Wysiłki krótkotrwałe o charakterze szybkościowym

1. Szybkość

„Szybkość najczęściej rozumiana jest jako zdolność do wykonywania czynności ruchowych w określonych warunkach, w jak najkrótszym czasie”
W rozumieniu motoryczności człowieka szybkość ma tylko jeden wymiar czas. Poziom szybkości określają trzy składowe¬:
Czas reagowania - jest to czas jaki upływa od zadziałania bodźca do rozpo¬częcia ruchu. W skład czasu reagowania wchodzi pięć składowych cząstkowych, które zależą od wielu czynników ze¬wnętrznych i wewnętrznych.
Czas ruchu prostego - po zakończe¬niu okresu utajonego czasu reagowania następuje początek ruchu prostego. Czas ruchu prostego oznacza prędkość jaką osiąga dana część ciała na określonej drodze, która wynosi od kilku do kilkuna¬stu centymetrów, np. prostowanie lob zginanie kończyn w stawie łokciowym lub kolanowym. Czas ten zależy głównie od wielkości pokonywanego w danym ćwiczeniu oporu. Pomiar tej składowej szybkości, stosowany jest najczęściej w psychomotoryce.
Częstotliwość ruchów - maksymalna częstotliwość ruchów zależy od sprawno¬ści ośrodków nerwowych, a zwłaszcza od motorycznych procesów sterowania i regulacji czynności ruchowych, a w szczególności od szybkiego przechodze¬nia ze stanu pobudzenia w stan hamowa¬nia i odwrotnie. Bada się ją poprzez reje¬strację maksymalnej ilości ruchów, wy¬konanych przez określona grupę mięśniową w ściśle określonym czasie. Jest ona mało podatna na wytrenowanie.
Na podstawie aktualnego stanu wie¬dzy można stwierdzić, iż poszczególne składowe szybkości Są względem siebie niezależne. Nie obserwuje się istotnych zależności między czasem reagowania, szybkością ruchu prostego i częstotliwo¬ścią ruchów. Każda z wymienionych składowych posiada szereg specyficznych uwarunkowań, pomimo że w złożonych aktach ruchowych przejawia się najczęściej w postaci zintegrowanej. Poziom szybkości uwarun¬kowany jest, z jednej strony, właściwo¬ściami procesów wzrastania, dojrzewania i różnicowania ustroju, z drugiej nato¬miast, skutecznością wyrozumowanego procesu treningu. Z przedstawionego ujęcia szybkości wynika, że celem ćwi¬czeń szybkościowych powinno być do¬prowadzanie zawodnika do osiągnięcia jak najszybszego reagowania na bodźce oraz jak najwyższej prędkości przy wy¬konywaniu ruchu prostego i częstotliwo¬ści ruchów.
Doskonalenie poszczególnych prze¬jawów szybkości wymusza zatem zasto¬sowanie w procesie szkolenia odrębnych metod. W tych dyscyplinach sportowych, których szybkość jest dominującą zdolnością motoryczną uzyskanie jak najlepszego wyniku jest tylko wtedy możliwe, kiedy organizm nie jest zmę¬czony. Z tego powodu szybkość jest przeciwstawną zdolnością wytrzymałości. W przypadku, gdy w działaniach szybko¬ściowych występują objawy zmęczenia, wyłania się wówczas nowa wspólna zależ¬na pomiędzy szybkością i wytrzymało¬ścią która w teorii sportu określana jest jako wytrzymałość szybkościowa.
W rozwinięciu maksymalnej szybko¬ści w danym ruchu niezbędna jest syn¬chronizacja tych grup mięśni, które w nim uczestniczą. Jest ona zależna od sprawności centralnego układu nerwo¬wego i koordynacji nerwowo - mięśnio¬wej, a zwłaszcza od sprawności procesów neurofizjologicznych, a także od spraw¬ności procesów biochemicznych i psy¬chicznych.


2. Energetyka wysiłków szybkościowych


Podstawowym mechanizmem energetycznym w treningu szybkości jest system ATP- PCr, których zawartość w mięśniach we wszystkich fazach tre¬ningu pozostaje niezmieniona. Doskonalić też musimy sprawność przebie¬gu glikolizy (systemu kwasu mlekowego), którego intensywność jest naj¬wyższa w pierwszej minucie wysiłku.
