CHƯƠNG 3. CƠ SỞ SINH LÝ PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ
3.2. Đặc điểm sinh lý của các bài tập có chu kỳ
- Có tần số động tác tối đa; thời gian thực hiện không quá 30 giây; cự ly: chạy 100 – 200 m, bơi 25 – 50 m, đua xe đạp tốc độ 200 – 500 m; tốc độ trung bình 9 – 10 m/s.
- Hệ cơ hoạt động mãnh liệt nhất, cơ bắp phải có sức mạnh và độ linh hoạt cao vì trong các bài tập này sự co cơ cần phải tạo ra một lực lớn kết hợp với tần số động tác rất cao.
- Sự tuần hoàn và hô hấp ít biến đổi do thời gian vận động rất ngắn, trong thời gian chạy hết cự ly 100 m thì máu chưa vận chuyển qua hết một vòng tuần hoàn lớn và chỉ thở được một vài nhịp. Cho nên hệ tuần hoàn và hô hấp không đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động này.
- Nhu cầu oxy trong một phút khi hoạt động với cường độ này có thể đạt tới 40 lít/phút tức là cao hơn khi nghỉ 160 lần, nhưng do thời gian và cự ly rất ngắn nên tổng nhu cầu oxy là không cao.
Ví dụ:
+ Chạy 100 m mất 11 giây thì tổng nhu cầu oxy cho bài tập này là:
40 x 11/60 = 7,3 lít
+ Chạy 200 m mất 23 giây thì tổng nhu cầu oxy cho bài tập này là:
40 x 23/60 = 15 lít
- Trong khi đó, hô hấp lại bị hạn chế do tập trung thần kinh tối đa vào động tác nên chỉ thỏa mãn được khoảng 5 – 10%, tức nợ oxy chiếm khoảng 90 – 95% so với tổng nhu cầu oxy.
- Năng lượng cung cấp hầu như hoàn toàn bằng các phản ứng yếm khí: trong đó chủ yếu là từ sự phân giải ATP và CP, chỉ một phần nhỏ từ quá trình phân giải yếm khí glucid.
- Acid lactic tích tụ không nhiều, hàm lượng acid lactic trong máu tiếp tục tăng cao sau khi ngừng hoạt động và đạt đến mức tối đa là 1 – 1,5 g/lít. Ở VĐV trình độ cao thì lượng acid lactic trong máu thấp hơn so với người ở trình độ tập luyện thấp.
- Hoạt động của hệ hô hấp và tuần hoàn trong thời kỳ hồi phục tăng cao hơn trong vận động để thanh toán nợ oxy. Khi kết thúc chạy cự ly ngắn, tần số nhịp tim đạt đến 180 – 200 lần/phút, huyết áp tối đa tăng đến 180 – 200 mmHg, tần số hô hấp khoảng 60 lần/phút.
- Sự huy động glycogen gan hầu như chưa xảy ra và lượng glucose trong máu hầu như không khác so với lúc yên tĩnh.
- Gần cuối cự ly thì tốc độ co cơ thường giảm, nguyên nhân làm giảm khả năng hoạt động với cường độ tối đa là do cơ thể không thể duy trì tần số động tác cao như vậy trong một khoảng thời gian dài. Điều này có thể giải thích là do hệ thần kinh trung ương rất chóng mệt mỏi vì phải hưng phấn với tần số xung động cao và lượng dự trữ năng lượng trong cơ (ATP + CP) bị phân hủy mạnh chỉ đủ để hoạt động khoảng 8 – 10 giây. Như vậy tính linh hoạt cơ năng, tính ổn định của các trung tâm thần kinh và dự trữ năng lượng trong cơ là các yếu tố quyết định đến khả năng hoạt động của cơ thể ở vùng cường độ này.
3.2.2. Đặc điểm sinh lý của bài tập có cường độ gần tối đa
- Tần số động tác cũng còn rất cao, chỉ thấp hơn so với bài tập có cường độ tối đa; thời gian thực hiện từ 30 giây – 5 phút; thường gặp ở các cự ly: chạy 400 – 1500 m, bơi 200 m, đua xe đạp tốc độ 1 – 3 km; tốc độ trung bình 7 – 8 m/s.
- Hệ cơ hoạt động mãnh liệt, yêu cầu về lực và tốc độ thấp hơn so với bài tập có cường độ tối đa.
- Sự tuần hoàn và hô hấp thay đổi mạnh lúc bắt đầu hoạt động và đạt mức tối đa ở gần cuối cự ly hoạt động. Tần số nhịp tim tăng nhanh và đạt mức 200 lần/phút, huyết áp tối đa tăng đến 200 mmHg, tần số hô hấp và độ sâu hô hấp tăng nhanh sau 3 – 4 phút hoạt động và đạt giá trị tối đa (80 lần/phút).
