Процентное соотношение разных типов мышечных волокон у конкретного человека генетически детерминировано и не изменяется в процессе силовой тренировки. Вместе с тем вследствие продолжительной силовой подготовки увеличивается отношение площади белых к площади красных волокон, которое свидетельствует о рабочей гипертрофии белых мышечных волокон (Уилмор, Костилл, 2001).
Мышечная масса. Развитие абсолютной силы протекает параллельно с увеличением мышечной массы. Это общебиологическая закономерность — организмы с большей массой имеют и большую силу. Неслучайно в борьбе, тяжелой атлетике и других видах введены весовые категории. Сделано это для того, чтобы уравнять потенциальные возможности атлетов с разной массой тела. Положительная зависимость масса тела—абсолютная сила больше проявляется у хорошо тренированных людей. У менее тренированных людей она может совсем не проявляться.
Зависимость силы от массы тела человека объясняется тем, что сила изолированной мышцы равняется квадрату ее поперечного сечения. В процессе специализированной силовой тренировки мышечную массу можно значительно увеличить. Так, у средне развитых физически мужчин мышечная масса составляет около 40 % общей массы тела, у выдающихся тяжелоатлетов — 50—55 %, а у выдающихся культуристов до 60—70 %. Увеличивая мышечную массу путем специализированной тренировки мы будем положительно влиять на развитие абсолютной силы. Вместе с тем с увеличением мышечной массы относительная сила не только не возрастает, а, как правило, уменьшается. Падение относительной силы объясняется тем, что собственная масса тела человека пропорциональна объему тела, то есть кубу его линейных размеров. Сила же пропорциональна квадрату линейных размеров (поперечное сечение мышцы). Отсюда темпы прироста силы будут ниже, чем темпы прироста массы тела. В связи с этим развитие силовых возможностей только за счет увеличения мышечной массы будет малоперспективным относительно тех движений, где ведущее значение имеет относительная сила.
Внутримышечная координация. Каждый двигательный нерв объединяет в себе много отдельных мотонейронов. Каждый мотонейрон, разветвляясь, иннервирует определенное количество мышечных волокон. Отдельный мотонейрон с его разветвлениями и мышечными волокнами, которые он иннервирует, называют двигательной единицей (ДЕ).
Следует отметить, что ДЕ разных мышц существенно отличаются по структуре, силовым возможностям и особенностям активизации. Мышцы, которые обеспечивают выполнение движений с тонкой координацией в пространстве, времени и по величине усилий, состоят преимущественно из большого количества ДЕ (до 2-3 тыс.) и небольшого количества мышечных волокон в них (от 5—10 до 40-50). Мышцы же, которые осуществляют относительно грубую координацию движений, состоят из меньшего количества ДЕ (500—1500), но каждая ДЕ состоит из большого количества мышечных волокон (до 1,6—2,0 тыс.). Это и определяет большие расхождения в силовых возможностях разных ДЕ (Платонов, Булатова, 1995).
Процесс мышечного сокращения характеризуется определенным порядком активизации ДЕ. Если преодолевается незначительное сопротивление, то активизируются медленные ДЕ с низким порогом возбуждения (10—15 импульсов в секунду). В случае возрастания сопротивления из ЦНС все чаще поступают импульсы возбуждения (до 45—55 импульсов в секунду) и к работе привлекается все большее количество быстрых высокопороговых ДЕ. Таким образом, внутримышечная координация состоит в синхронизации возбуждения двигательных единиц для привлечения по возможности большего их количества к преодолению сопротивления.
Количество ДЕ, привлекаемых к работе при произвольном напряжении мышц, зависит от уровня тренированности. Так, у нетренированных людей при максимальных силовых напряжениях привлекается к работе около 30—50 % ДЕ, а у хорошо тренированных — до 80—90 %.
При преодолении сопротивления, которое составляет 20—25 % максимальной силы в определенном двигательном действии, работа осуществляется за счет синхронизации сокращения МС волокон. При преодолении сопротивления величиной 25—40 % максимально возможного к работе привлекаются БСа волокна. В конце концов, если сопротивление превышает 40 % максимальной силы в определенном движении, к работе привлекаются БСб волокна. Высочайшего уровня синхронизации активности импульсов мотонейронов можно достичь при преодолении субмаксимального (80-95 % максимального) и максимального сопротивления.
