Fizjologia wysiłku fizycznego w treningu piłki nożnej. Pojęcie wydolności i sprawności fizycznej człowieka.

Współcześni trenerzy, przygotowujący swych zawodników do zawodów sportowych, biorą pod uwagę, przede wszystkim, wyniki badań sportowców, które dotyczą wytrzymałości, szybkości, siły oraz innych zdolności motorycznych przydatnych do kontroli procesu treningowego. Jednymi z dyscyplin sportu, w których zaszły bardzo duże zmiany w zakresie teorii jak i praktyki treningu sportowego, są zespołowe gry sportowe (piłka nożna, piłka ręczna, siatkówka, koszykówka) oraz lekka atletyka. W tych dyscyplinach sportu istotne znaczenie posiada poziom wydolności i sprawności fizycznej zawodników, ponieważ realizacja zadań szkoleniowych wymaga dużego potencjału tlenowego i beztlenowego organizmu oraz sprawnie funkcjonującego organizmu w odniesieniu do umiejętności i zdolności ruchowych zawodników (Jastrzębski 2004).

WYDOLNOŚĆ FIZYCZNA

Jednym z podstawowych pojęć fizjologii wysiłku jest wydolność fizyczna. Z właściwą jego interpretacją maja na co dzień praktycy a niekiedy teoretycy sportu. Według Górskiego [2001] wydolność fizyczna oznacza zdolność organizmu do wysiłków fizycznych. Pojęcie to obejmuje również tolerancję zaburzeń homeostazy wewnątrzustrojowej wywołanej wysiłkiem fizycznym oraz zdolność organizmu do szybkiej ich likwidacji po zakończeniu wysiłku.

W piśmiennictwie polskim wydolność fizyczna kojarzona jest zwykle z „wydolnością tlenową”, tzw. Zdolnością do pracy długotrwałej o dużej lub umiarkowanej intensywności, a jej miarą najczęściej jest wielkość maksymalnego poboru tlenu (VO2 max) oraz poziom progu mleczanowego (LT). Wydolność fizyczna funkcjonuje w takim rozumieniu w medycynie pracy, rehabilitacji czy diagnostyce klinicznej, gdyż faktycznie wielkość VO2 max oraz LT dobrze oddają stan rezerw funkcjonalnych pacjenta oraz zdolność do wysiłków długotrwałych.

Dla potrzeb sportu wyczynowego konieczne jest rozszerzenie pojęcia wydolności fizycznej, gdyż w sporcie mamy często do czynienia z pracą krótkotrwałą o mocy maksymalnej – nie stosowaną w klinice w ramach prób wysiłkowych czy programów rehabilitacji. Zatem „wydolność fizyczna sportowca” obejmuje zdolność do wysiłków fizycznych w szerokich zakresach intensywności i czasu trwania wysiłków fizycznych – od krótkotrwałych prób wysiłkowych o mocy maksymalnej (np. próby sztangisty, skoki lekkoatletyczne, biegi sprinterskie), aż do wysiłków wielogodzinnych o dużej lub umiarkowanej intensywności (jak np. bieg maratoński, biegi narciarskie czy spacery górskie). (Górski, 2001)

Natomiast Malarecki (1981) określa wydolność fizyczna jako potencjalne możliwości wykonywania intensywnej i długotrwałej pracy, angażującej duże grupy mięśniowe w oparciu o potencjał energetyczny tlenowy i beztlenowy, przy niewielkich zmianach zmęczeniowych, czyli niedużych zaburzeniach homeostazy oraz szybkim i efektywnym wypoczynku, który wiąże się ze sprawnym przebiegiem procesów restytucji. Autor ten podaje, że wydolność fizyczna zależy od:

1) potencjału energetycznego tlenowego ( wydolność tlenowa)
- wentylacja płuc i pojemność dyfuzyjna płuc
- pojemność tlenowa krwi
- pojemność minutowa serca
- ilość krwi krążącej
- dyfuzja tlenu na odcinku tkanek
- utylizacja tlenu przez tkanki
- sprawność współdziałających mechanizmów neuro–humoralnych
- rezerwy energetyczne ustrojowe i narządowe
- ilość mitochondriów w mięśniach
- aktywność enzymów łańcucha oddechowego w komórkach mięśniowych
- ilość włókien wolnokurczliwych w mięśniach

Potencjał energetyczny tlenowy jest tym większy im sprawniejsze są mechanizmy fizjologiczne organizmu które o nim decydują. I tak, im większe są u zawodnika na przykład; wentylacja minutowa płuc, ilość krwi krążącej, pojemność tlenowa krwi itd., tym wyższym potencjałem energetycznym dysponuje zawodnik i jest zdolny wykonać obciążenie treningowe o większej objętości i intensywności ćwiczeń.

