Wydolność fizyczna człowieka oraz sposoby jej pomiaru to podstawowe zagadnienia, jakie musi znać nauczyciel wychowania fizycznego, podejmujący pracę z uczniami o rożnym poziomie sprawności fizycznej. Aktywność ruchowa nieodzownie towarzyszy człowiekowi już od pierwszych chwil jego życia. Wraz z rozwojem ontogenetycznym rozwijają się możliwości fizyczne organizmu, osiągając swój szczyt w wieku młodzieńczym i dorosłym. Na ten okres życia przy­padają właśnie ustanowione rekordy światowe przez zawodników po­szczególnych dyscyplin sportowych.

Wysoki poziom wyczynu sporto­wego i wyniki sięgające, wydawałoby się, maksymalnych możliwości ludzkich, sprawiają, że człowiek zaczyna poszukiwać rezerw i co­raz nowych dróg osiągania jeszcze lepszych rezultatów. Jedną z takich dróg jest jak najlepsze poznanie organizmu ludzkiego i pełne wykorzystanie jego możliwości.

Badania wpływu aktywności ruchowej i ciężkiej pracy fizy­cznej na ustrój człowieka, są właśnie zadaniem fizjologii spor­tu, która umożliwiłaby określenie uwarunkowań fizjologicznych do poszczególnych dyscyplin sportowych i umożliwiła ich rozwój.

Badanie poziomu wydolności zawodnika, świadczyć może o je­go możliwościach osiągania określonych rezultatów sportowych, dlatego też fizjologia sportu zajmuje się poznaniem aktualnego poziomu reakcji fizjologicznych komórki, mechanizmów ich funkcjonowania i możliwościami ich zwiększenia. Wszechstronne poznanie skutków, jakie powoduje w organizmie aktywność ruchowa, pozwala na skuteczniejsze kierowanie i dozo­wanie wysiłku określonego dla danego organizmu oraz stymulowa­nie wpływów korzystnych, a eliminowanie szkodliwych.

Jednym z najbardziej istotnych czynników wpływających na poziom aktywności ruchowej człowieka, jest jego wydolność. Ocena wydolności fizycznej, rozumianej jako zdolność do wykonywania wysiłków fizycznych bez głębszych zaburzeń homeostazy i uwarunkowanych przez nie objawów zmęczenia, jest bardzo isto­tna. W tak pojmowanej wydolności fizycznej człowieka, główną rolę odgrywa wysoki potencjał energetyczny oraz sprawność fizjologi­czna mechanizmów stojących na straży homeostazy ustroju w cza­sie intensywnych przemian metabolicznych. Zachowanie homeostazy zależy od sprawności metabolicznej akty­wnych tkanek oraz funkcji związanych przede wszystkim z tran­sportem gazów, termoregulacją, zaopatrywaniem aktywnych tkanek w substancje odżywcze i tlen oraz wydalaniem zbędnych produktów przemiany materii.

Wydolność fizyczna określa potencjalne możliwości ustroju do wy­konywania wysiłków z udziałem dużych grup mięśniowych. Rozróżnić można wydolność tlenową /aerobową/ związaną z wysiłka­mi dłużej trwającymi /15 min. do kilku godzin/, opartą o proce­sy uzyskiwania energii na drodze utleniania związków chemicznych. Ten rodzaj wydolności określa aktualne możliwości poboru, tran­sportu i zużycia tlenu przez tkanki aktywne.

Drugim rodzajem jest wydolność «beztlenowa” /anaerobowa/, związa­na z pracą krótkiego czasu /do 30 sek./ i maksymalnej intensy­wności, gdzie energia do pracy mięśni pochodzi z katabolicznych reakcji związków wysokoenergetycznych zawartych w komórkach mię­śniowych, zanim jeszcze nastąpi mobilizacja funkcji poboru, tran­sportu i resorbcji tlenu i substratów energetycznych przez pra­cujące komórki mięśniowe.

