Ключові метаболічні шляхи для максимізації продуктивності у тренуваннях з плавання

У нашій попередній статті «Розкриваючи науку ефективних тренувальних зон» ми досліджували, чому традиційні моделі тренувальних зон можуть не мати достатньої роздільної здатності для плавання на результат. Спираючись на цю основу, ми тепер занурюємося на один рівень глибше: від широких зонових позначень — до метаболічних шляхів та учасників енергетичних систем, які допомагають живити зусилля в плаванні. У цій статті пояснюється, як ці учасники взаємодіють між собою — від вибухових стартів до тривалих дистанцій на витривалість — і чому розуміння їх може допомогти тренерам точніше розробляти, інтерпретувати та вдосконалювати тренувальний процес.

Ключова ідея: Енергетичні системи — це не ізольовані перемикачі. Це широкі позначення для взаємодіючих шляхів, відносний внесок яких змінюється залежно від інтенсивності, тривалості, відпочинку та контексту плавання.

Ключові метаболічні шляхи

Розуміння ключових метаболічних шляхів є корисним для інтерпретації тренувань і змагань у плаванні. Традиційна модель трьох систем є зручною, але вона може створювати враження, що вироблення енергії відбувається надто послідовно. Більш практичний погляд полягає в тому, що широкий анаеробний і аеробний внесок формується з взаємодіючих підсистем і шляхів. Ці учасники спільно працюють над ресинтезом АТФ у міру того, як змінюються інтенсивність, тривалість, відпочинок і тренувальний контекст спортсмена (Baker et al., 2010; Gastin, 2001; Gastin & Suppiah, 2026; Hargreaves & Spriet, 2020; Laursen & Buchheit, 2019).

Метаболічний шлях: Послідовність біохімічних реакцій, яка допомагає перетворити накопичені або наявні субстрати на використовувану енергію для м'язової роботи.

Учасник енергетичної системи: Практичне позначення Wise Racer для шляху або групи шляхів, що суттєво сприяють ресинтезу АТФ під час тренувальних зусиль у плаванні.

Негайна енергія: система АТФ-КрФ

Система АТФ-КрФ є найшвидшим способом організму підтримати ресинтез АТФ, що робить її важливою для вибухових рухів, як-от старти, повороти, виходи на поверхню та дуже короткі спринтерські дії. Ці реакції реагують швидко, але не працюють ізольовано; гліколітичні та окисні шляхи також починають активізуватися вже на ранніх стадіях високоінтенсивного навантаження (Baker et al., 2010; Barclay, 2017; Pyne & Sharp, 2014; Vandenbogaerde et al., 2019). Цей внесок негайної енергії можна зрозуміти через три пов'язаних процеси:

1. Розщеплення АТФ: Накопичений у м'язах АТФ використовується безпосередньо для миттєвого отримання енергії, однак внутрішньом'язові запаси АТФ є невеликими і можуть забезпечити лише дуже короткочасну роботу.
2. Розщеплення фосфокреатину (КрФ): КрФ допомагає швидко регенерувати АТФ на початку інтенсивного скорочення, підтримуючи короткочасні високопотужні зусилля і роблячи відновлення між повторами фізіологічно важливим (Dawson et al., 1997; McMahon & Jenkins, 2002).
3. Реакція аденілаткінази (АК): Ця реакція допомагає буферизувати клітинний енергетичний баланс, перетворюючи АДФ на АТФ і АМФ за умов високого попиту на АТФ (Baker et al., 2010; MacLaren & Morton, 2012).

