CC BY
84
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ И ТЕСТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СПОРТСМЕНОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ
Е.А. ШИРКОВЕЦ, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК; Е.Д. МИТУСОВА, А.Ю. ТИТЛОВ, ГСГУ, г. Коломна, Россия
Аннотация
В статье представлен анализ комплекса биоэнергетических критериев и тестов, применяемых при управлении тренировочным процессом. Сравниваются показатели мощности, емкости и эффективности аэробной и анаэробной производительности квалифицированных спортсменов. Показатели скорости восстановления адекватно отражают изменения функционального состояния; вариации констант восстановления достигают 25% от средних значений. Снижение скорости восстановления сопровождается снижением уровня спортивных результатов. Высокая корреляция сравниваемых функциональных показателей (г > 0,9) доказывает информативность биоэнергетических критериев для оценки специальной работоспособности и управления напряженной мышечной деятельностью спортсменов. Анализ параметров восстановления целесообразно проводить при оценке потенциала испытуемых перед ответственными соревнованиями. Прогностическая ценность рассматриваемых показателей существенно возрастает при регулярных их измерениях в процессе круглогодичной тренировки спортсменов.
Ключевые слова: спортсмены высокой квалификации, критерии, тесты, аэробная производительность, анаэробная
производительность.
BIOENERGETIC CRITERIA AND PERFORMANCE TESTS IN ELITE ATHLETES
E.A. SHIRKOVETS, FSBIFSC VNIIFK; E.D. MITUSOVA, A.Yu. TITLOV, SSHU, Kolomna, Russia
Abstract
The article presents an analysis of a set of bioenergy criteria and tests used to manage the training process. The power, capacity and efficiency of aerobic and anaerobic performance of qualified athletes are compared. Indicators of recovery speed adequately reflect changes in the functional state; variations of the recovery constants reach 25% of the average values. A decrease in the recovery rate is accompanied by a decrease in the level of sports results. A high correlation of the compared functional indicators (r > 0.9) proves the informativeness of bioenergy criteria for assessing special performance and managing the intense muscular activity of athletes. It is advisable to analyze the recovery parameters when assessing the potential of subjects before responsible competitions. The prognostic value of the considered indicators significantly increases with their regular measurements during the year-round training of athletes.
Keywords: elite athletes, criteria, tests, aerobic performance, anaerobic performance.
Высокий уровень специальной работоспособности является главной предпосылкой достижения успехов в спорте. Оптимальное управление подготовкой спортсмена возможно на основе точных знаний о структуре тренированности. При планировании подготовки спортсмена необходимо знать, применение каких средств и методов ведет к поставленной спортивной цели, в каких соотношениях следует использовать тренировочные средства с различной направленностью воздействия на организм, чтобы достичь наибольшего прироста спортивного результата [1, 2, 4].
Выбор критериев энергетического обеспечения спортивной деятельности зависит от специфики конкретного вида спорта. В циклических видах спорта уровень
спортивной работоспособности во многом определяется энергетическими возможностями человека - мощностью и емкостью аэробных и анаэробных источников энергии.
Критерии и тесты аэробной производительности
Термин «критерий» определяется как признак, на основании которого производится оценка, определение, классификация рассматриваемого явления. Учитывая большую прогностическую значимость показателя аэробной производительности в спорте высших достижений, особое значение приобретает оценка наиболее точных физиологических критериев для определения данной функции организма.
Экспериментально доказано, что максимальные значения физиологических параметров с большей вероятностью достигаются при тестировании спортсменов в специфических условиях их деятельности [2]. Так, у велосипедистов максимум функций при тестировании на велоэргометре в среднем на 11% выше, чем на тредбане, а у бегунов показатели на 14% на тредбане выше, чем на велоэргометре. Учитывая это, выбор типа эргометра определяется спортивной специализацией, а исследования должны проводиться в условиях, соответствующих специфике вида спорта.
Для углубленной оценки аэробной производительности разработан критерий предельного времени работы на уровне максимальной аэробной мощности. Он основан на том факте, что работа на уровне максимума О2-потребления продолжается, как правило, в пределах 48 мин и зависит от уровня тренированности спортсмена
[1, 5].
При определении максимальной аэробной производительности были исследованы показатели ЧСС, находящиеся в пределах от 170 до 190 уд./мин, поскольку в диапазоне именно такой частоты пульса достигается максимум сердечной производительности. Это объясняет, почему данные значения пульса хорошо коррелируют с величиной максимального О2-потребления. Основываясь на этом факте, одним из критериев определения максимума О2-потребления был предложен критерий максимального пульса. В дальнейшем были внесены усовершенствования в часто применяемый на практике критерий «максимального пульса». На основании результатов исследования большого числа испытуемых предложено использовать указанные выше диапазоны частоты пульса для предсказания максимума О2-потребления [2, 6].
