Drugi zakres od środka – fizjologia treningu

Dla większości biegaczy, którzy pod koniec roku rozpoczynają kolejny okres przygotowawczy, w okolicach lutego-marca nadchodzi ważny etap przygotowań. Po wstępnej fazie budowania wytrzymałości zaczynamy kształtować właściwą wytrzymałość i szlifować formę pod nadchodzące zawody. Z tego względu w treningu coraz więcej czasu poświęca się na nieco wyższe intensywności. Biegi stają się bardziej męczące i wymagają więcej zaangażowania. Nadchodzi dominacja tzw. drugiego zakresu.

Drugim zakresem nazywamy biegi, których intensywność jest średnia i średnio-wysoka. Poprzez treningi w tym zakresie budujemy tzw. ogólną wytrzymałość biegową, czyli zdolność organizmu do wykonywania wysiłków ze stałą i równą intensywnością. Taki trening jest szczególnie ważny dla osiągnięcia odpowiedniej stabilności organizmu podczas biegu i potrzebny szczególnie w biegach długodystansowych. Drugi zakres stanowi również bazę przed włączeniem w trening wyższych intensywności, tzw. specjalnych, potrzebnych do osiągnięcia szczytowych możliwości przed startem w kluczowych zawodach.

Podłoże fizjologiczne

W fizjologii sportowej wyróżniamy trzy podstawowe zakresy intensywności.

• I zakres, który odpowiada za regenerację, odnowę organizmu i budowanie wstępnej wytrzymałości,
• II zakres, który stanowi istoty punkt w budowaniu właściwej wytrzymałości bazowej, zwłaszcza w okresie przygotowawczym,
• III zakres, mocno trenujący wytrzymałość zwłaszcza specjalną, o wysokiej intensywności, szczególnie ważny w fazie przedstartowej.

To na podstawie zakresów treningowych zaczęto określać tzw. strefy intensywności, oparte głównie na tętnie. W przybliżeniu II zakres przypada na intensywność od 65-90% maksymalnej intensywności rozumianej jako %VO2max. Mamy tutaj duże indywidualne rozbieżności, zależne głównie od wytrenowania, fazy cyklu treningowego, płci, masy czy wieku. Sam próg tlenowy jako początek II zakresu może przypadać na intensywność od 60-85% VO2max. Wartości tętna, jakie obserwujemy dla poszczególnych intensywności, są jeszcze inne i bardzo indywidualnie zmienne. Chcąc się posługiwać tętnem, jako wyznacznikiem dla tempa biegu, musimy pamiętać, że nie jesteśmy wszyscy ulepieni z tej samej gliny. Tętno jest tylko i wyłącznie wykładnikiem intensywności wysiłku, a nie bezpośrednią jej miarą, tak jak pobór tlenu (VO2). Z tętnem związany jest częsty błąd, jaki jest popełniany. Przyjmujemy wartości maksymalnego tętna, jakie określa statystyczny wzór i zaczynamy trening w „strefach” tętna, jakie podpowiada pulsometr. Niestety, nie wiedząc bądź zapominając o tym, że nie każdy ma takie same przyrosty tętna dla poszczególnych zmian tempa, co wynikałoby z procentowo przyjętych zakresów. Innymi słowy dla tego samego poboru tlenu jako wyznacznika obciążenia dla organizmu, możemy mieć u dwóch biegaczy zupełnie inne wartości procenta tętna maksymalnego. U jednego np. 70, a u innego 85% HR max. Tym samym  jeden biegacz będzie trenować lżej, a drugi nadmiernie w stosunku do swoich indywidualnych możliwości.

Z fizjologicznego punktu widzenia poszczególne zakresy różnią się pod wieloma względami. Główne różnice to sposób wytwarzania energii w pracujących mięśniach i rodzaj zużywanych substancji energetycznych.

Jak wytwarzana jest energia?

Drugi zakres charakteryzują przemiany energetyczne mieszane, czyli tlenowo-beztlenowe. Oznacza to, że energia potrzebna do pracy naszych mięśni pochodzi z dwóch różnych tzw. szlaków metabolicznych.

