Эволюция тренировок в марафонском беге: всё по науке
20 декабря 2017, 13:57
0
1 342
Эволюция тренировок в марафонском беге: всё по науке

«Как из камня сделать пар, знает доктор наш Гаспар». Научно-технический прогресс привел к тому, что врачи и ученые стали оказывать не меньшее влияние на подготовку спортсменов, чем тренеры. Истории спортивной науки посвящена очередная статья цикла «Эволюция тренировок в марафонском беге».

Дерек Клейтон, о котором подробно рассказывалось в предыдущей публикации, имел следующие показатели работоспособности: VO2 maх – 70 мл/мин/кг, LT – 86% от VO2 maх. Неподготовленному читателю пугаться не стоит — ниже будет объяснено, что все это значит. Но удивительно, что про спортсмена, который даже секундомер не любил использовать на тренировках, мы знаем эти нюансы. А все благодаря Дэвиду Костиллу, известному спортивному ученому и автору таких важных работ, как «Научный подход в беге на длинные дистанции» (A Scientific Approach to Distance Running) 1979 года издания, «Бег изнутри: основы спортивной физиологии» (Inside running: Basics of sports physiology) 1986-го и многих других.

Костилл — один из «виновников» того, что начиная с 1970-х, тренеры вроде Перси Черутти, черпавшего вдохновение в наблюдении за животными, и все прочие «интуиты» полностью ушли со сцены мирового спорта. Вклад американского профессора в популяризацию научного подхода к тренировкам трудно переоценить. Ведь в течение многих десятилетий спорт и спортивная наука жили отдельными и (почти) не пересекающимися жизнями, как это ни парадоксально!

Первый марафон был проведен в 1896 году. А когда была опубликована первая научная работа, посвященная именно марафонцам? Поиск в крупнейшей в мире базе данных медицинских публикаций PubMed по запросу «marathon» позволяет найти статью в «Британском медицинском журнале» под названием «Наблюдения за мочой марафонцев» (Observations On The Urines Of Marathon Runners), датированную 1911 годом. Почему-то есть уверенность, что ни Кен Макартур, почтальон из Южной Африки, победивший в олимпийском марафоне 1912 года, ни финский печник Ханнес Колехмайнен, взявший на той же Олимпиаде три золота, «Британский медицинский журнал» не читали. Как, впрочем, не ведали, что уже к 1910 году датский физиолог Август Крог (на фото) создал велоэргометр, благодаря использованию которого в своих исследованиях, он позже получит Нобелевскую премию за открытие механизма регуляции просвета капилляров. Крог первым описал зависимость изменений в кровотоке мышц под влиянием физической нагрузки.

Более того, еще основатель современной химии Антуан Лавуазье (1743–1794) проводил опыты, в которых испытуемые нажимали на педаль, а выдыхаемый воздух собирался с помощью специальной маски. В итоге Лавуазье установил связь между мышечной работой и «жизненным воздухом», так он называл кислород. А в 1808 году другой великий химик Йенс Берцелиус выделил соль молочной кислоты, или лактат в мышцах убитого оленя. То есть основы физиологии физических упражнений начали закладываться за сотню лет до первых марафонских забегов.

Огромный прорыв в спортивной науке произошел в 1920-е годы. В 1922-м Нобелевский лауреат Арчибальд Хилл связал выработку лактата с сокращениями мышц. Годом позже он сформулировал концепцию максимального потребления кислорода, или VO2 maх. В своих многочисленных опытах он обратил внимание, что потребление кислорода росло линейно с увеличением скорости бега, но в какой-то момент достигало максимума, который испытуемый никак не мог превысить. На фото Арчибальд Хилл тестирует ускорения спринтеров.

В том же 1923 году американский физиолог Лоуренс Хендерсон акцентировал внимание на том, что «ударный объем сердца — самая важная характеристика всего тела». Ударный, или систолический объем — количество крови, которое сердце перекачивает за одно сокращение. Произведение этого показателя на частоту пульса дает общий объем крови, циркулирующей в данный момент в организме. Наверняка многие, даже рядовые любители бега, слышали про так называемую спортивную брадикардию — когда у тренированного атлета, особенно из таких видов как стайерский бег или лыжные гонки, сердце бьется очень редко. Все просто: у спортсменов ударный объем сердца намного больше, поэтому для перекачки одного и того же объема крови в единицу времени требуется меньше сокращений. А потребность в кровоснабжении в состоянии покоя у людей одного пола и близкой комплекции примерно одинаковая и не зависит от уровня тренированности.