Wydolność fizyczna zależy od wielu różnorodnych czynników, któ­re usystematyzować można następująco:



1. Przemiany energetyczne w ustroju;

a. procesy tlenowe

b. procesy beztlenowe

c. rezerwy energetyczne



2. Sprawność koordynacyjna nerwowo-mięśniowa wyrażona, siłą, szybkością i precyzją ruchów- techniką



3. Termoregulacja oraz gospodarka wodno-elektrolitowa



4. Właściwości budowy ciała /wysokość», ciężar, rozwój masy mięśniowej, wiek, płeć/



5. Czynniki psychiczne;

a. predyspozycje osobowościowe

b. motywacja

c. taktyka



Wpływ każdego z tych czynników na zdolność wykonywania pracy fizycznej uzależniona jest od charakteru pracy, warunków w jakich zachodzi, specyfiki dyscypliny i sytuacji, w jakiej znalazł się zawodnik.

Jeżeli chodzi o pierwszy czynnik zaznaczyć trzeba, że każdy wysiłek fizyczny wymaga wydatku energetycznego, a charakter pra­cy i czas decyduje o sposobie uzyskiwania na nią energii. Procesy 'tkankowe umożliwiają kontynuowanie pracy przez dłuższy czas /np. bieg na 5 km, 10 km, maratoński/, bez gwałtownie nara­stających zmian homeostazy wewnątrzustrojowej — są bardziej eko­nomiczne. Procesy beztlenowe zaś dostarczają mniej energii, ale zapewniają dużą intensywność pracy już od momentu jej rozpoczę­cia, kosztem jednakże szybkiego i dużego zakwaszenia organizmu /np. biegi sprinterskie, rzuty, skoki, rwania/. Na potencjał energetyczny aerobowy składają się:



— wentylacja i pojemność dyfuzyjna płuc

— pojemność tlenowa krwi

— ilość krwi krążącej

— pojemność minutowa serca

— dyfuzja tlenu na poziomie tkanek

— utylizacja tlenu przez tkanki /sprawność układów enzymatycznych/

— sprawność współdziałających mechanizmów neurohumoralnych



Sprawność tych procesów decyduje o sprawności i ilości po­bieranego tlenu, następnie o przetransportowaniu go do pracują­cych mięśni i tam sprawnym wykorzystaniu na uzyskaniu niezbędnej energii. Udział w tym mają zarówno układ oddechowy, krwionośny, mięśniowy, jak też i neurohormonalny, decydujący o wzroście stę­żenia hormonów katabolicznych /glukagonu, glikokortykosteroidów/, jak też i o wielu innych funkcjach organizmu. Do tych procesów substratami energetycznymi podlegającymi utlenianiu należą: glikogen mięśniowy i wątrobowy /powyżej 30 sekund pracy/, a wraz ze wzrostem czasu pracy /powyżej 1 h/, główną rolę odgrywać zaczyna­ją WKT uwolnione z tkanek tłuszczowych. Przy przedłużających się wysiłkach, katabolizmowi podlegają też białka wątroby, rozkłada­ne do aminokwasów.

Typowymi wysiłkami tlenowymi, angażującymi potencjał tle­nowy organizmu zawodnika, są biegi maratońskie oraz biegi na 10 km i 5 km.

Natomiast do wysiłków typowo anaerobowych zaliczają się: skoki, rzuty, biegi sprinterskie nie trwające dłużej niż 30 sek., odbywające się kosztem rozpadu związków wysokoenergetycznych za­wartych w mięśniach:



do 10 sek.: ATP --> ADP + Pi /8-10 kcal/

ADP --> AMP + Pi /6,5 kcal/

CP --> C + Pi /10,5 kcal/



10-30 sek.: glikogen --> mleczan /7,5 kcal/

Przy tym rodzaju wysiłku, jeżeli intensywność jest dostatecznie duża, natężenie procesów glikolitycznych może osiągnąć swą ma­ksymalną wartość /wysiłki 10-30 sek./. W tych warunkach zasoby ATP i CP zmniejszają się do najniższego poziomu, a w komórkach gromadzą się znaczne ilości produktów beztlenowej przemiany glikogenu — kwas mlekowy — zaburzający równowagę kwasowo zasadową organizmu. O wydolności beztlenowej decydują: .



