V prsnem košu se med desnim in levim pljučnim krilom nad prepono nahaja srce. Srce je organ, ki ga ovija osrčnik (Arnau, 2004). Srce je veliko kot stisnjena pest, je krepka mišica, ki leži nekoliko levo od sredine prsnega koša. Srce je črpalka, ki neprestano poganja kri po telesu. S krvjo, ki jo srčna črpalka poganja po telesnih organih, oskrbuje tkiva s kisikom in hranili ter skrbi za odstranitev odpadnih snovi iz telesa (Vodnik po telesu, 1996). Del srca je srčna votlina, ki jo omejujejo perikard, epikard, miokard in endokard. Perikard omogoča razširitev srca na največjo možno velikost, miokard je mišični del srca, endokard vsebuje 4 srčne votline (Arnau, 2004; Lasan, 2004). Človeško srce je sestavljeno iz 2 samostojnih črpalk. Ti 2 samostojni črpalki sta prostorsko razmejeni polovici. Vsako polovico sestavljajta preddvor (atrij) in prekat (ventrikel). Za ustrezno delovanje srca je potrebno uravnoteženo ritmično krčenje (kontrakcija) in sproščanje (relaksacija) srčne mišice. Sistola je pojav, kjer se srce krči. Pri sistoli pride do iztisa krvi iz srca. Druga stopnja je diastola, kjer se kri pretaka v srce. Delovanje sistole in diastole skupaj imenujemo srčni cikel (Plut, 2002; Lasan, 2002). Prehranjevanje srca omogočata desna in leva koronarna arterija. V diastoli poteka pretok skozi koronarne arterije, medtem ko se v sistoli zaradi krčenja srčne mišice močno poveča tlak v tkivu (Ravnik in Čebašek, 2006). Izraba kisika v srčni mišici je približno 70 %. Izraba je v glavnem nespremenljiva, kar srčni mišici omogoča ponudbo kisika, ki je odvisna od koronarnega pretoka. Zaradi ogromne koronarne rezerve se lahko pri velikih obremenitvah koronarni pretok poveča od pet do šestkrat. Na koronarni pretok najbolj vplivata trajanje diastole in višina diastoličnega tlaka v aorti (Kranjec, 2011).
Srce je najbolj vzdržljiva mišica v našem telesu, saj lahko v enem dnevu prečrpa do 7.000 litrov krvi. V enem dnevu lahko srce utripne tudi do stotisočkrat. Srce zaradi ugodne presnove, posebne zgradbe, pravilnega izkoriščanja rezerve ob določenem času, bogati prehrani, sposobnosti prilagajanju in pravilnem delovanju živčnega sistema dosega visoko vzdržljivost.
Ima sposobnost, da zaradi svoje neprestane aktivnosti omogoča vzdrževanje celotnega organizma (Brinar, 2007).
Skupno delovanje krčenja in sproščanja srčne mišice imenujemo srčni utrip. Omogoča nam pretok krvi po celotnem organizmu. Srce s pretokom krvi oskrbuje telesne organe s kisikom in dovaja potrebno hrano za delovanje organizma. To omogoča organom, da uravnavajo svojo temperaturo in notranje okolje. Pri športnem naporu se lahko pretok krvi skozi organe bistveno poveča, zato se je razvila uspešna uravnalna komponenta pretoka krvi skozi organe. Imenujemo jo minutni volumen srca, ki nam pove, kolikšno količino krvi srce prečrpa v eni minuti (Ušaj, 1995).
Zaporedje krčenja in sproščanja srčne mišice imenujemo srčna akcija. V obdobju sistole, ki v mirovanju traja 0,3 sekunde, se srce skrči in kri se iztisne iz srca. Sledi obdobje diastole, ki v mirovanju traja 0,5 sekunde. Tukaj se srce sprosti in kri priteka v srce. Zapiranje posameznih srčnih zaklopk povzroči srčne tone. Prvi ton nastane, ko se zaprejo atrioventrikularne zaklopke, medtem ko drugi ton nastane, ko se zaprejo pulmonalne in aortne zaklopke (Lasan, 2004).