Пожалуй, увеличение ударного объема сердца было первой научной идеей, использованной известным тренером на практике. Речь, конечно же, о Вольдемаре Гершлере и его «интервальной тренировке с воздействующими паузами отдыха».

В 1922 году немец Отто Мейергоф, разделивший с Арчибальдом Хиллом Нобелевскую премию за труды в области мышечного метаболизма, связал рост концентрации лактата не просто с сокращениями мышц, а именно с усталостью — в опытах на лягушках.

В 1927 году Хендерсон основал Гарвардскую лабораторию усталости (Harvard Fatigue Laboratory). На самом деле, она была создана при знаменитой Гарвардской школе бизнеса для изучения влияния человеческого фактора на промышленное производство. Но их работы в области утомления и переносимости физических нагрузок в зависимости от жары, возраста и даже большой высоты внесли огромный вклад и в физиологию спорта. На фото Сид Робинсон на беговой дорожке с устройством для поглощения кислорода и сердечного ритма в Лаборатории Гарвардской усталости, 1938.

В частности, в этой лаборатории использовали «фатигометр» (fatigometer, см. рисунок) — прообраз современных тредмил-тестов. Одним из испытуемых был Дон Лэш, мировой рекордсмен 1936 года в беге на две мили ­­— 8:58,4.

В 1933 году сотрудники Гарвардской лаборатории усталости Дэвид Дилл совместно с Рудольфо Маргариа и Гарольдом Эдвардсом сформулировали важнейшую для спорта концепцию «кислородного долга». Это — разница между потребностью организма в кислороде и его обеспечением во время интенсивной нагрузки. Если разница отрицательная, в организме начинают накапливаться продукты анаэробного (бескислородного) обмена веществ — в первую очередь, лактат. Кислородный долг «оплачивается» после финиша, а величина «кредитного лимита» — важнейший фактор, определяющий класс бегуна на длинные и, особенно, на средние дистанции, которые пробегают только и исключительно «в долг».

Тредмил-тесты в их современном понимании с использованием новых достижений техники, а именно электрокардиографов и моторизованных тредмилов (беговых дорожек) были введены в 1952 году Робертом Брюсом, «отцом кардиологии физических упражнений» и профессором Вашингтонского университета. Кстати, коммерческие беговые дорожки появились после 1968 года, когда инженер Уильям Страуб, находясь под впечатлением от прочтения бестселлера «Аэробика» знаменитого популяризатора физических упражнений доктора Кеннета Купера, выпустил на рынок беговой тренажер PaceMaster 600 (см. фото).

В 1950-е годы происходит стандартизация теста VO2 maх, а в 1959 году на конгрессе спортивных врачей в Чикаго Вилдор Хольман из Немецкого университета спорта в Кельне рассказал о значении аэробно-анаэробной точки разворота, которую он назвал «точкой оптимальной респираторной эффективности» (Point of Optimal Respiratory Efficiency), и… жестоко ошибся. В том смысле, что пять лет спустя Карлман Вассерман назвал эту же точку анаэробным порогом, и это название, наряду с лактатным порогом прижилось — в отличие от сложного определения Хольмана.

Строго говоря, обе формулировки плохо отражают то, о чем идет речь. В отечественной литературе вообще прижилось понятие ПАНО — порог анаэробного обмена, хотя анаэробные процессы идут постоянно, а не начинаются после этого порога. Самая корректная формулировка: точка отклонения кривой лактата (The Lactate Inflection Point).

При росте скорости и постоянном измерении лактата в крови можно заметить, что в какой-то момент кривая начинает расти вверх гораздо быстрее (см. рисунок). Анаэробные процессы превалируют над аэробными, накопление продуктов бескислородного обмена идет по экспоненте.

