Dwie kluczowe funkcje układu sercowo-naczyniowego to:
1. Transport składników odżywczych, hormonów, gazów i odpadów do i z naszych komórek.
2. Regulacja temperatury ciała i utrzymywanie równowagi płynów w organizmie.
Gdy ćwiczymy, na te funkcje nakładane jest większe zapotrzebowanie, ponieważ pracujące mięśnie wymagają więcej tlenu i składników odżywczych niż normalnie, wytwarzają więcej produktów odpadowych i generują więcej ciepła.
Stopień odpowiedzi układu sercowo-naczyniowego zależy od wymagań stawianych mu przez bodziec treningowy, im większe zapotrzebowanie tym większa odpowiedź. Układ sercowo-naczyniowy składa się zasadniczo z dwóch części – serca (cardio) i naczyń krwionośnych (vascular). Na tej stronie skupimy naszą uwagę na reakcjach serca na ćwiczenia.
Reakcje na rzut serca (Q), częstość akcji serca (HR) i objętość wyrzutową (SV):
Wydolność serca odnosi się do całkowitej ilości krwi, która jest wyrzucana przez serce i jest zwykle mierzona w litrach na minutę. Częstość akcji serca odnosi się do częstotliwości uderzeń serca i jest również mierzona w ciągu minuty. Objętość wyrzutowa odnosi się do ilości krwi, która jest wyrzucana przez serce przy każdym uderzeniu. Tak więc rzut serca jest po prostu iloczynem częstości akcji serca i objętości wyrzutowej.
Rędkość akcji serca wzrasta w sposób liniowy do wzrostu intensywności ćwiczeń. Ilustruje to sąsiedni wykres, pokazujący jak tętno (w uderzeniach na minutę – bpm) wzrasta, aby dopasować się do przyrostowych wymagań chodzenia, joggingu i biegania.
Warto również zauważyć, że tętno zaczyna wzrastać przed jakimkolwiek rodzajem ćwiczeń – sama myśl o ćwiczeniach jest wystarczająca do wywołania reakcji tętna.
Ta początkowa reakcja służy po prostu przygotowaniu organizmu do aktywności i jest kontrolowana przez współczulny podział autonomicznego (mimowolnego) układu nerwowego.
Objętość uderzeń serca również wzrasta, gdy osoba zaczyna ćwiczyć i nadal wzrasta wraz ze wzrostem intensywności aktywności. Jest to pokazane na sąsiednim wykresie objętości skokowej jako wzrost między staniem, chodzeniem i joggingiem. Wzrost ten wynika przede wszystkim z większej objętości krwi powracającej do serca.
Zauważymy również, że objętości uderzeń są wyższe w pozycji leżącej, a w mniejszym stopniu w pozycji siedzącej, w przeciwieństwie do pozycji stojącej. Dzieje się tak, ponieważ jest to o wiele łatwiejsze dla krwi, aby powrócić i wypełnić serce, gdy osoba leży i siedzi, ponieważ wpływ grawitacji na przepływ krwi nie jest tak wielki, gdy w tych pozycjach.
Wzrost objętości wylewu trwa tylko do punktu jednak. Gdy intensywność ćwiczenia przekroczy 50-60% maksymalnego tętna osoby, jej objętość wyrzutowa przestaje rosnąć, jak pokazano na wykresie jako podobne objętości wyrzutowe dla joggingu i biegu.
Jest to głównie spowodowane tym, że wzrost częstości akcji serca, który również wystąpił, nie daje wystarczająco dużo czasu dla serca, aby wypełnić już pomiędzy każdym uderzeniem serca.
Wydajność serca wzrasta liniowo w stosunku do wzrostu intensywności ćwiczeń, aż do punktu wyczerpania. Dzieje się tak w bezpośredniej konsekwencji reakcji częstości akcji serca i objętości wyrzutowej na intensywność wysiłku.
Zwiększenie rzutu serca przy intensywności do 50-60% maksymalnej częstości akcji serca danej osoby można przypisać zwiększeniu częstości akcji serca i objętości wyrzutowej.