1. Zasób źródeł energetycznych /ATP, OP, glikogen/

2. Sprawność mobilizacji i wykorzystanie tych źródeł

3. Wysoka aktywność układu enzymatycznego

4. Mechanizmy kompensujące zachwianą równowagę kwasowo-zasadową /układy buforowe krwi i tkanek/.



Tak duża intensywność pracy podczas wysiłków anaerobowych, gdzie produkowana jest bardzo duża ilość kwasu mlekowego, możli­wa jest dzięki mechanizmom neutralizującym odchylenia w skali ph krwi i mięśni — buforom wodorowęglanowym, fosforanowym i białczanowym.

Ważnym czynnikiem wpływającym na wydolność jest poziom koordynacji nerwowo-mięśniowej wyrażonej szybkością, precyzją i si­łą skurczów. Wielokrotne powtarzanie tych samych czynności rucho­wych prowadzi do doskonalenia techniki. Zakres i siła zostają ekonomicznie ograniczone adekwatnie do celu ruchu. Ustalają się wła­ściwe proporcje i kolejność napięć pożądanych mięśni i eliminowana jest aktywność zbędnych grup mięśniowych. W wyniku tak uzyskanej precyzji zwiększa się szybkość ruchu. Zapewnia to także zmniej­szenie kosztu energetycznego pracy, co pozwala na uzyskanie wię­kszej siły skurczu maksymalnego.

Wysiłek fizyczny wiąże się z nasileniem procesów metabolicznych, a około 80 % całej ilości energii uwalnianej podczas pra­cy mięśni człowieka przekształca się w energię cieplną. Tak więc kontynuowanie cięższych i długotrwałych wysiłków w związku z ol­brzymimi zaburzeniami termicznymi homeostazy ograniczałoby się maksymalnie do kilkunastu minut. Znaczny wzrost temperatury po­ciąga też za sobą dużą utratę wody, płynów ustrojowych i elektrolitów. Dlatego też bardzo istotne jest w trakcie ekstremalnej pra­cy prawidłowe funkcjonowanie mechanizmów termoregulacyjnych oraz regulujących gospodarkę wodnoelektrolitową. Usuwanie ciepła z organizmu odbywa się dzięki:



1. Rozszerzeniu naczyń krwionośnych

2. Wzrostowi przepływu krwi w skórze

3. Pobudzeniu czynności gruczołów potowych.



Kontrola wydalania elektrolitów zostaje zabezpieczona kontrolą hormonalną, modyfikacją chemodynamiki w nerkach i zmianą składu wydzielanego potu.

Uzyskanie odpowiedniego poziomu wydolności fizycznej uwarunkowane jest nie tylko sprawnym funkcjonowaniem poszczególnych narządów i układów, lecz także odpowiednią budową ciała, a więc: wysoko­ścią, ciężarem, optymalnym stosunkiem procentowego udziału poszczególnych tkanek. Każdy typ aktywności ruchowej, każda dyscypli­na, wymaga od zawodnika posiadania określonego, specyficznego rodzaju cech konstytucjonalnych, warunkujących określony poziom wy­dolności fizycznej. I tak np. do biegów maratońskich predysponowa­ni są ludzie szczupli i niewysocy, do podnoszenia ciężarów — o ty­pie budowy atletycznej, a do karate — proporcjonalnie zbudowani.

Dużą rolę odgrywa też budowa mięśni — procentowy udział włókien PT /szybkich/, predysponujący do pracy beztlenowej i włó­kien ST /wolnych/, zawierających dużo mioglobiny dostarczającej tlenu do pracy aerobowej.

Nie bez wpływu na wydolność fizyczną pozostają też czynni­ki psychiczne. Sporty walki: karate, kick-boxing, wymagają dużej odwagi, bojowości, szybkiej i zdecydowanej reakcji na działanie przeciwnika, odpowiedniej taktyki. W biegach maratońskich natomiast mniejszą rolę odgrywa odwaga, ale na wartości przybiera wy­trwałość i siła woli. Często właśnie te cechy decydują o ostate­cznym wyniku sportowym zawodnika.

