Аэробные и анаэробные спортивные нагрузки. О различиях, смыслах, целесообразности

Организм человека имеет две системы энергообеспечения своей жизнедеятельности, и в частности мышечных сокращений в данном контексте.

Аэробные упражнения — это упражнения на выносливость, которые увеличивают частоту сердечных сокращений и дыхания человека в течение относительно длительных периодов времени. 

Анаэробные упражнения — это короткие упражнения интенсивной активности. Примеры аэробных упражнений включают быструю ходьбу и езду на велосипеде. Спринт и тяжелая атлетика являются формами анаэробных упражнений.

Аэробную, основную систему, в рамках которой внутриклеточные энергетические процессы протекают с участием кислорода (содержащегося в воздухе, которым мы дышим) и окисляются разные энергоёмкие субстраты – глюкоза, гликоген, аминокислоты, жирные кислоты. Причём они могут беспрепятственно поступать внутрь мышечной клетки из крови и во время работы, в свою очередь поступая в кровь из жкт или соответствующих депо организма (жировой клетчатки, гликогена печени). При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в виде АТФ и используется для всех клеточных функций, в т.ч. мышечных сокращений.

Аэробная работа интенсивностью ниже средней (об уровнях интенсивности аэробных нагрузок расскажу ниже) практически ничем не лимитирована и может продолжаться очень долго: конечные продукты окисления – углекислый газ и вода, без проблем выводятся из клетки; запасы энергии в виде жира (одного из возможных энергетических субстратов для аэробного окисления) велики в организме даже у не толстых людей.

И анаэробную, вспомогательную систему, предназначенную для энергообеспечения высокоинтенсивных мышечных сокращений, и в рамках которой энергетические процессы в клетке протекают без кислорода и изолированно. Расщепляются для получения энергии только внутриклеточные запасы глюкозы и гликогена вплоть до их истощения и лимитирующего накопления побочных продуктов – молочной кислоты и других метаболитов. После чего требуется непродолжительный отдых с переключением энергообеспечения на аэробную систему – для очищения клеток от молочной кислоты с её частичным аэробным доокислением и ресинтезом АТФ и КФ, пополнением внутриклеточных запасов глюкозы и гликогена. При этом повышается ЧСС, глубина/частота дыхания – эти процессы, связанные с повышенным потреблением кислорода после анаэробных мышечных сокращений, характеризуются как восполнение т.н. кислородного долга.

Аэробные упражнения отличаются от силовых (анаэробных) источником энергии, который используется организмом. Аэробное упражнение — кислород является единственным и достаточным источником энергии.

Анаэробное (силовое) упражнение- кислород в выработке энергии не участвует. Энергия вырабатывается за счет запаса «готового топлива», содержащегося непосредственно в мышцах. Этого запаса хватает на 8-12 секунд. А затем организм начинает использовать кислород… и упражнение становится аэробным.

Анаэробная работа может длиться непрерывно всего до нескольких минут, а в общем – повторяемые с перерывами такие анаэробные мышечные сокращения, ограничена истощением запасов гликогена в организме, общим метаболическим ацидозом (из-за образования большого количества молочной кислоты при анаэробном энергопроизводстве), утомлением нервной системы от мышечных сокращений большой мощности, микроповреждениями сократительных элементов мышечных волокон от высокоинтенсивных сокращений.

А анаэробная мышечная работа максимальной мощности и продолжительностью до 5-10 секунд (кратковременные максимальные мышечные усилия) лимитируется даже не истощением внутриклеточных запасов глюкозы и гликогена с накоплением молочной кислоты, а истощением внутриклеточных готовых к срочному использованию АТФ и КФ – конечных высокоэнергетических соединений, восстановление которых и является последним этапом в процессах как аэробной, так и анаэробной энергопродукции. Повторяемые с перерывами такие максимальные мышечные усилия лимитированы больше микроповреждениями сократительных элементов мышечных волокон и истощением нервной системы, которая теряет способность генерировать импульсы достаточной силы.

Ещё кое-что об аэробной работе/нагрузке

Возможность аэробного энергообеспечения мышечной работы ограничена максимумом потребления кислорода, аэробной мощностью, – условным порогом, до которого организм ещё способен обеспечивать мышечную работу в основном аэробной системой – увеличением подачи кислорода в клетки за счёт повышения ЧСС (Частоты Сердечных Сокращений) и частоты/глубины дыхания.

После превышения аэробных возможностей работает анаэробная система, специально предназначенная для мышечных сокращений высокой интенсивности, так как аэробная система способна обеспечивать мышечные сокращения только относительно низкой мощности / интенсивности. Низкоинтенсивная аэробная нагрузка в принципе (по сравнению с анаэробной), в свою очередь делится по интенсивности относительно именно максимума потребления кислорода и, соответственно, интенсивности расхода энергии. На примере самой естественной для человека мышечной работы:

• Спокойная ходьба – лёгкая аэробная нагрузка, 20-25% от максимального потребления кислорода (аэробной мощности), небольшой расход энергии;
• Медленный бег/быстрая ходьба – средняя аэробная нагрузка, в районе 50% аэробной мощности, повышенный расход энергии;
• Быстрый, но не максимальной скорости бег (максимальная скорость бега, т.е. спринт, это уже чисто анаэробная нагрузка) – максимальная аэробная нагрузка, до 100% потребления кислорода, максимальный расход энергии в аэробных условиях и уже с частичным задействованием анаэробной системы энергообеспечения мышечных сокращений (насколько – зависит от аэробной тренированности).