Pri človeškem organizmu je glavni del transportnega sistema srce. Zaradi svoje prilagoditvene širine omogoča ustrezno preskrbo organizma z energijo pri določenem mišičnem naporu. Pri telesnem naporu se zaradi povečane frekvence srca poveča pretok krvi po žilah (Bravničar, 1994). Ena od ključnih funkcij srca je ohranjanje notranjega okolja v človekovem telesu, ki ga imenujemo homeostaza. Srce ohranja homeostazo s cirkulacijo krvnega obtoka. Srce skrbi, da so tkivne tekočine približno enake glede na hranljive snovi, sestavo hormonov, temperaturo, kisik, ogljikov dioksid in metabolite. V tem primeru srce deluje kot črpalka za energijo, saj omogoča primeren pretok krvi do mišičnih tkiv in potreben pritisk po celotnem človeškem organizmu (De Vris, 1976).
Nadzor in delovanje notranjih organov (srce, dihala, prebavila) nadzira vegetativno oz.
avtonomno živčevje (glej Sliko 6), ki deluje neodvisno od naše volje. Iz križnih segmentov hrbtenjače in možganskega dela izvira vegetativno nitje, ki ga imenujemo simpatično živčevje.
Parasimpatično živčevje deluje zaviralno in varčuje s porabo energije, medtem ko simpatično živčevje spodbuja delovanje organizma (Arnau, 2004).
Slika 6
Zgradba avtonomnega živčevja
Opomba. Iz ''Anatomski atlas in človeško telo'', avtor E. Arnau, 2004, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, str. 21.
Na Sliki 6 vidimo zgradbo avtonomnega živčevja.
Arnau (2004) ugotavlja, da na delovanje srca pomembno vplivata hormona adrenalin in noradrenalin, saj zvišujeta količino glukoze v krvi in s tem mišicam zagotavljata potrebno energijo ob večjem telesnem naporu. Adrenalin poveča minutni volumen srca in s tem omogoča, da pri telesnem naporu koncentracija v krvi naraste od dva- do šestkrat. Noradrenalin ima večjo vlogo pri perifernem uporu krvožilnega sistema. Omogoča inhibicijo aktivnosti mišice prebavnega trakta (Lasan, 2002).
Celice samovzdražnega tkiva oz. ritmovniki predstavljajo enega od glavnih virov nadzorovanja delovanja srca. Te živčne celice omogočajo samokontrolo, samovzdržnost, avtomatičnost in prevajanje. Ritmovniki prevladajo nad ostalimi celicami v vzbujevalnem tkivu, saj imajo najvišjo frekvenco samovzdrževanja. Poznamo 2 ritmovnika srca, ki ju imenujemo sinoatrialni (SA-vozel) in atrioventrikularni vozel (AV-vozel). Ritmovnika delujeta po principu ustvarjanja akcijskega potenciala. Membrane celic se zaradi prevodnih ionskih kanalov depolarizirajo in pridejo do ravni platoja. To sproži nastanek akcijskega potenciala, ki se nato širi v sosednje celice. Akcijski potencial sproži signal za krčenje in omogoči, da ioni z repolarizacijo membrane ponovno vzpostavijo mirovni membranski potencial (Fakulteta za naravoslovje in matematiko, 2015).
1.9 FS
FS označujemo kot najenostavnejši fiziološki indeks, ki ga predstavljamo kot obliko srčnega utripa v eni minuti. Različne raziskave so potrdile, da športna vadba pozitivno vpliva na FS. Z različnimi antropometrijskimi in biometrijskimi merjenji smo ugotovili pozitivne učinke vadbe na organe že po nekajmesečni redni vadbi (Ožbolt, 2008).
Normalna FS se pri odraslih giblje med 60 in 90 utripov/minuto. FS otrok je navadno nekoliko višja. Pri FS imata pomembno vlogo simpatični in parasimpatični živčni sistem. Simpatični živčni sistem poviša FS. S tem simpatični živec omogoča organizmu pripravo na povišano telesno aktivnost, kar človeku omogoči, da se morebitni grožnji umakne oz. se z njo sooči.
Parasimpatični živčni sistem zniža FS in je prevladujoča oblika delovanja živčnega sistema v obdobju mirovanja (DeTurk in Cahalin, 2011).
De Vries (1986) ugotavlja, da so glavni dejavniki FS v mirovanju naslednji:
• Spol: Navadno je pri ženskah za 5–10 utripov višja kot pri moških.