Z tego wynika, że na wydolność fizyczną człowieka składa się ca­ły szereg czynników obejmujących skoordynowaną czynność układów i narządów organizmu począwszy od procesów energetycznych na po­ziomie komórki poprzez zjawisko termoregulacji, koordynacji nerwowo-mięśniowej, funkcji gruczołów wydzielania wewnętrznego, a na właściwościach budowy ciała i wyższych czynnościach psychicz­nych skończywszy.

Czynniki psychofizyczne oraz określony poziom wydolności fizycznej warunkują wielkość i charakter pracy, jaką człowiek może wykonać. Na tej podstawie można też określić, do jakiego rodzaju wysiłku dyny zawodnik jest najbardziej predysponowany.

Istnieje wiele klasyfikacji wysiłków fizycznych w zależno­ści od różnych kryteriów oceny:



1. W zależności od substratów i sposobu ich wykorzystania w pra­cy rozróżniamy:

a) praca anaerobowa /beztlenowa/ — do 30 sek. — należą tu ta­kie dyscypliny sportu, jak: podnoszenie ciężarów, skoki, rzuty, biegi krótkie 100, 200, 400 m

b) praca aerobowa /tlenowa/ — powyżej 1 godziny, np. maraton

c) praca mieszana — 30 sek. do 1 godziny — np. gry zespołowe, sporty walki.



2. Podział ze względu na obciążenie:

a) wysiłek maksymalny

b) średni

c) umiarkowany



Wyróżnić również możemy wysiłki dynamiczne i statyczne na podsta­wie rodzaju skurczu. Dynamiczne formy ruchu charakteryzują się zmiennym położeniem przyczepów mięśni podczas pracy. I tu wyróżniamy wysiłki cykli­czne o rytmicznie powtarzanych fazach jednego cyklu określonego ruchu, w stałej kolejności i szybkości /np. biegi lekkoatletycz­ne, pływanie/.

Zależnie od intensywności pracy dynamicznej, mówimy o formach sprinterskich /szybkościowych/ i długich /wytrzymałościowych/. Acykliczne wysiłki natomiast /sporty walki, gry zespołowe, nie­które konkurencje LA/ cechuje różny stopień wykorzystania siły maksymalnej i maksymalnej szybkości. Siła może mieć charakter wybuchowy, eksplozywny, nadający ciału maksymalne przyspieszenie /np. podczas skoku/.

Wyróżniamy tu wysiłki acykliczne siłowe /dźwiganie ciężarów/ i acykliczne siłowo-wytrzymałościowe /rzuty, skoki/. Wysiłki statyczne występujące rzadziej w dyscyplinach sportowych są spotykane w ćwiczeniach gimnastycznych lub jako elementy pod­noszenia ciężarów. Są to skurcze izometryczne prowadzące do szy­bkiego zmęczenia na skutek niedokrwienia mięśni.

U osób nie zajmujących się systematycznie treningiem fizycznym, jednorazowy, nawet krótkotrwały wysiłek, powoduje duże zaburze­nia homeostazy ustrojowej, wymaga większego nakładu energetycz­nego, co razem ogranicza możliwości kontynuacji pracy. Gorsza jest również sprawność powrotu organizmu do stanu pełnego wypo­czynku.

Natomiast systematyczny trening sportowy powoduje szereg zmian przystosowawczych, w organizmie człowieka, uruchamia szereg mechanizmów adaptacyjnych. Zmusza ustrój do uruchomienia li­cznych mechanizmów zabezpieczających właściwe jego funkcjonowanie w zmienionych warunkach.

Zmiany elektromechaniczne oraz reakcje energetyczne w ko­mórkach mięśniowych występujące z chwilą rozpoczęcia pracy fizy­cznej, prowadzą do zmian w rozmieszczeniu elektrolitów i wody, zmian termicznych i pH mięśni i krwi, do nagromadzenia w tkance szeregu metabolitów, do wyczerpania zapasów tlenu i źródeł ener­getycznych.