Соответственно, лёгкая аэробная работа может продолжаться хоть весь день, средней интенсивности аэробная работа – несколько часов, а максимальная – до часа. В последних двух случаях продолжительность лимитируется истощением доступных источников энергии, утомлением нервной системы, также разными сдвигами КЩР (Кислотно-Щелочного Равновесия) крови вследствие повышенной и продолжительной активности аэробной системы (метаболиты, транспорт газов и т.п.). А в последнем случае (до 100% потребления кислорода) возможно и метаболическим ацидозом из-за частичного участия анаэробной системы.

Кстати, популярная аэробная нагрузка в фитнесе (т.н. «кардио») – это нагрузка интенсивностью в районе 50% аэробной мощности, что соответствует ЧСС в районе 120-130 ударов в минуту.

Читайте также: Несколько простых тестов для оценки функционального состояния и тренированности

Аэробная нагрузка или анаэробная — зависит от интенсивности мышечных сокращений, их мощности

Низкоинтенсивные, маломощные мышечные сокращения – медленные бег, плавание и т.п., аэробика разного рода, повседневная физическая активность в основном – всё это аэробные нагрузки.

Высокоинтенсивные мышечные сокращения большой мощности – спринтерский бег, тяжёлая атлетика, некоторые виды лёгкой (толкание ядра, бег на короткие дистанции, прыжки в длину и т.п.), бодибилдинг, пауэрлифтинг и т.п., моменты приложения значительный усилий в повседневной жизни – всё это анаэробные нагрузки.

Смешанная аэробно-анаэробная нагрузка – это ситуация, когда аэробная и анаэробная работа чередуется: например, когда футболист спокойно перемещается по полю, меняя позиции – это аэробная нагрузка, но когда он делает резкое ускорение к воротам, получив мяч, или ускоряется для быстрой смены позиции, или бьёт по мячу – всё это анаэробная нагрузка.

О типах мышечных волокон применительно к аэробной и анаэробной мышечной работе (нагрузке)

В составе скелетных мышц выделяют как минимум два типа волокон (мышечных клеток) по их приоритетной системе энергообеспечения: медленные – они же аэробные, и быстрые – они же анаэробные.

Первые содержат большое количество миоглобина (белка связывающего и запасающего кислород для дальнейшего использования) и митохондрий (органоидов клетки, в которых происходят энергетические процессы с участием кислорода).

Вторые наполнены преимущественно ферментами для анаэробного гликолиза (бескислородного расщепления глюкозы и гликогена, с освобождением энергии), их субстратами (глюкоза, гликоген) и готовыми высокоэнергетическими соединениями (АТФ и КФ… – стараюсь не вдаваться в детальную биохимию, поэтому подробности что это и как, расшифровку сокращений при желании можно найти на специализированных ресурсах).

Тип работающих волокон и система энергообеспечения определяют тренировочный эффект нагрузки

Медленные мышечные волокна не склонны к гипертрофии и росту силы, а склонны к повышению выносливости вследствие аэробных тренировок. Тренировочный эффект аэробных нагрузок заключается в повышении аэробной выносливости как за счёт внутриклеточных изменений – увеличении количества миоглобина и митохондрий, так и повышении функциональных возможностей дыхательной и сердечно-сосудистой систем организма, и, соответственно, отодвигании порога, за которым начинаются анаэробные процессы в работающих мышцах.

Развитыми медленными мышечными волокнами в скелетной мускулатуре обладают такие спортсмены, как марафонцы, бегуны, пловцы, велосипедисты и т.п. на длинные дистанции, шахматисты.

Быстрые мышечные волокна не склонны к существенному повышению выносливости, а склонны к гипертрофии и повышению силы/мощности сокращений, силовой анаэробной выносливости вследствие анаэробных тренировок. Тренировочный эффект анаэробных нагрузок достигается преимущественно за счёт внутриклеточных изменений – усиления синтеза мышечного белка, наработки гликолитических ферментов и накопления их субстратов, накопления готовых для использования высокоэнергетических соединений. Также он выражается в некотором незначительном улучшении функциональности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, так как между подходами анаэробный мышечных сокращений всё-равно включается аэробная система (см. выше) – повышается ЧСС, глубина и частота дыхания.

Развитыми быстрыми мышечными волокнами обладают такие спортсмены, как тяжелоатлеты, бодибилдеры, толкатели ядра, спринтеры и т.п.

Упражнения, тренировки и разные типы нагрузки

Практически все физические упражнения – от бега до упражнений с отягощениями, могут выполняться либо в аэробном, либо в анаэробном режиме нагрузки, в зависимости от преследуемых целей. А также в смешанном аэробно-анаэробном режиме.