Анаэробный, или лактатный порог (Lactate Threshold, LT) — пожалуй, самый важный показатель для марафонца. Его корреляция с результатом в марафоне почти стопроцентная. Измеряют этот показатель в процентах от VO2 max, при этом связь последнего со временем преодоления дистанции 42,2 км намного менее жесткая. У Дерека Клейтона, как указано в начале статье, VO2 max был всего 70 мл/мин/кг. Даже у женщин-спортсменок бывает выше, а у элитных бегунов встречается и за 90. А вот LT у него — 86%, что очень и очень много.

Как мы сегодня знаем, определяется это, в значительной степени, соотношением «быстрых» и «медленных» волокон. В волокнах второго типа есть специальные окислительные элементы — митохондрии, а в первых нет (или их очень мало — волокна такого типа называются переходными), что выявляется путем изучения образцов тканей под микроскопом. История таких исследований насчитывает не одну сотню лет, но в 1962 году появилась подкожная игла Бергстрёма (на фото доктор Джонас Бергстрём слева). Это позволило без проблем брать крохотные образцы ткани у живых людей, что расширило возможности анализа. В том числе открылась возможность выяснить, может ли соотношение быстрых и медленных волокон меняться под влиянием тренировок или оно детерминировано на генетическом уровне.

Таким образом, в 1960-е годы развитие науки и техники достигло такого уровня, что игнорирование этих достижений могло свидетельствовать только о невежестве тренеров и спортсменов. Впрочем, в отдельных странах проникновение науки в практику спорта было к тому моменту уже очень глубоким — например в Швеции, где действовала знаменитая лаборатория Астранда.

Пер Астранд и его ученик Бенгт Салтин на двоих опубликовали около 500 научных работ, а тест Астранда стал стандартном для оценки VO2 maх без использования максимальных нагрузок, которые могли бы быть опасными для людей с проблемами сердца. Кроме того, предельное напряжение во время тестирования не годится для спортсменов из-за возможного нарушения баланса тренировочных нагрузок. Астранда называют одним из отцов-основателей современной физиологии физических упражнений.

В 1967 году другой известный шведский ученый Гунвар Альборг помог разработать схему питания, получившую распространение у лыжников под названием «шведский углеводный удар». С 1970-х годов ее стали активно применять и марафонцы. Согласно схеме, примерно за неделю до старта проводится длительная тренировка с целью истощения запасов углеводов в организме, после нее начинается безуглеводная фаза диеты, длящаяся несколько дней. А за три-четыре дня до старта на фоне отдыха необходима углеводная загрузка для достижения эффекта суперкомпенсации. В конечном итоге, это позволяет пробегать марафон без питания, почти на одних углеводах и избежать пресловутой «стены».

А в соседней Финляндии фирма Polar выпустила в 1977 году первый в мире беспроводной монитор сердечного ритма (см. фото), который сразу же стал применяться финской национальной сборной. В 1983 году подобные приборы поступили в широкую продажу, что в последующем привело к широкому распространению в тренировочной практике концепции «зон интенсивности», определяемых на основе пульса.

Научно-технический прогресс открыл окно возможностей и для государств, стремящихся доминировать на мировой спортивной арене, для эффективного использования своих ресурсов, чем такие государства и воспользовались. Так, профессор Владимир Платонов в работе «Из исторического опыта олимпийской подготовки: СССР (1952-1992 гг.), ГДР (1968-1988 гг.)» указывает, что в олимпийском цикле 1972-1976 на обеспечение комплексных научных групп и баз олимпийской подготовки только импортной аппаратурой было израсходовано около 1 млн долларов США и 3 млн рублей. Для сравнения, в 1979 году средняя зарплата в СССР составляла 148,74 рубля.

Дерек Клейтон первым «разменял» 2:09, но оказался последним великим бегуном-одиночкой. Шестидесятые закончились, и спорт никогда не будет прежним. А вот каким он станет, и как тренировались марафонцы, выбежавшие из 2:08, а и потом из 2:07 — об этом в следующей статье.


Текст: Александр Головин,
мастер спорта России,
главный тренер Running Expert.


Фото: gih.se, medach.pro, nhance.se, cms.www.countway.harvard.edu, thoroedge.files.wordpress.com, geektimes.ru, blogs.bmj.com.
← Вернуться назад