- Nhu cầu oxy trong một phút khi hoạt động với cường độ này không cố định mà phụ thuộc vào độ dài của cự ly, dao động trong khoảng 7 – 20 lít/phút. Cự ly dài ra thì nhu cầu oxy trong một phút giảm xuống và tốc độ trung bình cũng giảm. Tổng nhu cầu oxy trong các bài tập này cao hơn so với trong các bài tập có cường độ tối đa do có cự ly và thời gian thực hiện dài hơn.
Ví dụ:
+ Chạy 400 m mất 48 giây thì nhu cầu oxy trong một phút là 20 lít/phút và tổng nhu cầu oxy cho bài tập này là:
20 x 48/60 = 16 lít
+ Chạy 1500m mất 5 phút thì nhu cầu oxy trong một phút là 7 lít/phút và tổng nhu cầu oxy cho bài tập này là:
7 x 5 = 35 lít
Mặc dù có khả năng hô hấp trong một khoảng thời gian nhất định, nhưng vì có thời gian yếm khí và thời gian vận động tương đối dài nên khả năng hấp thụ oxy chỉ đạt từ 10 – 50%, tức nợ oxy chiếm từ 50 – 90% so với tổng nhu cầu oxy.
Cự ly càng ngắn thì tỷ lệ nợ oxy càng cao, các bài tập ở vùng cường độ này gây ra nợ oxy cao tới mức giới hạn (xấp xỉ với nợ oxy lớn nhất mà cơ thể có thể chịu đựng được).
- Năng lượng chủ yếu vẫn được cung cấp bằng các phản ứng yếm khí. Ngoài ra cơ thể còn sử dụng năng lượng tạo ra từ phản ứng phân giải hiếu khí glucid. Với bài tập kéo dài khoảng 40 – 50 giây thì phân giải ATP + CP chiếm 80% tổng năng lượng, phân giải glucid yếm khí chiếm 15%, phân giải glucid hiếu khí chiếm 5%.
Với bài tập kéo dài khoảng 3 – 4 phút thì phân giải ATP + CP chiếm khoảng 20%
tổng năng lượng, phân giải glucid yếm khí chiếm khoảng 55%, phân giải glucid hiếu khí chiếm khoảng 25%.
Bảng 3.1. Đặc điểm cung cấp năng lượng cho các bài tập có chu kỳ
CƯỜNG ĐỘ VẬN ĐỘNG
CỰ LY CHẠY
TỶ LỆ NĂNG LƯỢNG ĐƯỢC CUNG CẤP Dự trữ
ATP, CP ở cơ
Phân giải glucid yếm khí
Phân giải glucid hiếu khí
Tối đa 100 m 95% 3% 2%
Gần tối đa
400 m 80% 15% 5%
1500 m 20% 55% 25%
Lớn 10000 m 5% 15% 80%
Trung bình 42195 m 5% 5% 90%
- Acid lactic tích tụ nhiều nhất, hàm lượng acid lactic trong máu đạt mức tối đa 2,5 g/lít. Điều này làm cho máu bị acid hóa, độ pH của máu giảm, đó là nguyên nhân làm rối loạn môi trường bên trong cơ thể.
- Việc huy động glycogen gan tăng lên, nồng độ glucose trong máu có thể đạt 0,15 - 0,2% do tâm lý căng thẳng làm tiết ra nhiều adrenalin.
- Máu có sự thay đổi rõ rệt, lượng máu tham gia vào vòng tuần hoàn tăng lên do được huy động ra từ kho dự trữ. Số lượng hồng cầu, bạch cầu, hemoglobin trong một đơn vị thể tích máu đều tăng.
- Thân nhiệt tăng (khoảng từ 1 – 1,5оС) do quá trình điều nhiệt bằng bài tiết mồ hôi kém.
- Trong nước tiểu có thể có thể có albumin, acid lactic do rối loạn thẩm thấu.
- Nguyên nhân mệt mỏi chủ yếu là do acid lactic tích lũy nhiều gây rối loạn môi trường bên trong cơ thể và ức chế các trung tâm thần kinh.
3.2.3. Đặc điểm sinh lý của bài tập có cường độ lớn
- Tần số động tác thấp hơn so với bài tập có cường độ tối đa và gần tối đa, mặc dù trong các đoạn nước rút VĐV vẫn phải phát huy tốc độ cao và đòi hỏi hưng phấn thần kinh tương đối lớn; thời gian thực hiện từ 6 – 30 phút; cự ly: chạy 3000 – 5000 – 10000 m, bơi 800 – 1500 m, đua xe đạp 10 km; tốc độ trung bình đạt mức khoảng 5 – 6 m/s.