Межмышечная координация. Ее сущность состоит: в синхронизации возбуждения оптимального для определенного двигательного действия количества мышц-синергистов; торможении активности мышц-антагонистов; рациональной последовательности вовлечения в работу мышц соответствующего кинематического звена; обеспечении фиксации в суставах, в которых не должно быть движения; выборе оптимальной амплитуды рабочей фазы и той ее части, где целесообразно акцентировать усилие; согласовании акцентов усилий в разных кинематических звеньях; использовании упругих свойств мышц (неметаболической энергии). Вследствие этого увеличивается кумулятивный силовой момент. Усилие концентрируется во времени и рационально проявляется в процессе выполнения двигательного действия. Для совершенствования межмышечной координации наиболее эффективны упражнения с величиной отягощений 30—80 % максимальной силы в соответствующем упражнении (Озолин, 1970 и др.).
Участие в работе большого количества мелких двигательных единиц, при относительно невысоких проявлениях силы, позволяет обеспечивать эффективную регуляцию мышечной деятельности и выполнять движения на высоком уровне координации. При более высоких напряжениях (свыше 80 % максимального) к работе привлекаются большие двигательные единицы, что существенно снижает эффективность регуляции движений, их координацию.
Реактивность мышц. Ее сущность состоит в способности мышц накапливать упругую энергию при их растягивании с последующим ее использованием в качестве силовой добавки, которая повышает мощность их сокращения. Предшествующее растягивание, вызывая упругую деформацию мышц, оказывает содействие накоплению в них определенного потенциала напряжения (неметаболической энергии). С началом сокращения мышц этот потенциал напряжения существенно дополняет силу их тяги и оказывает содействие увеличению рабочего эффекта (Komi, 1992). Чем активнее (в оптимальных границах) осуществляется растягивание мышц в фазе амортизации и чем быстрее мышцы переключаются от уступающей к преодолевающей работе, тем выше мощность их сокращения. Следует отметить, что скелетные мышцы способны сокращаться или растягиваться приблизительно на 30—40 % своей длины. Предшествующее растягивание мышцы на 15—25 % своей длины создает оптимальные условия для эффективного ее сокращения и оказывает содействие проявлению большей силы, чем без предварительного растягивания. Однако большое предшествующее растягивание мышцы (свыше 30 %) не только не приведет к увеличению силового момента в последующем сокращении, а даже может вызвать его уменьшение.
Реактивность мышц в наибольшей мере влияет на проявление взрывной и скоростной силы. Она хорошо развивается при выполнении упражнений с такой величиной отягощений, которая позволяет повторно ее преодолеть с высокой скоростью от 4 до 10 раз в одном подходе (Верхошанский, 1977; Линець, 1997; и др.).
Мощность энергоисточников. Эффективная силовая работа связана с использованием разных источников энергии. Кратковременная напряженная силовая и скоростно-силовая работа обеспечивается фосфатными энергоматериалами (АТФ, КФ). Более продолжительная силовая работа выполняется за счет анаэробного и аэробного расщепления гликогена. Качественная силовая тренировка содействует накоплению в мышцах запасов энергетических веществ. Так, нетренированная мышца может накопить до 0,5 % КФ общей ее массы. Предельные же величины накопления КФ в мышцах хорошо тренированных людей могут достигать 1,5 % общей массы конкретной мышцы. Интенсивная силовая работа способствует также увеличению запасов гликогена в мышцах на 80-100 % (Финогенов, 1981; Хартманн, Тюннеманн, 1988 и др.).
Роль вегетативных функций в проявлении силовых возможностей человека изучена недостаточно. Вместе с тем следует отметить существенное значение аэробной производительности организма при развитии силовых качеств. Лишь достаточный уровень аэробной производительности является основой эффективности процессов восстановления при многократном повторении силовых упражнений в одном занятии и в системе смежных занятий.
1.4 Возрастная динамика естественного развития силы
Прогрессивное естественное развитие силовых качеств человека происходит до 25—30-летнего возраста. При этом оно носит гетерохронный характер в возрастных периодах и темпах прироста. Одни возрастные периоды характеризуются низкими темпами развития силовых качеств, а другие — высокими (сенсетивные периоды). Развитие силы отдельных мышц и развитие разных видов силовых качеств в онтогенезе человека имеет также гетерохронный характер.
В возрастные периоды высоких естественных темпов прироста соответствующих силовых качеств наблюдается и высокая адаптация организма к тренировочным воздействиям, которые связаны с их развитием, и наоборот (Гужаловский, 1984; Л. Волков, 2002; и др.).
Общее развитие силы мышц у девочек 9—10 лет и у мальчиков 10—11 лет незначительно. Возрастной период от 9—10 до 16—17 лет характеризуется наиболее высокими темпами прироста абсолютной силы мышц. В дальнейшем темпы прироста силы постепенно замедляются. Максимальных показателей абсолютной силы люди достигают в среднем в 25—30 лет.