Аэробная нагрузка, помимо профильного развития аэробной выносливости (тренировочный эффект здесь, конечно, достигается только при постепенном планомерном увеличении продолжительности и/или интенсивности аэробных нагрузок), традиционно используется и при похудении – просто как инструмент для дополнительного расхода калорий (дополнительно к диете с дефицитом калорий).

Анаэробная нагрузка очень узкоспециальная, она не расходует много энергии за тренировку, это инструмент наращивания силы, силовой выносливости, скорости / мощности и массы мышц. Эффективна для этих целей только в сочетании с принципом прогрессивной сверхнагрузки и диетой с профицитом калорий.

Смешанная аэробно-анаэробная нагрузка может использоваться для всесторонней тренировки разных качеств и для разных целей – повышения выносливости, сжигания жира (расхода калорий), укрепления мышц с незначительным повышением их силы и массы, повышения общих функциональных возможностей организма.

Что касается упражнений, возьмём для примера бег. Бег можно сделать аэробной нагрузкой – медленный продолжительный бег. Даже неподготовленный человек без проблем пробежит несколько километров в медленном темпе.

А можно сделать бег анаэробной нагрузкой – бег с максимальной скоростью. Любой человек побежав с максимальной скоростью (чем больше ускорение, тем бОльшая мышечная сила должна быть приложена, т.е. развиваемая мощность мышечных сокращений) выдохнется максимум через несколько сотен метров, израсходовав для высокоинтенсивных мышечных сокращений доступные запасы глюкозы и гликогена в мышцах, а также закислив клетки побочными продуктами анаэробного энергообеспечения – молочной кислотой.

Лайфхак – приседания с целью развития силы и массы мышц можно заменить спринтерскими забегами на 60-100 метров и получить тот же тренировочный эффект на мышцы (рост их силы и объёма). Только если в приседаниях со штангой принцип прогрессивной сверхнагрузки будет выражаться в увеличении со временем её веса или рабочего числа повторений с неизменным весом, то в спринте нужно стремиться улучшать время (придётся приобрести секундомер, вместо штанги:)). А результат для мышц что от приседаний, что от спринта будет примерно одинаковый – это в любом случае именно та самая, нужная для роста мышц анаэробная нагрузка. В принципе, можно и на 200-300 метров забеги делать, но с небольшой поправкой – думаю, соотношение объёма и интенсивности нагрузки здесь прямо коррелирует с таковым в приседаниях со штангой. Т.е. для наращивания силы и массы мышц можно в приседаниях делать 3-4 подхода по 6-8 повторений, а можно 2 подхода по 15-20 повторений – эффект роста мышц будет почти одинаковым, а выбор конкретного соотношения подходов/повторов – дело личных предпочтений. Так и в спринте – можно делать 3-4 подхода-забега на 60-100 метров, а можно 2 по 200-300 метров.

Также можно сделать бег смешанной аэробно-анаэробной нагрузкой (т.н. интервальный бег), разные отрезки дистанции пробегая с разной скоростью или даже чередуя быструю ходьбу, пробежки со средней и медленной скоростью, и резкие ускорения.

Также можно любое «качковское» упражнение выполнять в аэробном или анаэробном режиме. Например, тягу верхнего или нижнего блока сидя можно делать с очень маленьким весом, который позволит выполнять упражнение непрерывно хоть полчаса – аэробная нагрузка (но не стоит так долго занимать тренажёр в качалке – качки могут пинками погнать:)). А можно сделать ограниченное число повторений с бОльшим весом и до отказа мышц – анаэробная нагрузка.

Что касается полноценной тренировки состоящей из нескольких качковских упражнений – она может быть смешанной аэробно-анаэробной или чисто анаэробной.

Можно делать много упражнений и подходов по обычному принципу подходов или суперсетами, или по принципу круговой тренировки, но в любом случае с маленькими весами отягощений и относительно большим числом повторений, небольшими перерывами между подходами и упражнениями – целью здесь будет не мышечный отказ в подходах, а темп и объём проделанной за тренировку работы. Такая тренировка будет расходовать много калорий и тренировать общую и силовую выносливость.

А можно делать ограниченное количество упражнений и подходов за тренировку, но в чисто силовом режиме – до отказа мышц, при низком или среднем числе повторений в подходе, с достаточным отдыхом между подходами (во время которых клетки «открываются» и пополняются внутриклеточные запасы глюкозы и гликогена, клетка очищается от молочной кислоты с помощью аэробной системы, после чего становится возможным следующий подход в упражнении, о чём писал выше). Такая тренировка израсходует меньше калорий в целом, чем смешанная аэробно-анаэробная, но простимулирует постнагрузочные адаптационные физиологические механизмы роста силы и массы мышц, что и является её целью.

Т.е. любые упражнения / их комплексы можно выполнять с разной мощностью/интенсивностью, соответственно используя ту или иную систему энергообеспечения мышечных сокращений, соответственно получая тот или иной тренировочный эффект.