• Starost: Najvišja FS je ob rojstvu, saj doseže do 130 udarcev v 1 minuti, FS nato vsako leto upada.
• Velikost posameznika: FS naj bi bila obratno sorazmerna z velikostjo telesa.
• Vnos hrane: Kadar presnavljamo hranilne snovi, se FS poveča kljub mirovanju.
• Položaj posameznika (sedeči, stoječi, ležeči): Kadar sedimo oz. ležimo, imamo za približno 10 utripov nižji utrip srca kot v stoječem položaju.
• Okoljski dejavniki: Pri enakem naporu je FS višja v vlažnem okolju z visoko temperaturo kot v hladnejših in manj vlažnih okoljih.
• Čustva: Različna čustva izzovejo dodaten napor na FS.
• Učinki kajenja: Kajenje povzroča povišanje FS v vseh položajih (stoječi, sedeči, ležeči).
• Telesna temperatura: Pri povišani telesni temperaturi nad 37 stopinj Celzija se poviša tudi FS.
Najboljši pokazatelj telesnega napora je FS. Je najenostavnejša oblika in visoko zanesljiv pokazatelj telesnega napora (Wilmore, 2008). S pomočjo FS so raziskovalci v zadnjih 100 letih ugotovili, da obstaja maksimalna vrednost FS, ki jo definiramo kot plato centralne kardiovaskularne funkcije, ki ves čas narašča. Vrednosti maksimalne FS ne moremo preseči, kljub temu da povečujemo intenzivnost vadbe oz. treninga (Robergs in Landwehr, 2002).
Maksimalna FS se spreminja s starostjo. Predvidena enačba, s katero merimo maksimalno FS, je: 220 (maksimalni srčni utrip) – starost. Ta enačba ni najbolj zanesljiva, saj naj bi pri moških in ženskah, ki so mlajše od 40 let, precenjevala maksimalno FS (FSUmax), pri starejših od 40 let pa podcenjevala FSUmax. Raziskovalci so zato razvili natančnejšo enačbo za maksimalno FS. Ta enačba ni pogojena s spolom in telesno aktivnostjo: 220 – 0,7 x starost (Tanaka, Monahan in Seals, 2001).
Slika 7
Primerjava različnih enačb izračuna maksimalne FS
Opomba. Povzeto po ''The surprising history of the HRmax=220-age' equation'', avtorja R.
Robergs in R. Landwehr, 2002, Journal Of The American Society Of Exercise Physiologists (ASEP), 5, str. 3.
Na Sliki 7 je prikazana primerjava različnih enačb izračuna maksimalne FS.
Z naraščanjem intenzivnosti vadbe se FS linearno povečuje. FS nam omogoča ugotavljanje vzdržljivosti in intenzivnosti vadbe (Knoepfli-Lenzin, Haenggli in Boutellier, 2013).
Ena od pozitivnih lastnosti FS je njeno merjenje. Omogoča nam enostavno merjenje ročno pri zapestju oz. na vratni arteriji. Najenostavnejše in najbolj primerno je merjenje z merilniki FS.
Z merilniki FS neposredno spremljamo FS med določenim naporom. Različne dobljene vrednosti lahko nato primerjamo z drugimi fiziološkimi parametri. Uporabimo jih lahko tudi kot oceno določenih parametrov, kadar so podane le vrednosti določene FS (Ožbolt, 2008).
Tkavc (2011) ugotavlja, da sta povišana FS in največja poraba kisika (VO2 max) sorazmerni z naraščanjem obremenitve. Pomemben podatek je odvisnost FS od porabe kisika. Pri novejših merilcih FS lahko porabo kisika izračunamo na podlagi FS, merjene med obremenitvijo.
S Conconijevim testom lahko ugotavljamo velikost laktatnega praga FS. Izvaja se na terenu in vsebuje merjenje FS v odvisnosti od spremembe dinamike srčnega utripa med določeno telesno aktivnostjo. Tam, kjer srčna frekvenca ni več linearna, se nahaja točka preloma. Točka preloma je odvisna od treniranosti športnikov in je pri treniranih športnikih višja kot pri netreniranih. Pri vrhunskih športnikih se lahko točka preloma nahaja na 95 % najvišje FS (Škof, 2010).