1. Pierwszy, tlenowy zachodzi w mitochondriach mięśniowych, czyli naszych mikro-elekrtowniach, których tysiące znajdują się wewnątrz komórek mięśniowych. Oparty jest na „spalaniu” tłuszczów i cukrów z wykorzystaniem tlenu. Efektem skomplikowanych dziesiątków reakcji biochemicznych jest powstawanie czystej energii w postaci substancji nazywanej adenozynotrójfosforanem (ATP). To właśnie rozpad tzw. wiązań fosforowych w ATP sprawia, że komórki mięśniowe zaczynają skracać swoją długość, co w przełożeniu na cały mięsień doprowadza do jego cyklicznych skurczy i rozkurczy, umożliwiając nam poruszanie się. Produktem przemian tlenowych jest nie tylko ATP, ale również dwutlenek węgla (CO2) i woda (H2O). To właśnie w wyniku tych przemian energetycznych produkujemy dwutlenek węgla, który w naturalny sposób jest usuwany poprzez prace układu oddechowego. Źródło tlenowe jest bardzo zasobne i umożliwia produkcję energii przez wiele godzin. Zwłaszcza, że spora cześć tej energii pochodzi z przemian tłuszczów, których większość z nas ma odpowiedni zapas. Jest też minus. Niestety, przemiany typowo tlenowe nie są wydajnym źródłem energii i są w stanie pokryć jedynie część zapotrzebowania na ATP, czyli energię.
2. Jeśli chcemy biec nieco szybciej, musi pojawić się dodatkowe źródło w postaci przemian beztlenowych, czyli bez udziału tlenu w wytwarzanej energii. Można to przyrównać do uruchamianej turbiny w silniku samochodu po przekroczeniu pewnej prędkości obrotów. Turbina pozwala, podobnie jak przemiany beztlenowe, wytworzyć dodatkową moc, aby móc jechać/biec szybciej. Glikoliza beztlenowa, bo tak nazywamy wytwarzanie ATP w przemianach beztlenowych odbywa się w cytoplazmie komórek mięśniowych. Proces ten jest mniej skomplikowany i co ciekawe pojawił się już miliardy lat temu. W ten bowiem sposób energię wytwarzały już najstarsze organizmy na naszej planecie, czyli pierwsze bakterie beztlenowe. Dla naszego organizmu działanie tej wewnątrzmięśniowej „turbiny” nie jest jednak takie obojętne. Procesy beztlenowe jak glikoliza, w przeciwieństwie do tlenowych, produkują szkodliwe produkty przemian w postaci jonów wodorowych (H+). Te tworzą się w wyniku powstałego w glikolizie kwasu mlekowego, który od razu po powstaniu dysocjuje, czyli rozpada się na wspomniany wcześniej jon wodorowy i mleczan. To właśnie oznaczenie stężenia mleczanu we krwi pozwala określić stopień przemian beztlenowych przy danej aktywności fizycznej.

Opisane w dużym uproszczeniu procesy biochemiczne pozwalają wytwarzać cenną dla mięśni ilość energii. Udział określanych przemian jest zależny od intensywności, z jaką trenujemy. Jeśli biegniemy w dolnym II zakresie, dominują procesy tlenowe, a ilość przemian beztlenowych jest niewielka. Z kolei szybsze tempo biegu powoduje stopniowy wzrost udziału glikolizy beztlenowej w powstawaniu energii ze względu na coraz większe jej zapotrzebowanie. To z tego właśnie powodu obserwujemy sukcesywne narastanie stężenia mleczanów we krwi, jak i szereg reakcji układu krążeniowo-oddechowego. Jeśli w dalszym ciągu będziemy zwiększać tempo biegu, osiągniemy punkt krytyczny nazywany progiem beztlenowym – anaerobowym czy też wentylacyjnym (RCP). Z fizjologiczno-biochemicznego punktu widzenia drugim zakresem określimy przedział intensywności biegu czy jazdy na rowerze, dla której obserwujemy początek narastania stężenia mleczanów (próg tlenowy/mleczanowy) i przekraczanie wartości spoczynkowych tego metabolitu. Z kolei końcem i najwyższą intensywnością dla drugiego zakresu określimy te intensywności, czyli tempo biegu, przy której organizm jest jeszcze w stanie utrzymać równowagę wewnętrzną tzw. homeostazę. W fizjologii określamy ten stan jako maksymalny stan stały (MSS) i jest to tempo biegu, w którym w pełni wykorzystujemy możliwości naszego organizmu, jednocześnie nie doprowadzając do nagromadzenia mleczanów. Biegnąc w tym tempie, mamy pewność, że uzyskany rezultat jest tym, na który obecnie nas stać. Chcąc biec szybciej, nie uda się nam pokonać całego dystansu w równym tempie i konieczne będą przerwy na powrót organizmu do wyjściowej równowagi. W przeciwnym wypadku start może okazać się porażką. Myślę, że wielu z nas doświadczyło tego stanu na zawodach, obierając nie to tempo, na które pozwalały możliwości organizmu.