Наряду с пульсовым критерием широко применяется критерий критического накопления молочной кислоты, а также критерий, который отражает изменения дыхательного коэффициента. Прирост его величины от показателя основного обмена, равного 0,75, к тому значению, которое соответствует максимуму аэробной производительности, составляет примерно 0,35-0,40. Этому приросту величины дыхательного коэффициента соответствует также увеличение концентрации лактата в крови до 9-12 ммоль/л. Этот показатель наиболее адекватно отражает границу достижения максимальных значений О2-потребления [7].
С исследованиями проблемы физиологических критериев максимального уровня О2-потребления связаны работы о сравнении методов определения максимального уровня О2-потребления. Наиболее точным из существующих методов измерения этого показателя является метод ступенчатого возрастания нагрузки, разработанный с учетом того факта, что даже хорошо тренированный человек не может достичь максимума О2-потребления, если он приступит к выполнению интенсивной работы без предварительного периода врабатывания [3, 4].
На практике применяется ряд косвенных методов расчета величины максимального О2-потребления по из-
мерениям показателей в условиях выполнения субмаксимальных нагрузок. При этом используются функциональные зависимости, существующие между О2-потреблением и частотой пульса, между О2-потреблением и накоплением молочной кислоты в крови, между О2-потреблением и неметаболическим излишком СО2. Следует отметить, что каждый из перечисленных методов прост в проведении, но получаемая информация существенно уступает по точности методам прямого измерения максимального О2-потребления.
Критерии и тесты анаэробной производительности
В определении анаэробной производительности интегрируется деятельность систем организма, ответственных за энергетическое обеспечение работы и поддержание гомеостаза в условиях кислородной недостаточности. В этих условиях имеется значительное расхождение между скоростью утилизации АТФ в процессе мышечного сокращения и величиной ее дыхательного ресинтеза.
В условиях гипоксии, вызванной выполнением интенсивной мышечной деятельности спортсмена, организм использует анаэробные механизмы тканевого обмена. Эффективность анаэробных процессов зависит от мощности анаэробных метаболических систем в тканях, общих запасов в мышцах энергетических веществ, служащих субстратами анаэробных превращений. На эти процессы влияет также совершенство компенсаторных механизмов, ответственных за поддержание гомеостаза во внутренней среде при напряженной мышечной деятельности, и уровень развития адаптационных приспособлений, которые позволяют выполнять мышечную работу в условиях недостатка кислорода.
Среди критериев, характеризующих максимальные размеры анаэробной производительности, наиболее информативно определение алактатной и лактатной фракций кислородного долга. Максимальные размеры кислородного долга у спортсменов высокой квалификации достигают величин порядка 15-20 л, из которых алактатный О2-долг составляет 2-5 л, лактатный компонент достигает 15 л.
Основным критерием, используемым при оценке анаэробной производительности, является определение максимальной концентрации молочной кислоты в крови. При напряженной анаэробной работе концентрация лактата находится в прямой зависимости от мотивации испытуемого к работе, которая связана в конечном итоге с мощностью и предельной продолжительностью напряженной мышечной деятельности.
В процессе оценки анаэробной производительности определено, что причинами повышенного потребления кислорода в восстановительном периоде является ресин-тез лактата и запасов гликогена, перераспределение кислорода в системе «гемоглобин - миоглобин» при ресин-тезе креатинфосфата.
При анализе динамики концентрации лактата в крови следует учитывать, что данный показатель определяется соотношением скорости его образования и устранения
из различных органов. Скорость этого процесса зависит как от гемодинамических факторов, так и интенсивности окисления этого метаболита в тканях. При достижении максимальной концентрации лактата в крови между ее содержанием в различных органах и тканях устанавливается равновесие. Максимум лактата в крови рассматривается как интегральный количественный критерий анаэробной гликолитической производительности. Экспериментально определено, что накопление лактата в крови происходит в результате замедленного приспособления кровотока к возрастающим потребностям мышц в кислороде, а также специфического нарушения кровотока вследствие активного сокращения мышц. Следствием этого является тот факт, что максимальная концентрация лактата проявляется через 1-2 мин после начала интенсивной мышечной работы [1, 4].
Максимальное накопление лактата в крови значительно различается в зависимости от индивидуальных особенностей спортсменов адаптации организма к работе. Значение максимума накопления молочной кислоты в крови при предельной мощности работы может достигать 20-27 ммоль/л. Этот фактор обусловливает большие вариации величин максимального О2-долга, определяемых при тестировании спортсменов [1, 6].