Największa moc wysiłku mierzona koncentracją kwasu mlekowego może wystąpić pomiędzy 10-15 sekundą pracy, a uzależnione to jest od zasobów wewnątrzmięśniowych ATP i PCr. Podczas wysiłku krótkotrwałego prze¬miany ATP wynoszą 8-12 mmol/kg suchej masy/s i zakres tych przemian 500-600 razy przewyższa przemiany spoczynkowe tego substratu. Zasoby ATP nie ulegają całkowitemu zużyciu w tym procesie beztlenowej glikoli¬zy, albowiem procesy refosforylacji ATP i PCr uzupełniają straty wywołane pracą fizyczną. Dopiero po 30 sekundach tego rodzaju wysiłku pojawiający się w mięśniach kwas mlekowy i związany z tym wzrost stężenia jonów H+ powoduje zahamowanie tej reakcji i narastanie zmęczenia.
Podczas wyskoku może być uwolniona moc rzędu 25-30 moli ATP na kg suchej masy/s w czasie 0.2 s i pomiar też nie jest wyrazem potencjału fosfa¬genowego (anaerobowego), lecz pomiarem siły mięśniowej. Podczas tych szybkościowych skurczów uwalniany fosfor (P) z fosfokreatyny (PCr) odgrywa istotą rolę w regulacji procesów glikolizy i glikogenolizy w skurczu mięśnia. Odbudowa ATP z rozpadu PCr podczas maksymalnych skurczów izometrycznych wynosi około 8-9 mmol ATP/kg suchej masy/s w czasie 3-4 sekund według reakcji PCr + ADP + H2 --7 ATP + Cr.
Przebieg procesów zmęczenia w wysiłkach krótkotrwałych nie jest jed¬nak w pełni wyjaśniony. Sugeruje się, że rozwijana moc tych szybkich skur¬czów mięśniowych zależna jest od zasobów metabolicznych (ATP, PCr) i rozwija się proporcjonalnie do szybkości rozbicia ATP, natomiast zmęcze¬nie mięśniowe w tych skurczach uzależnione jest od stymulacji elektrycz¬nej mięśnia i przemiany chemiczne zachodzące w tkance mięśniowej mają tutaj mniejsze znaczenie.
W pracy beztlenowej wartość mocy fosfagenowej wykonywanej pracy (ilość energii uwalnianej w jednostce czasu), wynosi 12 cal/kg masy ciała/s, zaś pojemność energetyczna mięśni z fosfagenu (GP) stanowi do 100 cal/kg masy tkanki mięśniowej, zatem wystarcza to zaledwie na 7-8 sekund skur¬czów. Zależy to także - w niewielkim zakresie zmian - od szybkości impul¬sacji, aktywności enzymatycznej mięśni oraz od ilości fosfagenu w mięśniach. Po tym czasie włączony być musi w zabezpieczenie energetyki skurczu mięśnia mechanizm glikolityczny z wykorzystaniem węglowoda¬nów (glukoza, glikogen). W warunkach skurczu beztlenowego z tego źró¬dła energetycznego uzyskać możemy 1.7 kcal/kg masy mięśnia (1 mol gli¬kogenu = 50 kcal energii) i pozwoli to kontynuować skurcze beztlenowe przez następne 40 sekund.
Zasoby wewnątrzmięśniowego glikogenu pozwoliłyby na przebieg glikolizy nawet przez kilka minut, jednak czynnikiem ograniczającym ten proces jest powstający w mięśniach kwas mlekowy.
O dynamice przebiegu glikolizy świadczą zmiany występujące w biegach sprinterskich, gdzie obserwujemy 1000-krotny wzrost przemian glikolitycz¬nych podczas wysiłku w porównaniu ze stanem spoczynku (0.05 mmol/ min/g mięśnia do 50-60 mmol/min/g tkanki mięśniowej).
W pierwszych sekundach wysiłku ATP wykorzystywana jest w 2-3%, PCr w 80% stanowiąc frakcję bezmleczanową energetyki wysiłku, która w 30% zabezpiecza wykonanie pracy; pozostałe 70% przemian energetycz¬nych to procesy glikolizy powodujące powstawanie frakcji mleczanowej długu tlenowego.