2) potencjału energetycznego beztlenowego (wydolność beztlenowa)
- aktywność enzymów oddechowych i glikolitycznych
- pojemność buforowa krwi
- poziom wysokoenergetycznych związków fosforowych (ATP-adenozynotrójfosforanu, CK-fosfokreatyny) i glikogenu w mięśniach
- ilość włókien szybkokurczliwych (FT) w mięśniach

3) predyspozycji antropo – biomechanicznych
- wiek (około 25 roku życia zawodnik uzyskuje maksymalne poziom przygotowania wydolności fizycznej)
- płeć (kobiety ze względu na wyższy od mężczyzn poziom tkanki tłuszczowej i mniejszą ilość tkanki mięśniowej w organizmie charakteryzują się mniejszą wydolnością fizyczną)
- wysokość ciała (ze względu na poziom sprawności fizycznej optymalna wysokość ciała u mężczyzn to 175-185 cm, u kobiet 165-175 cm)
- ciężar ciała (w relacji do wysokości ciała określany wskaźnik BMI, np. dla piłkarzy nożnych 22-23 m2/kg, a dla piłkarek ręcznych 24-26 m2/kg)

4) zdolności motorycznych
- siła
- szybkość
- wytrzymałość

5) motywacji do wysiłku fizycznego i warunków przeprowadzania testów oceniających wydolność fizyczną

Na kształtowanie wydolności fizycznej wywierają wpływ także prawa genetyczne oraz właściwości środowiska takie jak: klimat, odżywianie, rytmy biologiczne itp. (tzw. zmienność genetyczna i środowiskowa).

Na wydolność składa się ponadto sprawność metaboliczna tkanek oraz funkcji wegetatywnych związanych przede wszystkim z transportem gazów, termoregulacją, zaopatrywaniem aktywnych tkanek oraz wydalaniem produktów przemiany materii (Malarecki, 1981; Kozłowski i Nazar, 1999).

Ze względu na wielkość potencjału energetycznego tlenowego i beztlenowego wyróżniamy dwa rodzaje wydolności:
a) wydolność tlenową (ogólną, aerobową), którą określa maksymalne zużycie tlenu podczas wysiłku fizycznego; składa się na nią sprawność przebiegu oddychania zewnętrznego i wewnętrznego oraz termoregulacja. Jest to zdolność do wysiłków długotrwałych.
b) wydolność beztlenową (anaerobową) oznaczającą największą ilość pracy mechanicznej wykonywanej podczas wysiłku krótkiego o maksymalnej intensywności (trwającego 30-60 s) i zależy od sprawności mechanizmów aktywujących proces glikolizy beztlenowej, która staje się głównym procesem dostarczającym energii do skurczów mięśni. Występuje tutaj przewaga procesów beztlenowych.

Oceniając wydolność beztlenową bierze się pod uwagę:
- maksymalną siłę mięśni
- maksymalną moc anaerobowa (tzw. moc fosfagenowa )
- ogólną wydolność anaerobowa (pojemność zasobów energetycznych beztlenowych)
- wytrzymałość anaerobowa (zdolność do wysiłku trwającego 30-60 sekund o maksymalnej intensywności) (Malarecki 1981).

Procesowi wzrostu wydolności towarzyszy powiększenie ekonomii pracy m.in.:
- kosztu energetycznego
- zużycia tlenu
- zmian tętna
- wentylacji płuc

Wymienione wskaźniki osiągają niższy poziom u osób wytrenowanych podczas pracy standardowej, w wysiłku jak i w pracy. W przeciwieństwie do pracy indywidualnie maksymalnej, gdzie większa wydolność pozwala na osiąganie wyższych wartości. Przykładowo osoba wytrenowana, posiadająca niższe tętno w pracy standardowej, będzie charakteryzować się większym maksymalnym zużyciem tlenu, czyli większą wydolnością.