FS v mirovanju je pri ljudeh z boljšim srčno-žilnim sistemom nižja (Ožbolt, 2008). Ljudje, ki ne trenirajo redno in niso aktivni, imajo povprečno FS približno 80 udarcev na minuto. FS pa lahko z rednim treningom in primerno vadbo postopno znižujemo. Raziskave so pokazale, da imajo trenirani športniki nižjo FS. Pri določenem naporu oz. obremenitvi se njihova FS prej umiri kot pri netreniranih športnikih. Najnižjo FS lahko dosežejo najbolj vzdržljivostni tekači na dolge proge. Maratonci in vrhunski kolesarji lahko imajo FS v mirovanju od 40 do 50 udarcev na minuto, v nekaterih primerih celo pod 40 udarcev na minuto (Janssen, 1992) FS v mirovanju je najbolje meriti zgodaj zjutraj, le nekaj minut po tem, ko se prebudimo.
Vrednost FS v mirovanju je po Karpljuk idr. (2001) odvisna od naslednjih dejavnikov:
• počutja našega organizma oz. utrujenosti, različnih vrst bolezni in povišane vročine,
• naše športne forme in sproščenosti organizma,
• različnih vplivov drog in drugih nedovoljenih substanc, kave, zelenega in črnega čaja, kajenja; pri teh substancah navadno dosežemo višje vrednosti FS zaradi stimulatorja centralnega živčnega sistema,
• stresnih situacij, ki smo jih lahko deležni, npr. predštartna anksioznost, različni problemi na delovnem mestu, v šoli, ob študiju in doma.
Z rednim spremljanjem FS v mirovanju lahko bolje spoznamo svoje tole in različne odzive našega telesa na določene motnje in bolezni ter odziv našega organizma na določen vadbeni proces. Pri določanju velikosti obremenitve posameznika, časa trajanja vadbe in ocenjevanju intenzivnosti napora med vadbo si pomagamo z merjenjem FS. Pri merjenju FS v mirovanju je treba biti pozoren na: čas mirovanja, enake časovne intervale merjenja in odčitavanja, merjenje
mora potekati v enakem delu dneva, lega telesa je pri merjenju enaka in merjenje mora potekati brez prejšnje aktivnosti (Karpljuk idr., 2001).
Karpljuk idr. (2001) ugotavljajo, da se FS pri naporu spreminja glede na zahtevnost obremenitve. Kadar prevladujejo aerobni energijski procesi, pride do povečanja metabolizma, kar sproži povečanje utripnega volumna. Utripni volumen se povečuje, dokler ne doseže osemkratne vrednosti, kot je bila v mirovanju. Napor in FS sta sorazmerno povezana. To v našem primeru pomeni, da prihaja med naporom do sorazmerne porabe kisika. Z učinkovitostjo miokarda prihaja do nižanja FS pri določenem naporu. To se zgodi zaradi:
• povečanja FS pri porabi kisika v srcu pri nespremenjenem naporu,
• krajšega časa polnjenja srčnih votlin pri višji FS,
• pri višji FS se stopnja diastole sorazmerno zmanjšuje.
FS začne na začetku napora hitro naraščati. Pri zmernem naporu FS doseže plato že pri 30 sekundah. Do konca obremenitve FS nato ostane približno konstantna. Pri velikih naporih se FS povečuje, dokler ne pride do izčrpanosti. Obratna pot je zelo podobna. Po naporu se FS do tretje minute zniža z enako hitrostjo, kot se je poviševala. Po določenem času se FS začne zmanjševati počasneje, z nižjo hitrostjo. Hitrost zmanjševanja FS je odvisna od intenzivnosti napora in njenega trajanja (De Vris, 1976).
Jereb, Božič in Burnik (2005) so ugotovili, da pri plezanju sodelujejo različni dejavniki fizične pripravljenosti, kot so moč, vzdržljivost, gibljivost, pa tudi dejavniki, ki vplivajo na tehniko (koordinacija). Pri vodoravnem in navpičnem plezanju prihaja do razlik v FS. Razlike nastajajo izključno v navpični smeri zaradi vpliva strahu, saj imajo plezalci (predvsem začetniki) strah pred višino, kar poviša FS. Pomemben dejavnik vpliva FS je tudi položaj rok med plezanjem.