O wysokim potencjale beztlenowym umożliwiającym skuteczną pracę od kilku do 30 s decydują zatem zasoby wewnątrzmięśniowego ATP i PCr oraz możliwości ich szybkiego spalania (związki te wystarczają na 6-8 s skurczów mięśnia) w kolejnych sekundach musi włączyć się sprawny sys¬tem glikolizy.
Wspomniany dług tlenowy w okresie powysiłkowym spłacany jest w dwóch fazach. W pierwszej bardzo szybko (30 s) konieczne jest odbudowanie zaso¬bów fosfagenowych niezbędnych do skurczu mięśniowego. W drugiej - znacz¬nie dłużej (do 60 min) - zalegający w mięśniach kwas mlekowy usuwany jest poprzez utlenianie do CO2 i H20 lub drogą glukoneogenezy przetwarzany jest ponownie w glikogen bezpośrednio w mięśniach lub w wątrobie.


3. Trening szybkościowy


Trening szybkości konieczny jest w wielu dyscyplinach sportu, cecha ta stanowi komponent np. we wszystkich grach sportowych czy specyficz¬nych szybkościowych konkurencjach lekkoatletycznych. Utrzymanie wy¬sokiego potencjału szybkościowego zawodnika wymaga doskonalenia w treningu tej cechy następujących elementów: zdolności szybkiej reakcji na sygnał startowy; zdolności skutecznych przyspieszeń; możliwości osiągnięcia maksymalnej szybkości ruchu w najkrótszym
czasie i utrzymanie tego obciążenia; doskonalenia wytrzymałości szybkościowej, tzn. możliwości skutecz¬nego powtarzania maksymalnych wysiłków szybkościowych z krótkimi prze¬rwami wypoczynkowymi.
Intensywny trening szybkości powoduje powrót kwasu mlekowego do normy (1.2 mmol/litr krwi po 45 minutach wypoczynku, zaś zasoby węglo¬wodanowe mięśni odtwarzane są w ciągu 24 godzin. Trening szybkości ze względu na duże obciążenie biomechaniczne mięśni może także powodo¬wać mikrouszkodzenia włókien mięśniowych, które muszą być zlikwido¬wane w trakcie wypoczynku.
Wysiłek szybkościowy wywołuje następujące zmiany fizjologiczne, które trzeba wyrównać w czasie wypoczynku:
- gwałtowny spadek fosfagenu komórkowego;
- gwałtowne narastanie bezmleczanowego, a potem mleczanowego długu tlenowego;
- wzrost kwasicy mięśniowej, która upośledza zarówno energetykę mięśni, jak i siłę ich skurczu;
- nadmierną ucieczkę z komórki mięśniowej jonów potasu (K +), wapnia (Na+) i magnezu (Mg+), co upośledza działanie pompy jonowej, utrudnia przepływ impulsów z nerwu na mięsień oraz ogranicza możliwości skurczowe mięśnia;
- wzrost aktywności fosfofruktokinazy (PFK) - ważnego enzymu przemian glikolitycznych.
Wracając jednak do badań potencjału anaerobowego, którego wysoki po¬ziom powinien znamionować zawodników sportów o charakterze szybko¬ściowym, bardzo użyteczne są badania krwi w wysiłku. Od 1929 roku wiadomo, że spadek wartości PH krwi stanowi główny czynnik wywołujący zmęczenie. Późniejsze badania wykazały nie¬zbicie, że wzrost stężenia jonów H+ w tkankach wpływa hamująco na wy¬zwalanie mocy skurczów mięśnia.
Szwedcy uczeni udowodnili z kolei w swych badaniach, że w warunkach wysokiego stężenia jonów H+ spada zawartość PCr z 83 do 36 mmol/kg i że spadek mocy skurczu mięśnia najbardziej jest upośledzony przy wartościach PH od 7.01 do 6.2. Ograniczenia te są szczegó1nie wyraźne w obrębie włókien szybkokurczliwych (FT), upośledzając skurcz mięśnia poprzez ograniczenie hydrolizy ATP.