W kształtowaniu zdolności do wysiłków aerobowych istotną rolę odgrywa sprawność transportu tlenu do komórek mięśniowych, następnie zdolność wykorzystania go przez nie oraz sprawność procesów wyrównujących zmiany w środowisku wewnętrznym organizmu, w tym także termoregulacji.

Wskaźnikiem sprawności procesów transportujących tlen oraz zużywających tlen w mięśniach jest maksymalna ilość tlenu, która może być pobrana z powietrza atmosferycznego i przetransportowana do tkanek w warunkach maksymalnej pracy (tzw. pułap tlenowy).

Na podstawie wyżej przedstawionych wiadomości można przyjąć że:

Wydolność fizyczna jest to zdolność organizmu do:

• ciężkiej i długotrwałej pracy fizycznej angażującej duże grupy mięśniowe
• wolno narastającego zmęczenia na początku jej wykonania
  
• wysokiej tolerancji na zmiany zmęczeniowe w czasie jej trwania
  
• szybkiego i efektywnego wypoczywania po jej zakończeniu
  

WYDOLNOŚĆ A WYTRZYMAŁOŚĆ ORGANIZMU

W praktyce spotyka się często mylenie pojęć wytrzymałości i wydolności. Jak wyżej wyjaśniono wydolność fizyczną definiuje się jako zdolność do wykonywania dużych wysiłków fizycznych, wywołujących najbardziej efektywne i ekonomiczne reakcje adaptacyjne podczas pracy i wypoczynku. Wydolność określa potencjalne możliwości ustroju w sensie biologicznym, które w warunkach startowych mogą, ale nie muszą być wykorzystane. Wśród czynników determinujących wydolność ustroju najczęściej wymieniane są: układ krążenia i oddychania.

Wytrzymałością nazywamy zdolność do długotrwałego wykonywania jakiejkolwiek pracy bez obniżenia jej wydajności.

Innymi słowy, wytrzymałość można określić jako zdolność przeciwstawienia się zmęczeniu. Badamy ją na dwa sposoby. W pierwszym przypadku badany zawodnik otrzymuje zadanie (np. bieg z określoną prędkością) i oznacza się maksymalny czas pracy z określoną intensywnością do momentu obniżenia prędkości. Rozwiązanie drugie, może to być np. określenie wytrzymałości w czasie pokonywania jakiegoś dość długiego dystansu (np. bieg na 5 km).

W literaturze specjalistycznej wyodrębnia się dwa rodzaje wytrzymałości: ogólną i specjalną. O ile drugi rodzaj wytrzymałości jest prosty do zdefiniowania, o tyle pierwszy jest dość trudno jednoznacznie określić. Bardziej uzasadnionym wydaje się stosowanie pojęć wytrzymałości aerobowej (tlenowej) i anaerobowej (beztlenowej) podobnie jak przy wydolności. Ten podział ułatwia interpretację tej psychobiologicznej cechy ustroju.

Skuteczne kształtowanie wytrzymałości specjalnej lub ogólnej uzależnione jest od wyboru odpowiedniej metody. Kształtując wytrzymałość ogólną można stosować wszystkie metody, w celu uzyskania wszechstronności, natomiast w wytrzymałości specjalnej dobór metody rzutuje na efekt pracy. Dobierając metody i środki kształtowania wytrzymałości specjalnej należy postawić pewne zadania:

1. kształtowanie odporności na specjalne zmęczenie,

2. zdobycie wysokiego poziomu ekonomiczności pracy organizmu,

3. umiejętne rozładowanie sił w czasie trwania walki sportowej,

4. zachowanie koordynacji, swobody i precyzji ruchu, koniecznej dla realizacji zadań taktycznych,

5. uzyskanie odpowiednich dyspozycji psychicznych, psychicznych szczególnie odporności na stany przed startowe i startowe.