Gdy intensywność ćwiczeń przekracza 60% maksymalnego tętna danej osoby, wzrost rzutu serca można przypisać wyłącznie wzrostowi częstości akcji serca.
Jak wysokie może być tętno, zanim osiągnie ono wartość maksymalną?
Istnieje prosty wzór powszechnie stosowany w branży fitness do oszacowania maksymalnej częstości akcji serca danej osoby (HR Max).
HR max jest pokazane na sąsiednim wykresie. Tętno wzrasta liniowo do wzrostu intensywności (prędkość bieżni w tym przypadku) aż do punktu (około 185 uderzeń na minutę na wykresie), gdzie HR max jest osiągnięte i nie wzrasta dalej.
Intensywność wymagana do osiągnięcia maksymalnego tętna jest względna dla wszystkich ludzi. Na przykład osoba niezdolna do wysiłku może osiągnąć swoje HR max joggingu przy 8km/h, podczas gdy osoba sprawna może osiągnąć swoje HR max biegu przy 20km/h.
Ważne jest, aby mieć to na uwadze podczas projektowania programów dla klientów – to, co może wydawać się łatwą intensywnością dla Ciebie (np. jogging z prędkością 10km/h na bieżni) może dosłownie „zabić” kogoś nowego w ćwiczeniach!
Centrum tętna i intensywność ćwiczeń
Ponieważ tętno (i intensywność wymagana do osiągnięcia określonego tętna) różni się tak bardzo u różnych osób, wielu trenerów używa skali 'Rating of Perceived Exertion’ (RPE) do mierzenia i ustalania intensywności ćwiczeń z klientami.
Skala RPE (pokazana obok) jest prostą skalą 1-10, w której klient ocenia intensywność ćwiczenia w zależności od tego, jak ciężkie się ono dla niego wydaje.
Jeśli Twoim celem było przeprowadzenie nowego, niezdolnego do wysiłku klienta przez trening kolarski o niskiej-umiarkowanej intensywności, a on ocenił trening na 7, oznaczałoby to, że przekroczyłeś zaplanowaną intensywność (i być może przekroczyłeś zdolność klienta do poradzenia sobie)!
Skala RPE jest łatwym, „przyjaznym dla klienta” sposobem mierzenia intensywności zgodnie z informacją zwrotną od klienta i dostarczania klientom wskazówek dotyczących intensywności, z jaką powinni trenować.
Jaki kierunek uważasz za łatwiejszy do zrozumienia dla klienta – „biegaj z intensywnością 3/10, którą uważasz za „lekką” przez 30 minut”, czy „biegaj do punktu, w którym tętno wynosi między 120-135 uderzeń na minutę przez 30 minut”?
Reakcja tętna na trening aerobowy
Jeśli intensywność ćwiczenia pozostaje stała (tj. 50% maksymalnej częstości akcji serca danej osoby lub RPE 5 przez cały czas), wówczas częstość akcji serca będzie wzrastać aż do osiągnięcia tak zwanego „stanu ustalonego”, w którym pozostaje względnie stała, ponieważ układ sercowo-naczyniowy spełnia wymagania stawiane mu przez ćwiczenie.
Stan ustalony jest zilustrowany na sąsiednim wykresie w punkcie, w którym tętno spłaszcza się po początkowym wzroście w pierwszych kilku minutach ćwiczenia. Aby osiągnąć i utrzymać stan ustalony, intensywność ćwiczeń musi pozostać stała.
Wykres pokazuje również, jak tętno powraca do poziomu spoczynkowego po zakończeniu ćwiczeń. Im bardziej intensywne jest ćwiczenie, tym dłużej trwa powrót tętna do poziomu spoczynkowego.
Jeśli intensywność ćwiczeń zmienia się, to tętno również będzie się wahać. Widzimy to tam, gdzie okresy pracy o wysokiej intensywności ćwiczeń przeplatają się z okresami ćwiczeń o niższej intensywności. Jak intensywność wzrasta tak samo tętno i jak intensywność spada tak samo tętno.