Podczas maksymalnych wysiłków krótkotrwałych zmęczenie mięśniowe ma następujący przebieg: największa siła skurczu wyzwalana jest około drugiej sekundy wysiłku i potem spada o 50% po 30 sekundach pracy, przy 80% udzia¬le glukozy zaspokajającej potrzeby energetyczne tego typu pracy fizycznej.
Powyższe informacje prowadzą do wniosku, ze kryterium oceniającym postęp szkolenia sportowego w zakresie cech fizjologicznych w sporcie o charakterze szybkościowym będzie pomiar zasobów fosfagenowych, skład enzymów cyklu glikolitycznego i zmiany równowagi kwasowo-zasadowej mierzone wartością stężenia jonów H+, pCO2 i HCO3 (parametrami równo¬wagi kwasowo-zasadowej oraz później stężeniem PA i LA).
Pamiętać także musimy, że pewna ilość tlenu w początkowej fazie wysiłku anaerobowego (około 500 ml) pobrana zostaje z zasobów wewnątrzorganicz¬nych (hemoglobiny, rnioglobiny) i musimy ją oddać właśnie w pierwszych se¬kundach odpoczynku. Na ogólny powysiłkowy bilans tlenowy wpływ ma także podwyższona temperatura ciała oraz nasilona aktywność adrenergiczna.
U osobników wysoko wytrenowanych podczas wysiłku o intensywności do 50-60% VO2max nie wytwarza się kwas mlekowy, a praca kontynuowa¬na jest w stanie swoistego steade-state (równowagi czynnościowej), nie prze¬kraczając stężenia kwasu mlekowego powyżej progu mleczanowego AT, w wysokości 4 mmol/litr krwi. Im niższy stopień wytrenowania, tym inten¬sywność pracy mierzona % VO2max ulega obniżeniu.
Ważnym problemem w metodyce treningu szybkości tub wytrzymałości (trening beztlenowy czy tlenowy) jest określenie proporcji różnych obciążeń w danej jednostce treningowej. Jak zaplanować obciążenia treningowe dla zawodników startujących w dyscyplinach o czasie trwania 1-5 minut, czyli tzw. tajemniczej strefie. Źródłem energii do tych wysił¬ków będą w 50% zasoby beztlenowe i w 50% tlenowe. W pierwszych se¬kundach wysiłku (do 20 s) zabezpiecza to system ATP-PCr bez produkcji kwasu mlekowego. Następnie włącza się system glikolityczny i nasila się produkcja mleczanów.
Trzeba mieć też na uwadze, że pewna ilość tlenu w początkowej fazie wysiłku anaerobowego (około 500 ml) pobrana zostaje z zasobów wewnątrzorganicz¬nych (hemoglobiny, rnioglobiny) i musimy ją oddać właśnie w pierwszych se¬kundach odpoczynku. Na ogólny powysiłkowy bilans tlenowy wpływ ma także podwyższona temperatura ciała oraz nasilona aktywność adrenergiczna.
U osobników wysoko wytrenowanych podczas wysiłku o intensywności do 50-60% VO2max nie wytwarza się kwas mlekowy, a praca kontynuowa¬na jest w stanie swoistego steade-state (równowagi czynnościowej), nie prze¬kraczając stężenia kwasu mlekowego powyżej progu mleczanowego AT, w wysokości 4 mmol/litr krwi. Im niższy stopień wytrenowania, tym inten¬sywność pracy mierzona % VO2max ulega obniżeniu.
Ważnym problemem w metodyce treningu szybkości tub wytrzymałości (trening beztlenowy czy tlenowy) jest określenie proporcji różnych obciążeń w danej jednostce treningowej. Jak zaplanować obciążenia treningowe dla zawodników startujących w dyscyplinach o czasie trwania 1-5 minut, czyli tzw. tajemniczej strefie (mystery zone). Źródłem energii do tych wysił¬ków będą w 50% zasoby beztlenowe i w 50% tlenowe. W pierwszych se¬kundach wysiłku (do 20 s) zabezpiecza to system ATP-PCr bez produkcji kwasu mlekowego. Następnie włącza się system glikolityczny i nasila się produkcja mleczanów.