Jak określić drugi zakres

Dla potrzeb treningu precyzyjne określenie zakresów treningowych jest ważnym elementem. Wytrenowani zawodnicy, prowadzeni przez doświadczonych trenerów nie mają z tym aż tak dużego problemu jak amatorzy trenujący od dwóch czy trzech sezonów. Na zmiany biochemiczne, jakie zachodzą podczas wysiłku w II zakresie, nasz organizm reaguje szeregiem zmian, które możemy obserwować dzięki odpowiedniej aparaturze.

Zmiany w układzie oddechowym, jakie towarzyszą przejściu progu tlenowego i są początkiem wysiłku w II zakresie to m.in. obniżenie % zawartości tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu wydechowym. Obserwujemy pierwsze nieliniowe przyspieszenie częstości oddechów i ich głębokości, co skutkuje wyższą wentylacją minutową płuc. Pomimo wyższej wentylacji płuc, czyli wyższemu przepływowi powietrza przez płuca, przyrost poboru tlenu jest proporcjonalny do zmian w intensywności wysiłku. Dzieje się tak za sprawą wspomnianej wcześniej mniejszej odsetkowo koncentracji tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu, jakie wydychamy. Przyspieszenie oddechu i wentylacji następuje w wyniku reakcji biochemicznych we krwi. W momencie, w którym zaczynamy biec w II zakresie, zaczynają uruchamiać się w większym stopniu procesy beztlenowe. Ich produkcja przynosi szkodliwe dla równowagi wewnętrznej m.in. jony wodorowe. Aby nie dochodziło do spadku pH w tkankach, co upośledza wytwarzanie ATP, organizm ma do dyspozycji naturalne mechanizmy obrony w postaci tzw. buforów we krwi. Substancji, które wychwytują szkodliwe jony H+, tym samym neutralizując je. Takim podstawowym buforem jest bufor wodorowęglanowy HCO3-, który łatwo przyłącza jon wodorowy, tworząc w efekcie jako produkt reakcji czysty CO2 (dwutlenek węgla) i H2O (wodę). Uwolniony z buforów CO2 nazywamy fachowo niemetabolicznym, bo nie pochodzi z przemian tlenowych w wyniku spalania cukrów czy tłuszczów. Jest ubocznym efektem przemian beztlenowych w wyniku pracy buforów. Jaki więc jest związek pomiędzy przyśpieszającym oddechem a narastaniem przemian beztlenowych w II zakresie biegu? Bardzo prosty, układ oddechowy reaguje na sygnały płynące z ośrodka oddechowego w naszym układzie nerwowym. W ośrodku tym specjalnie przystosowane komórki nerwowe – receptory odbierają informacje o podwyższeniu stężenia CO2 we krwi i aby nie doprowadzić do zaburzeń równowagi, przyśpieszają prace układu oddechowego. Podwyższenie wentylacji płuc sprawia, że usuwamy ten nadmiar niemetabolicznego dwutlenku węgla. W czułych ergospirometrach (aparat rejestrujący prace układu oddechowego podczas testu wydolnościowego) uzyskujemy tym samym informację o początku uruchomienia przemian beztlenowych i wejściu badanej osoby w II zakres intensywności.