- Hệ cơ hoạt động mạnh mẽ, có tần số động tác thấp hơn những vùng cường độ trên, mặc dù trong giai đoạn nước rút VĐV cần phải phát huy tốc độ cao.
- Sự tuần hoàn và hô hấp đạt được mức cao ngay lúc bắt đầu hoạt động và đến phút thứ 3 – 4 sau vận động thì đạt được các chỉ số như sau: tần số nhịp tim 180 – 200 lần/phút, huyết áp tối đa 180 – 200 mmHg, tần số hô hấp 60 lần/phút và duy trì ổn định ở các mức đó trong suốt thời gian hoạt động sau đó cho đến khi kết thúc cự ly.
- Nhu cầu oxy trong một phút khi hoạt động với cường độ này vào khoảng 4,5 – 6 lít/phút. Do cự ly và thời gian thực hiện tương đối dài nên tổng nhu cầu oxy trong các bài tập này khá cao.
Ví dụ:
Chạy 5000 m mất 15 phút thì nhu cầu oxy trong một phút là 4,5 lít/phút và tổng nhu cầu oxy cho bài tập này là:
4,5 x 15 = 67,5 lít
Mặc dù có khả năng hô hấp suốt cự ly, nhưng cường độ vận động vẫn còn cao, nhu cầu oxy lớn hơn VO2max nên lượng oxy hấp thụ chỉ đạt khoảng 80 – 90 %, tức vẫn nợ oxy 10 – 20% so với tổng nhu cầu oxy.
- Năng lượng được cung cấp chủ yếu bằng các phản ứng hiếu khí. Trong đó, phân giải ATP + CP chiếm 5 – 10% tổng năng lượng, phân giải glucid yếm khí chiếm 15 – 20%, phân giải glucid hiếu khí chiếm 75 – 80%.
- Acid lactic tích tụ thấp hơn so với bài tập có cường độ gần tối đa, hàm lượng acid lactic trong máu đạt mức tối đa 1,5 – 1,8 g/lít.
- Hàm lượng đường huyết tăng lên khi mới hoạt động, sau đó giảm xuống do bị phân hủy mạnh.
- Lượng máu tham gia vào vòng tuần hoàn tăng lên. Số lượng hồng cầu, bạch cầu, hemoglobin trong một đơn vị thể tích máu đều tăng.
- Thân nhiệt tăng mặc dù mồ hôi tiết ra nhiều, lượng nước tiểu giảm.
- Trong nước tiểu có chứa acid lactic, đôi khi còn có cả đạm.
- Nguyên nhân mệt mỏi chủ yếu là do cạn nguồn năng lượng dự trữ glycogen trong cơ và trong gan, nợ oxy tuy không lớn bằng khi hoạt động với cường độ gần tối đa nhưng lại tác động trên các tổ chức trong thời gian lâu hơn gây ức chế hoạt động của hệ thần kinh và rối loạn nội môi.
3.2.4. Đặc điểm sinh lý của bài tập có cường độ trung bình
- Có tần số động tác không cao; thời gian thực hiện từ 40 phút đến nhiều giờ;
cự ly: chạy đường dài, việt dã, Marathon, bơi vài km, đua xe đạp 100 km; tốc độ trung bình 3 – 4 m/s.
- Hệ cơ hoạt động ở mức trung bình.
- Sự tuần hoàn và hô hấp tăng lên ngay lúc bắt đầu hoạt động và đến phút thứ 3 – 4 sau vận động thì đạt được các chỉ số như sau: tần số nhịp tim 160 – 180 lần/phút, huyết áp tối đa 160 – 180 mmHg, tần số hô hấp 40 lần/phút và các chỉ số đó được duy trì ổn định trong suốt thời gian hoạt động sau đó cho đến khi kết thúc cự ly.
- Nhu cầu oxy trong một phút khi hoạt động với cường độ này khoảng 3 lít/phút. Do cự ly và thời gian thực hiện rất dài nên tổng nhu cầu oxy trong các bài tập này rất cao.
Ví dụ:
Chạy Marathon mất 3 giờ thì tổng nhu cầu oxy cho bài tập này là:
3 x 180 = 540 lít
Tần số động tác không lớn nên hoạt động hô hấp và tuần hoàn không bị trở ngại, nhu cầu oxy không cao hơn VO2max nên ở trạng thái hoàn toàn hiếu khí, chỉ ở cuối cự ly do tăng tốc nên nhu cầu oxy cao hơn và sau vận động bị nợ vài lít oxy.