Короткочасна енергія: гліколітична (лактатна) система

При високоінтенсивних зусиллях тривалістю приблизно 10–90 секунд гліколітичне виробництво АТФ може стати основним чинником, особливо коли попит на АТФ зростає швидше, ніж його може задовольнити окисний метаболізм. Це не означає, що зусилля є суто «анаеробним». Поглинання кисню та окисне фосфорилювання зростають швидко навіть під час важкого та максимального навантаження. Повторні високоінтенсивні зусилля також можуть змінювати метаболічний профіль подальших повторів (Gastin, 2001; Gastin & Suppiah, 2026; Laursen & Buchheit, 2019; Parolin et al., 1999). Ключові гліколітичні учасники включають:

1. Анаеробний гліколіз: Цей процес швидко розщеплює глюкозу або глікоген для забезпечення швидкого виробництва АТФ. Він важливий для підтримання швидкості на коротких та середніх дистанціях, зокрема на 50 м і 100 м, але не слід розглядати його у відриві від аеробного внеску (Baker et al., 2010; Pyne & Sharp, 2014; Vandenbogaerde et al., 2019).
2. Глікогеноліз: Цей процес розщеплює накопичений глікоген до похідних глюкози проміжних продуктів, які можуть живити гліколіз під час високоінтенсивного навантаження; його регуляція змінюється залежно від інтенсивності, тривалості та контексту повторних підходів (Hargreaves & Spriet, 2020; Hearris et al., 2018; Parolin et al., 1999).

Довготривала енергія: аеробна система

Аеробна система є центральною для тривалого вироблення енергії, але вона не є виключно «системою для довгих дистанцій». Аеробний внесок починається рано та стає дедалі важливішим зі збільшенням тривалості, водночас підтримуючи відновлення між повторними зусиллями. Вона функціонує через кисеньзалежні шляхи, що включають окиснення вуглеводів і жирів. Класичні та новіші дослідження метаболізму субстратів показують, що внесок субстратів змінюється залежно від інтенсивності навантаження, тривалості, тренованості спортсмена та нутриційного контексту. Це включає баланс між вуглеводами, жирами, лактатозалежними та меншими білкозалежними внесками (Alghannam et al., 2021; Brooks & Mercier, 1994; Hearris et al., 2018; Hargreaves & Spriet, 2020; Romijn et al., 1993; Spriet, 2014).

1. Аеробний гліколіз і окиснення вуглеводів: Похідні вуглеводів субстрати надходять до окисного метаболізму, підтримуючи виробництво АТФ під час тривалих і повторних тренувальних навантажень у плаванні.
2. Окиснення пірувату: Перетворює піруват на ацетил-КоА, пов'язуючи гліколіз із циклом Кребса та підтримуючи окисне вироблення енергії під час тривалих аеробних навантажень.
3. Цикл Кребса (цикл трикарбонових кислот): Виробляє високоенергетичні переносники електронів (NADH і FADH2) та АТФ, підтримуючи тривале плавання та розширені тренувальні сесії.
4. Ланцюг переносу електронів (ЛПЕ) та окисне фосфорилювання: Цей кінцевий етап аеробного дихання виробляє більшість АТФ і є особливо важливим для дистанцій на витривалість і відновлення.
5. Бета-окиснення: Розщеплює жирні кислоти до ацетил-КоА, забезпечуючи стійке джерело енергії під час тривалого навантаження низької та помірної інтенсивності, тоді як відносна залежність від вуглеводів загалом зростає зі збільшенням інтенсивності (Brooks & Mercier, 1994; Romijn et al., 1993; Spriet, 2014).

Крім того, транспортні системи, такі як малат-аспартатний шатл (МАШ) і гліцерол-3-фосфатний шатл (Г3Ф), допомагають переносити відновлювальні еквіваленти в мітохондрії та підтримувати окисне виробництво АТФ (Hargreaves & Spriet, 2020; MacLaren & Morton, 2012). Ці механізми важливі для розуміння системи, але зазвичай є фоновою фізіологією для тренерів, а не безпосередніми цілями тренувальних сесій.

Утилізація лактату та транспорт амінокислот

Лактат не слід розглядати просто як відходи або як безпосередню причину втоми. Лактат виробляється за звичайних умов навантаження, може транспортуватися між клітинами і тканинами та брати участь в енергетичному обміні, глюконеогенезі, окисно-відновному балансі й сигналізації (Brooks, 2018; Brooks et al., 2022; Gladden, 2004). Цикл Корі допомагає описати один із шляхів, за допомогою яких лактат може підтримувати вироблення глюкози в печінці, тоді як суміжні концепції, такі як глюкозо-аланіновий цикл, належать до ширшої фізіології транспорту аміногруп і глюконеогенної підтримки (MacLaren & Morton, 2012). Це корисні концепції для розуміння відновлення та метаболізму всього організму, але їх не слід зводити до простого твердження, що один окремий шлях підтримує результативність повторних спринтів.