Najważniejszy dla doskonalenia zdolności mięśni do tlenowej energetyki jest oczywiście trening wytrzymałości. Usprawnia on kinetykę energetyki mitochondrialnej, zwiększa kapilarność mięśni i przystosowuje mięśnie do szybszego i skuteczniejszego włączania przemian tlenowych podczas wy¬siłku. Oszczędza to i rozbudowuje potencjał beztlenowy mięśni, który z kolei gwarantuje osiąganie większej pojemności buforowej komórki mięśniowej i oporności na nadmierne zakwaszenie tej tkanki.
Mając to na uwadze należy zalecić trenerom, by w treningu dyscyplin szybkościowych co najmniej 50% obciążeń miało charakter wysiłku wy¬trzymałościowego (amerykańscy trenerzy plywaków sugerują że trening tlenowy powinien stanowić ponad 90% czasu ćwiczeń). Niewłaściwa jest tzw. periodyzacja treningu w znaczeniu okresowego doskonalenia szybko¬ści lub wytrzymałości. Doświadczenia Sebastiana Coe - opisane przez jego ojca, a równocześnie trenera - wskazują że wspaniale wyniki w biegach średnich osiągnął on poprzez trening różńorodny.


4. Wysiłki krótkotrwałe


Im większa tolerancja zakwaszenia ustroju w pracy krótkotrwałej, mniej¬szy dług tlenowy przy wystandaryzowanej pracy fizycznej, wyższa moc wy¬konywanego wysiłku, tym większa wydolność szybkościowa.
Dobre warunki do tworzenia kwasu mlekowego w wysiłkach krótkotrwa¬łych związane są z dużą zawartością w mięśniu włókien FTF, a to z określoną metaboliczną predyspozycją tych włókien do procesów glikolitycznych czy glikogenolitycznych. Wiemy bowiem, ze FTF mają wyższy potencjał podstawowych enzymów cyklu glikolitycznego oraz że ich energetyka jest czterokrotnie intensywniejsza w porównaniu z włóknami wolnokurczli¬wymi (STF).
Przyjmując pogląd, że czynnikiem decydujątcym o wydolności mięśni do skurczu izometrycznego lub serii skurczów izotonicznych w krótkim czasie 10-15 s są zasoby energetyczne włókien, można uznać, że możliwa jest kon¬trola stanu wytrenowania zawodnika w tych dyscyplinach krótkotrwałych
poprzez biopsyjny pomiar ilości tych związków we włóknach mięśniowych. W codziennej praktyce sportowej jest to praktycznie niemożliwe do wyko¬nania, albowiem techniki badawcze wymagają tu odpowiedniego laboratorium i aparatury. Trudno także przyjąć, że zawodnicy wysokiego wyczynu poddadzą się drastycznym badaniom biopsji mięśniowej w codziennej kon¬troli fizjologicznej wyszkolenia sportowego. Należy jednak zaznaczyć, że w przygotowaniach zawodników klasy olimpijskiej do w zawodów najwyższej rangi (mistrzostwa świata, igrzyska) badania takie w wielu krajach są wykonywane, precyzyjnie określając stan gotowości energetycznej zawod¬nika do podjęcia tej najważniejszej próby wysiłkowej. Praktyka sportowa wysokiego wyczynu dowodzi jednak, że są to badania wykonywane 1 lub 2 razy w roku, w momentach szykowania przez zespół szkoleniowy najwyższej formy sportowej na daną imprezę.
Wskaźniki te mierzyć możemy pracą (W) i mocą (J) wykonywanego wy¬siłku w czasie 30 s.
W ocenie postępów szkolenia w dyscyplinach szybkościowych pomocne będą też obserwacje wysiłkowych i powysiłkowych reakcji układu krążenia i oddychania, w aspekcie czasu powrotu do normy parametrów tego układu (im krótszy czas, tym lepszy stopień wytrenowania)przy założeniu, że częstość skurczów serca (HR) przy wysiłkach do 30 s powinna przekroczyć 180 ud./min.