- Năng lượng được cung cấp chủ yếu bằng các phản ứng hiếu khí. Trong đó, phân giải ATP + CP và phân giải glucid yếm khí chỉ chiếm một lượng rất nhỏ, chủ yếu là từ sự phân giải glucid hiếu khí (chiếm đến hơn 90%), ngoài ra lipid cũng được huy động để tạo năng lượng.
- Acid lactic tích tụ rất ít, hàm lượng acid lactic trong máu đạt mức tối đa vào khoảng 0,6 – 0,8 g/lít, pH máu hầu như không thay đổi.
- Hàm lượng đường huyết tăng lên khi mới hoạt động, sau đó do tăng cường tiêu thụ glycogen dự trữ trong gan nên lượng glucose trong máu có thể xuống thấp còn khoảng 0,07% và có thể bị ngất nếu dưới 0,045%.
- Lượng máu tham gia vào vòng tuần hoàn tăng lên. Số lượng hồng cầu, bạch cầu, hemoglobin trong một đơn vị thể tích máu đều tăng.
- Thân nhiệt tăng, có thể lên đến 40оС. Nhiệt độ cao gây rối loạn các phản ứng chuyển hóa trong cơ thể, hạn chế khả năng hoạt động của VĐV. Cơ thể mất nhiều nước kèm theo một lượng lớn muối khoáng do mồ hôi tiết ra nhiều làm cho lượng nước tiểu giảm.
Bảng 3.2. Sự thay đổi các chỉ số sinh lý và sinh hóa ở các vùng cường độ vận động có chu kỳ
CÁC CHỈ SỐ CƯỜNG ĐỘ VẬN ĐỘNG
Tối đa Gần tối đa Lớn Trung bình Nhu cầu oxy trong một phút
(lít/phút) 40 7 – 20 4,5 – 6 3
Tổng nhu cầu oxy (lít) 7 – 15 20 – 40 50 – 150 500 – 1500 Tỷ lệ nợ oxy (%) 90 – 95 50 – 90 10 – 20 Không đáng kể
Nợ oxy (lít) 6 – 12 20 10 – 15 < 5
Sự cung cấp năng lượng ATP, CP, Glucid
ATP, CP, Glucid
ATP, CP, Glucid
ATP, CP, Glucid, lipid Acid lactic trong máu (g/lít) 1 – 1,5 2,5 1,5 – 1,8 0,6 – 0,8 Glucose trong máu - đường
huyết (%) 0,08 – 0,12 0,15 – 0,2 0,15 < 0,08
Tần số nhịp tim (lần/phút) 180 – 200 200 180 – 200 160 – 180
Tần số hô hấp (lần/phút) 60 80 60 40
Huyết áp tối đa (mmHg) 180 – 200 200 180 – 200 160 – 180
Thân nhiệt (оС) Không đáng kể 38 – 38,5 38,5 – 39,5 39,75 – 40
- Trong nước tiểu thường có chứa đạm và các chất chuyển hóa khác, trong một số trường hợp còn có cả hồng cầu do quá trình lọc ở thận bị rối loạn.
- Các bài tập này mặc dù có cường độ hoạt động không cao, nhưng do thời gian kéo dài nên nó vẫn có tác động mạnh tới cơ thể và có khả năng gây kiệt sức, mệt mỏi sâu. Nguyên nhân mệt mỏi chủ yếu ở hoạt động này là do ảnh hưởng của các xung động đơn điệu kéo dài gây ức chế trên giới hạn trong các trung khu thần kinh. Cạn nguồn năng lượng dự trữ glycogen trong cơ và trong gan, rối loạn khả năng điều nhiệt làm thân nhiệt tăng cao, chất cetonic gây rối loạn hoạt động tế bào thần kinh và tế bào cơ cũng là các nguyên nhân dẫn tới mệt mỏi ở hoạt động này.
Ngoài ra, sự giảm sút chức năng của các tuyến nội tiết, đặc biệt là tuyến yên và tuyến thượng thận có một vai trò quan trọng trong sự phát sinh mệt mỏi.
- Kết thúc các cự ly của bài tập có chu kỳ không nên ngừng đột ngột vì như vậy có thể bị ngất (gọi là sốc trọng lực), nguyên do là máu từ chi dưới không về tim gây thiếu máu ở não. Để đề phòng hiện tượng này, sau khi chạy về tới đích phải tiếp tục chạy và giảm dần tốc độ.