Чому це важливо: Якщо лактат розглядати лише як маркер втоми, тренери можуть не помітити його роль в енергетичному обміні та інтерпретації відновлення.

Внесок енергетичних систем у змагальне плавання на різних дистанціях

Практичне розуміння цих ключових метаболічних шляхів є корисним для розробки тренувальних програм, адаптованих до вимог змагального плавання. Кожна енергетична система та пов'язані з нею шляхи роблять різний внесок залежно від інтенсивності та тривалості плавання. Ці системи взаємодіють і перекриваються з самого початку зусилля, а відносний внесок змінюється з часом, а не перемикається чітко від однієї системи до іншої (Gastin, 2001; Gastin & Suppiah, 2026; Vandenbogaerde et al., 2019). Застосовуючи цей інтегрований підхід, тренери можуть краще визначати, які учасники, ймовірно, будуть задіяні в конкретному запливі або тренувальному наборі.

Щоб проілюструвати, як учасники енергетичних систем змінюються залежно від тривалості зусилля, можна порівняти орієнтовні закономірності внеску під час максимального навантаження, а потім обережно інтерпретувати їх у контексті змагальних дистанцій плавання. До цих оцінок слід ставитися як до концептуальних орієнтирів, а не як до точних приписів для конкретних запливів, оскільки результативність у плаванні також залежить від техніки, опору води, темпу, майстерності старту та повороту, рівня спортсмена та методу вимірювання (Pyne & Sharp, 2014; Vandenbogaerde et al., 2019).

Таблиця Wise Racer на основі Swanwick and Matthews (2018), Таблиця 2, адаптована до змагальних дистанцій плавання з використанням контексту з Pyne and Sharp (2014) та Vandenbogaerde et al. (2019). Таблиця є концептуальним містком для серії про тренувальні зони, а не точною схемою призначень.

Коротко: Таблиця має допомогти читачам побачити мінливі закономірності внеску залежно від тривалості зусиль, а не закріплювати один фіксований шлях за одним запливом.

Вплив на планування тренувань і розробку тренувальних зон

Розуміння енергетичних систем і метаболічних шляхів може вдосконалити підхід тренерів до планування тренувань і тренувальних зон, особливо в плаванні. Наявні дані підтримують інтегрований погляд: енергетичні системи не функціонують ізольовано, і їхній відносний внесок змінюється залежно від інтенсивності, тривалості та контексту. Наукова література про програмування HIIT додає до цієї ідеї практичний вимір: зміни в інтенсивності роботи, тривалості роботи, тривалості відновлення, інтенсивності відновлення та модальності можуть змінювати метаболічні, кардіопульмональні, нервово-м'язові вимоги та навантаження (Laursen & Buchheit, 2019). Ці знання можуть впливати на планування тренувань і розробку зон, допомагаючи тренерам пов'язувати запланований стимул набору вправ із його ймовірними метаболічними вимогами.

Інтеграція енергетичних систем у тренуваннях

Тренувальні зони зазвичай класифікуються за інтенсивністю та переважним внеском енергетичної системи, що акцентується. Переважний — не означає виключний. Розуміючи взаємодію між системами, тренери можуть розробляти тренувальні плани, які чіткіше спрямовані на запланований стимул. Спортсмени-спринтери часто потребують роботи, що акцентує фосфагенний і гліколітичний внесок, підкріпленої достатнім відновленням для збереження якості. Плавці на середні дистанції потребують балансу між гліколітичним і окисним розвитком для підтримання високих швидкостей на довших дистанціях. Плавці на довгі дистанції значною мірою спираються на окисну потужність, ефективність та економічність (Fernandes et al., 2024; Gastin, 2001; Gastin & Suppiah, 2026; Pyne & Sharp, 2014; Vandenbogaerde et al., 2019).