Višja FS torej ni odvisna le od visoke intenzivnosti, ampak tudi od spreminjanja položaja rok med plezanjem.
Redna telesna (športna) aktivnost organizmu omogoča povečanje funkcionalne zmogljivosti srca in pljuč. Povečuje moč skeletnih mišic in omogoča izboljšanje telesne pripravljenosti ter funkcionalne sposobnosti (Karpljuk idr., 2002)
1.9.1 Povezava intenzivnosti napora s FS
Psihofiziološki odziv organizma na obremenitev imenujemo napor. Obremenitev med naporom izražamo z vadbenimi količinami. Poznamo dve vrsti napora: vadbeni napor in duševni napor.
Intenzivnost obremenitve in trajanje napora sta obratno sorazmerna. Pri nižji intenzivnosti je napor nižji, aktivnost pa traja dlje časa (Ušaj, 1997).
Pri vsakem posamezniku je intenzivnost napora zelo različna. Različne so tudi vrednosti FS.
To pomeni, da posameznik enako aktivnost obremenitve premaguje z različnim naporom. Pri
treniranih športnikih je višina FS pri enakem naporu nižja kot pri netreniranih. Napor ovrednotimo kot odziv fizioloških in biokemičnih procesov na občutke določenega posameznika. Pogost način določanja intenzivnosti napora je z merjenjem vsebnosti laktata v krvi (Ožbolt, 2008).
Na zaznavanje napora, zmogljivost, motivacijo in ostale biološke funkcije športnika pomembno vpliva pomankanje spanca. Pri merjenju napora je potrebno nenehno spremljanje posameznikovega vadbenega dnevnika in njegovih vzorcev spanja. To najlažje izmerimo s pametnimi zapestnimi merilniki (Halson, 2014). Za določanje intenzivnosti napora lahko uporabimo absolutne vrednosti FS (glej Sliko 8) (Ušaj, 1997).
Slika 8
Absolutne vrednosti FS in intenzivnosti napora
Opomba. Povzeto po ''Kratek pregled osnov športnega treniranja (ponatis)'', avtor A. Ušaj, 1997, Fakulteta za šport, Inštitut za šport.
Na Sliki 8 so prikazane absolutne vrednosti FS in intenzivnosti napora.
Kastelic (2005) ugotavlja, da je FS ključen kazalnik določanja intenzivnosti vadbe. Za določanje napora lahko uporabimo različne metode, ki so primerne za posameznika in ne odstopajo od različnih laboratorijskih testiranj. Če želimo varno in učinkovito ugotoviti zgornje meje FS posameznika, je treba upoštevati naslednje kazalnike:
• zdravstveno stanje posameznika,
• starost posameznika,
• telesno pripravljenost posameznika in
• seznanitev posameznika z določenim preizkusom.
S pomočjo maksimalne FS določamo 5 območij FS. Vsako območje predstavlja določeno raven napora, ki je skladna s kardiorespiratornim in metaboličnim mehanizmom v človeškem organizmu.
Đorđević (2005) FS razdeli v naslednja območja (glej Sliko 9):
1) Območje 50–60 % FSUmax – nizka intenzivnost
To je aktivnost, kjer organizem občuti lahek in majhen napor. Predstavlja najnižje območje aktivnosti. V tem območju se pričnejo kazati različne možnosti napredka kondicijske pripravljenosti. Glavni vir energije organizmu predstavlja porabljena maščoba. Ta aktivnost lahko traja daljše časovno obdobje.
2) Območje 60–70 % FSUmax – zmerna intenzivnost
Predstavlja drugo območje aktivnosti, ki nam omogoča izboljšanje osnovne telesne pripravljenosti in dvig presnove. Pri tovrstni aktivnosti se poveča gostota kapilar v mišicah, poveča se sposobnost črpanja krvi in zviša se vsebnost eritrocitov v krvi. To območje imenujemo tudi območje fitnes vadbe, saj s primerno intenzivnostjo izboljšamo moč srčne mišice. To aktivnost zaznamo kot lahkotno in udobno vadbo.