Niezaleznie od badania ergospirometrycznego możemy dodatkowo określać stężenie mleczanów we krwi, tym samym bezpośrednio określając produkcję przemian beztlenowych i moment jej rozpoczęcia. W tym celu pod koniec każdej prędkości biegu pobiera się niewielką ilość krwi z palca i z wykorzystaniem analizatora biochemicznego otrzymujemy wynik stężenia mleczanów (mmol/L). Ich pierwszy przyrost to początek akumulacji i jedocześnie początek II zakresu. Oczywiście mamy też wartości tętna i tempa biegu, przy jakich następuje przejście progu metabolicznego.

W kolejnych tempach biegu obserwujemy stopniowe narastanie mleczanu we krwi i coraz większe zmiany w układzie oddechowym i krążeniowym. Bufory pracują coraz wydatniej, a nasza wewnątrzmięśniowa „turbina” kręci się na wysokich obrotach. W końcu zdolności organizmu do utrzymania stałej równowagi funkcjonalnej ulegają załamaniu, produkcja beztlenowa jest już tak duża, że bufory nie są w stanie podołać swojemu zadaniu. Organizm zaczyna wchodzić w niekompensowaną kwasicę metaboliczną, przekraczając tym samym tzw. próg beztlenowy-anaerobowy. II zakres przechodzi tym samym w III, w którym nad tlenowymi dominują przemiany beztlenowe.

Dokładne określenie tętna i temp biegowych przypadających na II zakres i dla wartości progowych pozwala określić strefę biegów ciągłych w II zakresie (BC2) i zmiennych (BZ2). Chcąc w pełni możliwości budować wytrzymałość, organizm musi być odpowiednio obciążany. Częstym błędem u amatorów jest zbyt intensywny trening, w którym biegi odbywają się z wykorzystaniem metody ciągłej zamiast np. metod powtórzeniowych czy zmiennych. Prowadzi to do przeciążania organizmu, zmniejsza się regeneracja, a kumulacja zmęczenia może doprowadzić w dłuższej perspektywie do przetrenowania czy kontuzji.

Odpowiednio budowany II zakres pozwala przygotować organizm do względnie długiej i stabilnej pracy na wysokich obrotach. Pamiętajmy, aby nie kierować się tym, co robią wyczynowcy, starając się odwzorować ich trening. Są to bowiem zawodnicy już odpowiednio ukształtowani objętościowo (w procesie szkolenia w początkowym etapie przeważają wysiłki w I i II zakresie), dzięki czemu mogą więcej uwagi poświęcać na trening specjalistyczny. Dla mniej wytrenowanych ważne jest, aby rozpoczynać trening od stopniowego przechodzenia z I, II do III zakresu tak, aby organizm mógł prawidłowo akomodować się do treningu. Chcemy przecież stymulować do zmian, a nie przeciążać.

Ryc.1 Zmiany tętna w teście stopniowanym (wykres górny) i zmiany częstości oddechu (Rf) i wentylacji minutowej płuc (VE) dla poszczególnych stopni obciążenia. Ciemna przerywana linia oznacza przejście progu tlenowego, a zielona beztlenowego. Strefa pomiędzy 10 a 18 minutą testu, czyli tempem biegu 12-16 km/h jest u badanego II zakresem treningowym. Tym samym wiemy, że biegi ciągłe w II zakresie powinny być w przedziale tempa 4.45-4.00 min/km, a biegi powtórzeniowe czy zmienne w tempach 4.00-3.40 min/km. Kierując się tętnem dla BC2, zawodnik nie powinien przekraczać 170 ud./min, a dla biegów powtórzeniowych optimum to przedział między 170-180 ud./min.

Ryc 2. Wartości poboru tlenu na kg masy ciała w stosunku do prędkości biegu (górny wykres) i % wartości tlenu (FeO2) i dwutlenku węgla (FeCO2) w teście stopniowanym. Ciemna przerywana linia oznacza przejście progu tlenowego, a zielona beztlenowego.