Періодизація

Розробка макроциклів, мезоциклів і мікроциклів навколо запланованого метаболічного акценту може допомогти спортсменам розвинути більш повний профіль енергетичних систем. Як концепція тренерського планування, цей підхід до періодизації дозволяє тренерам планувати тренувальні фази, що будуються одна на одній з урахуванням вимог дистанції, історії спортсмена, втоми та часу змагань (Bompa & Haff, 2009; Laursen & Buchheit, 2019; Vandenbogaerde et al., 2019).

Стратегії відновлення

Знання про те, як різні енергетичні системи сприяють навантаженню та відновленню, може інформувати стратегії відновлення. Наприклад, аеробна робота низької інтенсивності може підтримувати перехід від важчого тренувального стресу та може сприяти окисненню лактату та загальним процесам відновлення. Відновлення також залежить від відновлення запасів глікогену, ресинтезу фосфокреатину, тканинного навантаження та ширшого тренувального контексту спортсмена (Dawson et al., 1997; Hargreaves & Spriet, 2020; Kellmann et al., 2018; Laursen & Buchheit, 2019; McMahon & Jenkins, 2002). Це слід розглядати як підтримку відновлення та контекст моніторингу, а не як гарантію від перетренованості.

Індивідуалізація

Спортсмени мають різні метаболічні, технічні та дистанційні профілі, тому розуміння внеску енергетичних систем може підтримати більш індивідуалізовані тренувальні плани. Оцінюючи реакцію спортсмена на різні інтенсивності, тривалості, інтервали відпочинку та вимоги гонки, тренери можуть краще адаптувати тренування до конкретних потреб. Це підтримує індивідуалізацію, але не замінює тестування, спостереження і тренерське судження (Fernandes et al., 2024; Laursen & Buchheit, 2019; Pyne & Sharp, 2014; Vandenbogaerde et al., 2019).

Моніторинг і адаптація

Моніторинг реакції спортсмена на тренування може допомогти адаптувати тренувальний план у напрямку кращого балансу між навантаженням і відновленням. Розуміння взаємодії між енергетичними системами дозволяє тренерам інтерпретувати дані про результативність і фізіологічні маркери в більш широкому контексті, але ці маркери слід використовувати як підтримку для прийняття рішень, а не як автоматичний доказ ефективності чи безпеки тренування. У плаванні обсяг сам по собі не є валідним описом тренувального навантаження; темп, частота гребків, РВЕ, частота серцевих скорочень, лактат, технічне виконання та реакція спортсмена — все це може допомогти інтерпретувати сесію при обережному використанні (Vandenbogaerde et al., 2019). Наукова література про тренувальне навантаження та відновлення також застерігає проти покладання на єдиний маркер для оцінки фізичної форми, втоми, ризику травм або готовності (Borresen & Lambert, 2009; Dudley et al., 2023; Kellmann et al., 2018; Laursen & Buchheit, 2019).

Імплікація для тренувальних зон: Зона повинна достатньо чітко описувати запланований стимул, щоб тренери могли порівняти заплановану зовнішню роботу, спостережувану внутрішню реакцію та наступне навантаження на відновлення.

Підсумок

У цій статті висвітлено, чому розуміння енергетичних систем і метаболічних шляхів має значення для тренувань у плаванні. Система АТФ-КрФ підтримує негайну високопотужну роботу. Гліколітичні шляхи роблять значний внесок під час коротких і середніх високоінтенсивних зусиль. Окисні шляхи стають дедалі важливішими зі збільшенням тривалості, і відновлення між зусиллями відіграє важливу роль. Транспорт лактату, окиснення вуглеводів і жирів, а також підтримувальні транспортні шляхи — все це є частиною пов'язаної системи, а не окремими перемикачами. Інтегруючи ці ідеї в планування тренувань і розробку зон, тренери та плавці можуть приймати кращі рішення щодо запланованого стимулу, навантаження на відновлення та підготовки до конкретних дистанцій, зберігаючи при цьому потребу в індивідуальному тестуванні, спостереженні та постійній валідації.