Zwiększona aktywność ruchowa powoduje zmiany niemalże wszystkich układów wewnątrzustrojowych. Adaptacja zawodników do wysiłku fizycznego, będąca miernikiem ich wydolności fizycznej, przejawia się w długotrwałych zmianach przystosowujących organizm do tych specyficznych warunków i wy­raża się zwiększeniem pojemności życiowej płuc, lepszym ukrwieniem mięśni, przyrostem ich masy i siły, większą ilością erytrocytów i sprawnością pracy serca, większymi zapasami energetycz­nymi, większą sprawnością ich wykorzystania przez komórki, wzro­stem ilości buforów oraz całego szeregu innych funkcji organiz­mu opóźniających i minimalizujących zaburzenia homeostazy i na­rastanie zmian zmęczeniowych podczas pracy fizycznej. Adaptacja jest więc uzależniona od możliwości danego organizmu czyli od wydolności fizycznej. O wydolności fizycznej decyduje nie tylko wielkość wykonanej pra­cy, ale również ocena, jakim kosztem ta praca została wykonana.

Dużą rolę we współczesnym sporcie odgrywają badania wydolnościowe, dokonywane w warunkach laboratoryjnych. Zawodnika poddaje się obciążeniu i rejestruje reakcje organizmu na daną wielkość pracy. Zastosowanie badań zapewnia rozeznanie w możliwościach wysiłkowych zawodników, umożliwia pełną kontro­lę stanu wytrenowania, a także ocenę stopnia obciążenia ustroju pracą.

W praktyce sportowej stosowane są różne testy wysiłkowe do oceny wydolności fizycznej. Dobór testu powinien być uzależ­niony od celu prowadzonych badań i charakteru wysiłku sportowe­go, zależnie od intensywności i czasu trwania oraz udziału tle­nowych i beztlenowych procesów metabolicznych w wytwarzaniu energii. Do najbardziej popularnych prób należy pomiar maksymalnego pobo­ru tlenu / V0 2 max / — jest to tzw. pułap tlenowy, pozwalający na ocenę wydolności ogólnej. Stwierdzono, iż maksymalny pobór tlenu jest istotnym czynnikiem determinującym zdolność do wyko­nywania wysiłków długotrwałych z przewagą tlenowych procesów me­tabolicznych.

Zdolność do wykonywania wysiłków wytrzymałościo­wych można więc ocenić na podstawie pomiaru V0 2 max.

Natomiast w odniesieniu do dyscyplin szybkościowych i siłowych pomiar ten jest nieadekwatny. Zdolność do wykonywania wysiłków szybkościowych lub siłowych o maksymalnej intensywności zależy w dużym stopniu od mocy i poje­mności beztlenowej procesów energetycznych. Do oceny wydolności anaerobowej wykorzystywane są różne testy wysiłkowe, trwające od paru sekund do 2 min. Dobór odpowiedniego testu zależy od cha­rakteru uprawianej dyscypliny sportu. Test 30-sekundowy wykorzy­stywany jest do oceny wydolności anaerobowej zarówno mleczanowej, jak i bezmleczanowej. Test ten ocenia przede wszystkim lo­kalną wydolność mięśni biorących udział w tym wysiłku. Dlatego też w zależności od dyscypliny sportowej powinno stosować się wysiłek obciążający kończyny górne /kajakarze/ lub dolne /sprin­terzy, piłkarze/.

Przy wykonywaniu testów należy dążyć do eliminacji czynni­ków dodatkowych, mogących modyfikować obraz reakcji organizmu na wysiłek. Do czynników takich należą: zmęczenie wysiłkiem poprzedzającym badanie, zbyt wysoka lub niska temperatura otocze­nia, niewłaściwe ubranie, głód, brak snu, napięcie emocjonalne.

Często stosowanym testem do oceny wydolności beztlenowej w sporcie jest Wingate test, opracowany przez Bar-Ora w oparciu o wyniki badań wielu autorów. Należy uznać, że stosowany w wer­sji 30-sekundowej pozwala rzetelnie ocenić zarówno komponent nie-kwasomlekowy, jak i kwasomlekowy wydolności beztlenowej. Ponadto możliwe jest dokładne uchwycenie dynamiki zmian mocy prze­jawiającej się wielkością czasu uzyskania, utrzymania i spadkiem w miarę upływu czasu w wyniku wyczerpania się mięśniowych zapa­sów energetycznych i narastania procesu zmęczenia.

---