3) Območje 70–80 % FSUmax – visoka intenzivnost
To je območje, ki ga imenujemo tudi »steady stage« območje. Predstavlja aerobno vzdržljivost, ki je hkrati najvišja stopnja intenzivnosti, ki jo lahko izvajamo dalj časa, brez da bi pri tem kopičili mlečno kislino in povzročili upadanje sposobnosti našega organizma. Pri telesno manj aktivnih je glavni vir energije glikogen. Pri telesno bolj aktivnih ljudeh je poraba maščob velika, zato se energijske rezerve porabljajo počasneje in bolj racionalno. V tem območju ne moremo dvigovati vsebnosti laktata v krvi, lahko pa povečamo aerobno vzdržljivost. Med aktivnostjo je dihanje lahko hitro in nadzorovano.
4) Območje 80–90 % FSUmax – zelo visoka intenzivnost
Aktivnost v tem območju nam omogoča boljšo sposobnost ohranjanja dolgotrajnejše aktivnosti pri nizki intenzivnosti. Je območje anaerobnega praga, kjer se pri posamezniku razvije sposobnost zaviranja pojava mlečne kisline. Pri zelo visoki intenzivnosti frekvence srčnega utripa občutimo oteženo dihanje in mišično utrujenost. Omogoča nam zvišanje encimov v mišicah, ki so odgovorni za različne anaerobne procese. Posamezniku omogoča intenzivnejše gibanje brez bolečin v mišicah. Tipični treningi v tem območju se pojavljajo pri različnih kratkih in hitrih gibanjih (sprintu), pa tudi v triatlonu in gorskem teku.
5) Območje 90–100 % FSUmax – maksimalna intenzivnost
To je območje, kjer mišice ne dobijo dovolj kisika za ohranjanje ravni napora, zato pride do območja, kjer aktivnost preseže anaerobni prag. Ta pojav imenujemo kisikov deficit. Najvišja intenzivnost frekvence srčnega utripa je območje submaksimalne in maksimalne intenzivnosti.
Tukaj se mišice utrujajo eksponentno, dihanje je oteženo. Telo lahko v tem stanju vztraja zelo kratek čas.
Slika 9
Območja intenzivnosti v odvisnosti od starosti
Opomba. Iz ''Povzetek šport'', avtorji A. Ajdnik, R. Hajd, B. Vodopivec, 2008, Neobjavljeno delo.
Na Sliki 9 so prikazana območja srčnega utripa.
Poznamo različne kazalnike, s katerimi določamo učinke vadbe na srčno-žilni sistem. Wilmore (2008) in Weineck (2009) razdelita kazalnike srčno-žilnega sistema na:
• FS
S kakovostnim vzdržljivostnim treningom lahko bistveno znižamo FS v mirovanju. Največji učinek dosežemo pri netreniranih posameznikih, saj lahko z redno telesno dejavnostjo FS z 80 utripov/min v 10 tednih treninga znižamo na 70 utripov/min. Pri tem pride do znižanja delovanja simpatičnega sistema v srcu in povečanja delovanja parasimpatičnega sistema.
• Velikost srca
Velikost srca je zelo pomembna in srce je pri bolj aktivnih posameznikih, ki imajo večjo vzdržljivost, večje celo za 500 g. Večje srce dosežemo z vzdržljivostnim treningom in ga imenujemo športno srce. To je pojav, kjer pride do hipertrofije srca oz. odebelitve srčnih sten.
• Minutni volumen
Pri minutnem volumnu izražamo delo srce-ožilje. Pove nam, kolikšna količina krvi steče po žilnem sistemu v eni minuti. To je volumen krvi, ki jo prečrpa levi ventrikel v aorto v eni minuti.
Pri minutnem volumnu uporabljamo enačbo:
MVS (5.000 ml/min) = UV (70 ml/utrip) x Fsmin (60–80 utripov/min) UV = utripni volumen krvi, ki jo srce iztisne,
Fsmin = št. utripov srca v minuti.
Pri minutnem volumnu srca smo torej odvisni od FS in utripnega volumna.
Trenirani športniki v mirovanju običajno upočasnijo FS, ki se lahko giba okrog 50 utripov na minuto. To jim omogoča velikost srca, saj je srce večje kot pri netreniranih posameznikih.
Trenirani športniki v mirovanju običajno upočasnijo FS, ki se lahko giba okrog 50 utripov na minuto. To jim omogoča velikost srca, saj je srce večje kot pri netreniranih posameznikih.