Долучайтеся до обговорення

Поділіться своїм досвідом та думками в коментарях нижче. Як ви справляєтеся зі складнощами енергетичних систем і метаболічних шляхів у своїх тренуваннях? Чи є у вас запитання щодо використання цих концепцій для підтримки результативності в плаванні? Ми можемо скористатися обговоренням, щоб вчитися одне в одного.

Примітка: Ця стаття була спочатку написана англійською мовою та перекладена іншими мовами за допомогою автоматизованих інструментів ШІ, щоб ми могли поділитися цією інформацією з більшою кількістю людей. Ми докладаємо всіх зусиль для забезпечення точності та зрозумілості перекладів і вітаємо допомогу спільноти в їхньому вдосконаленні. Якщо щось у перекладеній версії є незрозумілим, неточним або відрізняється від англійської версії, оригінальний англійський текст слід вважати офіційною версією.

Джерела

• Alghannam, A. F., Ghaith, M. M., & Alhussain, M. H. (2021). Regulation of energy substrate metabolism in endurance exercise. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(9), Article 4963. https://doi.org/10.3390/ijerph18094963.
• Baker, J. S., McCormick, M. C., & Robergs, R. A. (2010). Interaction among skeletal muscle metabolic energy systems during intense exercise. Journal of Nutrition and Metabolism, 2010, Article 905612. https://doi.org/10.1155/2010/905612.
• Barclay, C. J. (2017). Energy demand and supply in human skeletal muscle. Journal of Muscle Research and Cell Motility, 38(2), 143-155. https://doi.org/10.1007/s10974-017-9467-7.
• Bompa, T. O., & Haff, G. G. (2009). Periodization: Theory and methodology of training. Human Kinetics.
• Borresen, J., & Lambert, M. I. (2009). The quantification of training load, the training response and the effect on performance. Sports Medicine, 39(9), 779-795. https://doi.org/10.2165/11317780-000000000-00000.
• Brooks, G. A. (2018). The science and translation of lactate shuttle theory. Cell Metabolism, 27(4), 757-785. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.03.008.
• Brooks, G. A., Arevalo, J. A., Osmond, A. D., Leija, R. G., Curl, C. C., & Tovar, A. P. (2022). Lactate in contemporary biology: A phoenix risen. The Journal of Physiology, 600(5), 1229-1251. https://doi.org/10.1113/JP280955.
• Brooks, G. A., & Mercier, J. (1994). Balance of carbohydrate and lipid utilization during exercise: The crossover concept. Journal of Applied Physiology, 76(6), 2253-2261. https://doi.org/10.1152/jappl.1994.76.6.2253.
• Dawson, B., Goodman, C., Lawrence, S., Preen, D., Polglaze, T., Fitzsimons, M., & Fournier, P. (1997). Muscle phosphocreatine repletion following single and repeated short-sprint efforts. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 7(4), 206-213. https://doi.org/10.1111/j.1600-0838.1997.tb00141.x.
• Dudley, C., Johnston, R., Jones, B., Till, K., Westbrook, H., & Weakley, J. (2023). Methods of monitoring internal and external loads and their relationships with physical qualities, injury, or illness in adolescent athletes: A systematic review and best-evidence synthesis. Sports Medicine, 53, 1559-1593. https://doi.org/10.1007/s40279-023-01844-x.
• Fernandes, R. J., Carvalho, D. D., & Figueiredo, P. (2024). Training zones in competitive swimming: A biophysical approach. Frontiers in Sports and Active Living, 6, Article 1363730. https://doi.org/10.3389/fspor.2024.1363730.
• Gastin, P. B. (2001). Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise. Sports Medicine, 31(10), 725-741. https://doi.org/10.2165/00007256-200131100-00003.
• Gastin, P. B., & Suppiah, H. T. (2026). Anaerobic and aerobic energy system contribution during maximal exercise: A systematic review. Sports Medicine. https://doi.org/10.1007/s40279-026-02414-7.