Następujący wykres pokazuje, jak tętno osoby zmienia się podczas 11-milowego biegu obejmującego różnorodny teren.
Zauważysz, że na 4,5 mili biegacz znacznie zwiększył swoją prędkość, co spowodowało największy wzrost tętna. Spadki tętna dotyczą zmniejszenia tempa i łatwiejszych (zjazdowych) części biegu.
Reakcja tętna na trening anaerobowy
Trening siły, szybkości i mocy koncentruje się na energii pochodzącej z beztlenowych systemów energetycznych.
Czas pracy lub „zestawy” są zazwyczaj krótkie (5-30 sekund), intensywność jest bardzo wysoka (8-10/10 RPE), a okresy odpoczynku są w porównaniu z nimi długie (≥ 2-3 minuty).
Ze względu na krótki okres pracy i wykorzystanie energii ze szlaków beztlenowych, tętno nie wzrasta znacząco, a zatem wykazuje jedynie umiarkowane wzrosty podczas każdego okresu pracy.
Powracają one również do poziomu zbliżonego do spoczynkowego podczas każdego okresu odpoczynku i wracają do normalnego poziomu w ciągu kilku minut po zaprzestaniu treningu.
Przy tego typu treningu układ sercowo-naczyniowy funkcjonuje głównie w celu uzupełnienia beztlenowych systemów energetycznych i jako taki jest stymulowany tylko w minimalnym stopniu.
Reakcja tętna staje się większa wraz ze wzrostem czasu trwania każdego okresu/zestawu ćwiczeń (≥ 30 sekund) i skróceniem okresu odpoczynku (≤ 1 minuta).
Zauważamy to w przypadku treningu na hipertrofię mięśniową, wytrzymałość mięśniową i sprawność beztlenową w szczególności, gdzie istnieje większe zapotrzebowanie na układ sercowo-naczyniowy w celu usunięcia nagromadzonych produktów odpadowych (CO2 i mleczan).
Podczas tych rodzajów treningu tętno wzrasta i osiąga szczyt na końcu każdego okresu/zestawu ćwiczeń.
Szczyt będzie większy w przypadku treningu ukierunkowanego na wytrzymałość mięśniową i sprawność beztlenową (dłuższe okresy pracy i mniejszy czas odpoczynku między każdym okresem pracy/zestawem).
Jako że czas odpoczynku między okresami pracy/setami jest krótszy w przypadku treningu wytrzymałości mięśniowej i sprawności beztlenowej, tętno ma tendencję do stopniowego wzrostu w trakcie treningu, jak również do osiągania szczytów na końcu każdego zestawu.
Ponieważ trwa to dłużej (20-40 minut), aby tętno i objętość wyrzutowa powróciły do normalnego poziomu spoczynkowego na końcu treningu.
Wynika to z większego zapotrzebowania na układ sercowo-naczyniowy w celu odprowadzenia większych ilości krwi z pracujących mięśni, powrotu krwi do ważnych narządów i oczyszczenia z nagromadzonych produktów odpadowych (mleczan & CO2).
Ten przedłużony wzrost tętna po wysiłku jest znany jako „EPOC” (nadmierne powysiłkowe zużycie tlenu). Tętno zasadniczo pozostaje podwyższone przez dłuższy czas po tego typu treningu w celu metabolizowania nagromadzonego mleczanu i powrotu organizmu do homeostazy.
Jest dodatkowa korzyść z ćwiczeń, które powodują, że tętno pozostaje podwyższone na dłużej, w konsekwencji spalanych jest więcej kalorii.
Tak więc trening hipertrofii mięśniowej i w większym stopniu treningi wytrzymałości mięśniowej i beztlenowej sprawności fizycznej mogą być uważane za treningi, które dają nawet po ich zakończeniu – i są z pewnością korzystne dla tych, którzy chcą pozbyć się niechcianych zapasów tłuszczu!