При возникновении утомления снижаются сила и скорость сокращения мышц, затягивается фаза расслабления, повышаются пороги возбудимости, снижается коэффициент полезного действия мышечного сокращения. При сильной же степени утомления после прекращения сокращения может наблюдаться не полное расслабление мышечных волокон, так называемая остаточная контрактура.

Важнейшая роль при утомлении принадлежит процессам, протекающим в центральной нервной системе. Деятельность нервной системы, как и других систем организма, может ухудшаться как первично, так и вторично.

При умственной работе, при трудных для спортсмена ситуациях, при боязни соперников и в некоторых других случаях изменения деятельности нервной системы являются первичным фактором, вызывающим утомление. Вторично деятельность нервной системы угнетается при увеличении в крови содержания недоокислённых продуктов обмена веществ, гипоксии, гипогликемии, изменений содержания гормонов в крови и т.д. В результате ухудшается программирование и координация двигательных и вегетативных функций, что приводит к снижению производительности работы спортсмена и возникновению чувства усталости.

Каждая клетка, каждый орган обладают способностью в известной мере противостоять утомлению. Но особая роль в этом отношении принадлежит нервной системе, которая, программируя и координируя все двигательные и вегетативные функции, может варьировать формы координации, заменяя в работе утомлённые клетки и органы утомлёнными или менее утомлёнными, повышать степень мобилизации ресурсов в работающих органах и тканях и т.д. Вследствие этого значительно отдаляется момент возникновения утомления и снижения работоспособности.

Преодолеваемое (скрытое) утомление. Смена форм координации движений ярко проявляется в ряде циклических упражнений: беге на коньках, плавании и др. В этих упражнениях, например, через некоторое время после начала отмечается даже при неизменной скорости движения учащение темпа и уменьшение длины преодолеваемого расстояния при каждом шаге, т.е. возникает новая форма координации (В.С. Фарфель [9]). В результате уменьшение длины шагов компенсируется участием их и общая скорость передвижения остаётся прежней. Снижение же скорости передвижения начинается лишь тогда, когда учащение темпа уже не компенсирует уменьшение шага или когда темп также начинает урежаться. Примечательно, что учащение темпа и уменьшение шага возникают ещё задолго до того времени, когда для спортсмена становится невозможным сохранять исходные величины этих показателей. Следовательно, такое рано возникающее изменение координации движений имеет профилактический характер, направлено на предупреждение или задержку развития явлений утомления.

Изменение координации двигательных и вегетативных функции, обусловливающее задержку развития утомления и протекающее без снижения эффективности работы (например, бег, гребля, плавание) квалифицируется как проявление преодолеваемого (скрытого) утомления.

В физиологическом механизме возникновения преодолеваемого утомления важная роль принадлежит условным рефлексам и развитию экстраполяции. Благодаря им хорошо тренированный человек значительно лучше использует возможности организма в отношении смены форм координации двигательных и вегетативных функций для предотвращения или отсрочки развития утомления.

Особенности утомления при разных видах физических упражнений. Специфика физиологических процессов при разных видах физических упражнений обусловливает различную природу возникновения утомления. Существенное значение при этом имеют характер упражнений, их длительность, мощность, сложность выполнения и др.

При циклической работе максимальной мощности основной причиной снижения работоспособности являются развития торможения и уменьшение подвижность нервных процессов. Это торможение развивается в результате утомления, возникающего в центральной нервной системе под влиянием потока афферентных импульсов, посылаемых работающими мышцами. Немаловажное значение при этом имеет изменение функционального состояние самих мышц, снижение их возбудимости, лабильности и скорости расслабления.

Многообразны физиологические причины утомления при циклической работе субмаксимальной мощности. Так же как и при работе максимальной мощности, афферентная импульсация постепенно приводит к угнетению деятельности нервных центров. Этому способствует резкий недостаток кислорода. В связи с анаэробным характером внутриклеточного метаболизма в мышцах происходит накопление продуктов обмена. В частности, содержание молочной кислоты в крови может увеличиваться в 15-25 раз. Недоокислённые продукты обмена веществ, всасываясь в кровь, ухудшают деятельность нервных клеток.

При циклической работе большой мощности, т.е. при работе на уровне кажущегося устойчивого состояния, важная роль в развитии утомления принадлежит недостаточности кардио-респираторных функций, необходимости на протяжении длительного времени поддерживать весьма напряжённую работу сердца и дыхательного аппарата для обеспечения интенсивно работающего организма нужным количеством кислорода. Как известно, при этой работе кислородный запрос несколько превышает потребление кислорода. Кислородный долг при работе данной мощности не так велик, как при работе субмаксимальной мощности, но всё же значителен, и, кроме того, действует длительно - на протяжении многих минут и даже десятков минут. Происходит также снижение в крови гормонов некоторых желез внутренней секреции, в частности коры надпочечников. Известную роль в угнетении функций нервных центров при преодолении спортсменов длинных дистанций может играть монотонное действие на нервные клетки афферентных импульсов, периодически поступающих из работающих мышц.

При циклической работе умеренной мощности основной причиной развития утомления является трудность длительного поддержания на высоком уровне функций кардио-респираторной системы. Кроме того, в нервных центрах может возникать торможение под влиянием многократного однообразного раздражения афферентными импульсами. Угнетение же деятельности этих центров приводит к расстройству координации движений. При работе этой мощности продолжительностью более 40-60 мин. уменьшается в связи с длительным расходованием запасов углеводов содержание сахара в крови. В результате расстраивается деятельность центральной нервной системы. Значительная потеря хлоридов и изменения количественного соотношения ионов натрия, калия и кальция, хлора и фосфора в крови и тканях тела при таких упражнениях, происходящие вследствие обильного потоотделения во время длительных спортивных упражнений, также ведут к понижению работоспособности у спортсменов.

Появлению утомления способствует перегревание, наблюдаемое при длительной работе умеренной мощности, особенно в условиях высокой температуры и большой влажности окружающей среды. При перегревании нарушение нормальной деятельности центральной нервной системы может приводить к "тепловому удару" (головная боль, помутнение, а в тяжёлых случаях и потеря сознания). Охлаждение организма также может быть фактором, способствующим развитию утомления.