• Ghosh, A. K. (2004). Anaerobic threshold: Its concept and role in endurance sport. The Malaysian Journal of Medical Sciences, 11(1), 24-36. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3438148/.
• Gladden, L. B. (2004). Lactate metabolism: A new paradigm for the third millennium. The Journal of Physiology, 558(1), 5-30. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2003.058701.
• Hargreaves, M., & Spriet, L. L. (2020). Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nature Metabolism, 2(9), 817-828. https://doi.org/10.1038/s42255-020-0251-4.
• Hearris, M. A., Hammond, K. M., Fell, J. M., & Morton, J. P. (2018). Regulation of muscle glycogen metabolism during exercise: Implications for endurance performance and training adaptations. Nutrients, 10(3), Article 298. https://doi.org/10.3390/nu10030298.
• Kellmann, M., Bertollo, M., Bosquet, L., Brink, M., Coutts, A. J., Duffield, R., Erlacher, D., Halson, S. L., Hecksteden, A., Heidari, J., Kallus, K. W., Meeusen, R., Mujika, I., Robazza, C., Skorski, S., Venter, R., & Beckmann, J. (2018). Recovery and performance in sport: Consensus statement. International Journal of Sports Physiology and Performance. https://doi.org/10.1123/ijspp.2017-0759.
• Laursen, P., & Buchheit, M. (Eds.). (2019). Science and application of high-intensity interval training: Solutions to the programming puzzle. Human Kinetics.
• MacLaren, D., & Morton, J. (2012). Biochemistry for sport and exercise metabolism. John Wiley & Sons.
• McMahon, S., & Jenkins, D. (2002). Factors affecting the rate of phosphocreatine resynthesis following intense exercise. Sports Medicine, 32(12), 761-784. https://doi.org/10.2165/00007256-200232120-00002.
• Olbrecht, J. (2011). Lactate production and metabolism in swimming. In L. Seifert, D. Chollet, & I. Mujika (Eds.), World book of swimming: From science to performance (pp. 255-275). Nova Science Publishers. https://www.researchgate.net/publication/286580355_Lactate_production_and_metabolism_in_swimming.
• Parolin, M. L., Chesley, A., Matsos, M. P., Spriet, L. L., Jones, N. L., & Heigenhauser, G. J. F. (1999). Regulation of skeletal muscle glycogen phosphorylase and PDH during maximal intermittent exercise. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 277(5), E890-E900. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1999.277.5.E890.
• Pyne, D. B., & Sharp, R. L. (2014). Physical and energy requirements of competitive swimming events. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 24(4), 351-359. https://doi.org/10.1123/ijsnem.2014-0047.
• Rodriguez, F. A., & Mader, A. (2011). Energy systems in swimming. In L. Seifert, D. Chollet, & I. Mujika (Eds.), World book of swimming: From science to performance (pp. 225-240). Nova Science Publishers. https://www.researchgate.net/publication/256696190_Energy_systems_in_swimming.
• Romijn, J. A., Coyle, E. F., Sidossis, L. S., Gastaldelli, A., Horowitz, J. F., Endert, E., & Wolfe, R. R. (1993). Regulation of endogenous fat and carbohydrate metabolism in relation to exercise intensity and duration. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 265(3), E380-E391. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1993.265.3.E380.
• Spriet, L. L. (2014). New insights into the interaction of carbohydrate and fat metabolism during exercise. Sports Medicine, 44(Suppl. 1), S87-S96. https://doi.org/10.1007/s40279-014-0154-1.
• Swanwick, E., & Matthews, M. (2018). Energy systems: A new look at aerobic metabolism in stressful exercise. MOJ Sports Medicine, 2(1), 15-22. https://doi.org/10.15406/mojsm.2018.02.00039.
• Vandenbogaerde, T., Derave, W., & Hellard, P. (2019). Swimming. In P. Laursen & M. Buchheit (Eds.), Science and application of high-intensity interval training: Solutions to the programming puzzle (pp. 325-346). Human Kinetics.