Na tle tego podziału można dojść do wniosku, że najkorzystniejszym sposobem kształtowania wytrzymałości specjalnej jest wielokrotne powtarzanie, z odpowiednio regulowaną - w zależności od okresu w cyklu treningowym – intensywnością tych elementów, które są najczęściej stosowane w danej dyscyplinie sportu. Wytrzymałość najlepiej rozwija się w granicach intensywności 70-100% wytrzymałości występującej w walce sportowej. W czasie treningu wytrzymałości śledzić należy postawę, zachowanie i reakcje zawodników na ćwiczenia, gdyż dla trenera bardzo ważna jest umiejętność praktycznego rozpoznania symptomów zmęczenia i przetrenowania. Pojawienie się tych oznak wymaga konsultacji z fizjologiem lub lekarzem specjalistą (Czerwiński, 1988)

SPRAWNOŚĆ FIZYCZNA

Sprawność fizyczna jest pojęciem powszechnie znanym, ale bardzo różnie rozumianym. Jedni utożsamiają ją np. z kondycją fizyczną lub wręcz ze sportem, inni - ze zdrowiem. Dlatego istnieje wiele definicji przedstawianych przez różnych autorów. Oto niektóre z nich :

Sprawność fizyczna to wyznacznik biologicznych wartości człowieka (za Drabik, 1992).

Sprawność fizyczna to poziom zaawansowania i rozwoju podstawowych zdolności motorycznych (za Drabik, 1992).

Sprawność fizyczna to zintegrowany zespół trzech właściwości osobniczych:
- wydolności fizycznej i poziomu zdolności motorycznych,
- umiejętności ruchowych,
- motywacji i subiektywnego zaangażowania się w działaniach (Przewęda, 1985).

Na sprawność fizyczną maja wpływ takie czynniki jak:
- wydolność fizyczna,
- wrodzone uzdolnienia ruchowe,
- umiejętności nabyte,
- cechy konstytucjonalne: wysokość ciała, ciężar ciała, otyłość itp.
- właściwości biofizyczne ustroju: siła, szybkość, wytrzymałość,
- wiek i płeć
- czynniki psychiczne: zainteresowanie, motywacja
- koordynacja nerwowo-mięśniowa

Dlatego, osiągnięcie maksymalnej sprawności fizycznej, jaką demonstrują współcześnie sportowcy decyduje miedzy innymi: wczesna specjalizacja sportowa, selekcja kandydatów o szczególnych predyspozycjach do różnych rodzajów wysiłków sportowych, specjalne żywienie, trening prowadzony za pomocą metod opartych na wynikach badań naukowych itd. (Malarecki, 1981).

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY WYDOLNOŚCIĄ A SPRAWNOŚCIĄ FIZYCZNĄ

Zależność między wydolnością a sprawnością fizyczna jest bardzo złożona. Aby człowiek mógł wykonać dany ruch musi mieć do tego strukturalno-funkcjonalne możliwości. Możliwością jest wydolność, a ruch to sposób jego wykonania, czyli sprawność. W rozwoju ontogenetycznym wydolność jest pierwotna w stosunku do sprawności. Na przykład trening specjalistyczny rozwijający daną sprawność czy umiejętność, wpływa też na wydolność ogólną, którą kształtować ma przede wszystkim trening ogólny.

Wydolność fizyczna zależy głównie od wysokiej sprawności metabolicznej aktywnych tkanek oraz efektywności funkcji wegetatywnych, natomiast sprawność fizyczna jest funkcją przede wszystkim sprawności narządu ruchu (mechanizmy nerwowe, czynniki konstytucjonalne, uzdolnienia ruchowe, umiejętności nabyte itd.). (Malarecki, 1981).

WPŁYW TRENINGU SPORTOWEGO NA KSZTAŁTOWANIE WYDOLNOŚCI I SPRAWNOŚCI FIZYCZNEJ

Biomechaniczne i fizjologiczne efekty treningu fizycznego skojarzone z predyspozycjami genetycznymi decydowały kiedyś o rekordach sportowych i medalach olimpijskich. Dzisiaj warunki fizyczne stały się tłem, na którym uwidacznia się znaczenie czynników psychologicznych, techniki i taktyki walki sportowej, jakości sprzętu sportowego itp. Wykorzystanie wiedzy z zakresu fizjologii, biochemii czy biomechaniki wysiłków sportowych stanowi zawsze podstawowy warunek optymalizacji treningu sportowego i warunek sięgania po rekordy (Kozłowski, 1986; Kozłowski i Nazar 1999).

Według Kozłowskiego i Nazar (1999) wynik sportowy to podstawowy cel treningu i zależy od dużej ilości czynników. Jednym z nich jest właściwa selekcja i dobór odpowiednich kandydatów do określonych rodzajów sportu. Jest to jeden z podstawowych warunków powodzenia tj. osiągania wysokich wyników. Wśród czynników mających wpływ na osiąganie wybitnych efektów treningowych należy zwrócić uwagę na właściwy dobór metody treningowej (powtarzanej, zmiennej, interwałowej itp.). Ustalenie adekwatnej metody treningowej, w zależności od rodzaju konkurencji sportowej, może mieć decydujący wpływ na rozwój wydolności i wszystkich pożądanych cech psychofizycznych.