Bardzo przydatne i uzupełniające do badan reakcji fizjologicznych na wy¬siłek krótkotrwały będą proste pomiary czasu wykonania krótkotrwałej pra¬cy fizycznej (bieg) lub maksymalnych obciążeń, jakie może podjąć zawod¬nik podczas jednorazowego kilkusekundowego wysiłku.
Zgodnie z teorią fizjologiczną o możliwościach wykonania szybkiego lub bardzo ciężkiego krótkotrwałego wysiłku decydują zasoby wewnątrztkan¬kowego ATP i PCr, sprawność cyklu glikolitycznego, skracanie się czasu wykonania wysiłku wystandaryzowanego czy podejmowania wyższych ob¬ciążeń w danej jednostce czasu. Wszystkie te reakcje świadczyć będą pośrednio o wzroście wydolności beztlenowej i powiększeniu się potencjału fosfagenowego zawodników. W praktyce sportowej tego rodzaju próby są często wykonywane (szczególnie w grach zespołowych), dostarczając cen¬nych informacji o postępie wyszkolenia w zakresie cech szybkościowych danego zawodnika.
I na zakończenie przypomnienie, jakimi metodami możemy określić u zawodnika potencjał wysiłkowy beztlenowy (szybkościowy). Nadmienić należy - 0 czym była już mowa wcześniej - że badania te są bardzo trudne do przeprowadzenia, wymagają specjalistycznej aparatury pomiarowej, zgody za¬wodnika na badanie inwazyjne niosące zawsze ryzyko zakażenia oraz że nie za¬wsze na ich podstawie możemy uzyskać pełną informację o stanie wytrenowa¬nia szybkościowego danego zawodnika. Dokonać tych obserwacji możemy:
- pomiarem bezpośrednim zasobów wewnątrzmięśniowych ATP i PCr, choć osobniczo mogą wystąpić różnice w szybkości i skuteczności ich me¬tabolizowania w pierwszych sekundach wysiłku; badania te są bardzo skom¬plikowane - wymagają stosowania inwazyjnych, biopsyjnych technik po¬miarowych i zgody Komisji Etycznej;
- oznaczeniem zawartości kwasu mlekowego we krwi po wysiłku, jednak ta jego ilość we krwi nie zawsze w pełni oddaje stan zakwaszenia mięśni;
- pomiarem deficytu tlenowego, czyli różnicy pomiędzy zapotrzebowa¬niem wysiłkowym tlenu a możliwością jego dostarczenia podczas począt¬kowej fazy wysiłku;
- pomiarem długu tlenowego, czyli różnicy pomiędzy poziomem przed¬wysiłkowego pobierania tlenu a poziomem powstałym w wyniku wykony¬wanego wysiłku fizycznego, prowadzącej do przejściowych zakłóceń rów¬nowagi metabolicznej często też nazywanym EPOC (Excess Postexercise Oxygen Consumption).
Wartość długu tlenowego, będącego wskaźnikiem potencjału beztleno¬wego, osiągnąć może 11-14 l tlenu i w każdej sytuacji przekracza on wiel¬kość deficytu tlenowego.
Widać zatem, ze trening szybkości musi mieć swoją specyfikę wynikają¬cą z biochemii skurczu mięśnia i znanych cykli energetycznych. Jednak obok obciążeń krótkotrwałych (kilkusekundowych) niezbędne jest także stoso¬wanie elementów treningu wytrzymałościowego (aerobowego), zapewnia¬jącego sprawne metabolizowanie substratów energetycznych oraz ich zwięk¬szone nagromadzenie w tkance mięśniowej.
W sporcie wysoko kwalifikowanym kształtowanie wysokiego potencjału beztlenowego zawodnika jest niezbędne w wielu dyscyplinach nie tylko ty¬powo szybkościowych. W każdym wysiłku sportowym zawarte są pewne fragmenty bardzo intensywnej pracy krótkotrwałej (gry zespołowe, sporty walki), której skuteczne i ekonomiczne wykonanie nie spowoduje nadmier¬nej akumulacji zmęczenia ograniczającego sprawne wykonanie komponen¬ty wytrzymałościowej całego wysiłku podczas treningu czy zawodów. Można zatem przyjąć, że elementy treningu szybkości powinny wchodzić w skład każdego planu treningowego.