которой потребление кислорода становится максимальным, характеризует зависимые от тренировки процессы адаптации в мышцах (состояние тренированности). Эта величина у нетренированных лиц составляет около 50–60 %, а у высоко тренированных в видах спорта, требующих выносливости, — около 80 %.
Значение массы тела
Результаты тестов на работоспособность часто выражают с учетом массы тела (относительные величины). Однако это обобщение непригодно для оценки индивидуальных случаев; следует принимать во внимание требования, предъявляемые конкретной задачей. Это необходимо по следующим причинам.
Когда человек перемещает только массу собственного тела, физиологические параметры работы у разных лиц можно наилучшим образом сопоставить, соотнеся их с массой тела.
Для случая переноски тяжестей полезнее выражать результаты по отношению к абсолютной работоспособности или к общей массе (масса тела плюс масса груза).
Если необходимо оценить работоспособность мускулатуры, предпочтительно соотнести результаты с массой мышц (с которой коррелирует «безжировая масса тела»).
Интерпретация тестов на работоспособность
После того как установлены надежность и достоверность теста, можно делать точные и информативные выводы на основе его результатов, однако существуют два ограничения. Строго говоря, результат теста применим только к тому виду работы, который подвергается тестированию. Выводы о работоспособности при других нагрузках оправданны только в том случае, если факторы, определяющие характер работы, в значительной степени сходны, причем можно (следует) ожидать, что такой перенос всегда будет сопровождаться потерей достоверности. Результаты теста относятся только к работоспособности в момент проведения пробы.