Trening jest to świadomie kierowany proces rozwoju wydolności fizycznej i specjalnych umiejętności ruchowych, zapewniający osiąganie jak najwyższych wyników sportowych. Pod wpływem wielokrotnego powtarzania właściwie dobranych wysiłków sportowych powstaje w organizmie szereg zmian zwiększających wydolność ogólną i sprawność specjalistyczną. W każdej jednostce treningowej występuje:

- trening ogólny; podnosi ogólną wydolność, polega na umiejętnym stosowaniu wysiłków fizycznych jako bodźców stymulujących rozwój zmian przystosowawczych, zapewnia zwiększenie wydolności narządów wewnętrznych oraz przestraja ustrój na wyższy poziom funkcjonalny ;

- trening techniczny; polega na doskonaleniu starych oraz tworzeniu i utrwalaniu nowych nawyków ruchowych.

Pobudzenie każdego układu biologicznego pozostawia krócej lub dłużej trwające następstwa w postaci zmian, które wpływają na wydolność i sprawność organizmu. Aby zwiększyć wydolność, należy racjonalnie przeprowadzić trening.

Pod wpływem dużego wysiłku organizm ulega wyczerpaniu, zatem zdolność do pracy się obniża. Potem następuje okres kompensacji, czyli powrotu do stanu wyjściowego, a następnie występuje przejściowy okres zwiększonej wydolności, zwany hiperkompensacją - nasilony efekt wypoczynkowy wywołany intensywną pracą (superkompensacja). W końcu wydolność stabilizuje się na poziomie wyjściowym.

Aby zwiększyć wydolność organizmu należy te trzy fazy (wyczerpania, kompensacji i hiperkompensacji) systematycznie powtarzać. Najważniejszą jest faza trzecia - hiperkompensacji, która dotyczy potencjału energetycznego i elementów strukturalnych, a w szczególności białka mięśniowego. Pod wpływem wysiłków białko mięśniowe ulega częściowemu zużyciu, następnie odbudowie i rozbudowie, prowadząc w ten sposób do zwiększenia masy mięśniowej. Pod wpływem powtarzania wysiłków objawy hiperkompensacji nie zanikają, ale utrwalają się stopniowo na coraz wyższym poziomie. Warunkiem rozwoju fazy hiperkompensacji jest wyczerpanie narządu lub całego organizmu, wtedy to dopiero następują najbardziej skuteczne zmiany adaptacyjne (ryc.1).

Rycina 1. Przedstawia zmiany wydolności w 3 formach treningu:
a) zbyt duża przerwa w treningach prowadzi do zaniku przejawów fazy hiperkompensacji co prowadzi do poziomu wyjściowego nie powodując żadnych zmian
b) rozpoczynanie treningu w okresie wzmożonej wydolności czyli superkompensacji, taki trening najbardziej efektywnie rozwija wydolność fizyczną
c) niestosowanie określonych przerw prowadzi do niepełnej regeneracji, następnie do pogłębionego wyczerpania, po dłuższej przerwie pozwala ma kompensację i hiperkompensację.

Bibliografia
1. Czerwiński J. (1988) Piłka ręczna. AWF Gdańsk, s. 280-283
2. Drabik J. (1992) Sprawność fizyczna i jej testowanie u młodzieży szkolnej. AWF Gdańsk.
3. Górski J. (2001) Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego. PZWL Warszawa
4. Jastrzębski Z. (2004) Zakres obciążeń treningowych w piłce nożnej i ręcznej a ich wpływ na rozwój sportowy zawodników. Wydawnictwo Uczelniane AWFiS Gdańsk.
5. Kozłowski S. (1986) Granice przystosowania. PZWL Warszawa.
6. Kozłowski S., Nazar K. (1999) Wprowadzenie do fizjologii klinicznej. PZWL Warszawa
7. Malarecki I. (1981) Zarys fizjologii wysiłku i treningu sportowego. PZWL Warszawa.
8. Przewęda R. (1985) Uwarunkowania poziomu sprawności fizycznej polskiej młodzieży szkolnej. AWF Warszawa.