Для исследования показателей максимальной анаэробной мощности и емкости применяется набор тестов с выполнением работы предельной мощности. В зависимости от специфики задач длительность их составляет от 10 до 120 с, при этом мощность физических нагрузок достигает максимальных значений.
Изучение показателей в восстановительном периоде после интенсивной работы позволяет дать адекватную оценку состояния организма, поскольку константы восстановления отражают кинетику потребления кислорода, выделения двуокиси углерода, уровень легочной вентиляции и эксцесса СО2.
Во время интенсивной мышечной работы содержание креатинфосфата по-разному снижается в быстрых
и медленных мышечных волокнах. Экспериментально определено, что при исходных величинах креатинфос-фата - соответственно 83,0 и 73,0 ммоль/кг сырой массы мышцы - в быстрых волокнах снижение происходит на 71,0%, а в медленных волокнах - на 60%. После 1 мин отдыха креатинфосфат восстанавливается до 50% от исходного уровня в быстрых и до 68% в медленных волокнах. В покое его содержание достоверно выше в быстрых, а в быстрой фазе восстановления - в медленных волокнах. Этот фактор влияет на функциональное состояние спортсменов [1, 3].
Экспериментальная проверка и обоснование взаимосвязи скорости восстановления и уровня специальной работоспособности проводились в условиях тренировочного процесса спортсменов высокой квалификации (табл. 1).
Таблица 1
Средние данные биоэнергетических показателей в восстановительном периоде после высокоинтенсивной работы
Показатель МахУО2 11/2 (с) К (восст.) УО, (восст.)
УО2 4,20 36 1,15 3,64
УСО2 4,60 41 1,00 4,60
Ехс С02 1,33 57 0,73 1,82
Обозначения:
МахУ02 - максимум О2-потребления; ^/2 - время полувосстановления функций; К - константа восстановления; У02 - уровень О2-потребления; УСО2 - уровень СО2; Ехс С02 - эксцесс СО2.
На приведенном ниже рисунке показаны усредненные данные скорости О2-потребления, выделения СО2 и эксцесса СО2, полученные при тестировании спортсменов высокой квалификации.
Рис. 1. Кинетика биоэнергетических показателей в быстрой фазе восстановления после интенсивной мышечной работы:
По абсциссе - время восстановления (с). По ординате сверху вниз - показатели выделения СО2, О2-потребления и эксцесса СО2 (логарифмическая шкала)
С*)
Анализ констант восстановления анализируемых показателей выявил нелинейность их взаимосвязи, что отражают аппроксимирующие их уравнения, приведенные на графике. Наиболее быстро идет восстановление уровня потребления кислорода, тогда как изменение эксцесса СО2, отражающего ресинтез лактата, происходит наиболее медленно. Гетерохронность скорости восстановления различных функциональных показателей связана со сложным характером взаимодействия биохимических реакций при напряженной мышечной деятельности [3].
Следует отметить, что суммарный излишек О2-по-требления в быстрой фазе восстановления не совсем корректно прямо идентифицировать с размерами алактатной фракции кислородного долга. В данных расчетах следует учитывать ту часть кислорода, которая идет на ресинтез лактата в одновременно протекающей медленной фазе восстановления. В целом обе константы скорости восстановления О2-потребления отражают мощность окислительного потенциала систем организма. Чем больше этот потенциал, тем быстрее восстанавливаются запасы фосфатных макроэргов в период восстановления функций организма после работы [2].
Заключение
Показатели скорости восстановления адекватно отражают изменения функционального состояния, причем вариации численного значения констант восстановления достигают 25% от средних значений. Отмечено, что замедление скорости восстановления сопровождается снижением уровня спортивных результатов. Высокая корреляция сравниваемых функциональных показателей (г > 0,9) доказывает информативность биоэнергетических
критериев для оценки специальной работоспособности спортсменов. Анализ параметров восстановления целесообразно проводить при оценке потенциала испытуемых перед ответственными соревнованиями. Следует подчеркнуть, что прогностическая ценность рассматриваемых показателей существенно возрастает при регулярных их измерениях в процессе круглогодичной тренировки спортсменов.
Литература
1. Волков, Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, Э. Н. Несен, А.А. Осипенко, С.Н. Корсун. -Киев: Олимпийская литература, 2000. - 504 с.
2. Волков, Н.И., Ширковец, Е.А. Об энергетических критериях работоспособности спортсменов // В Сборнике «Биоэнергетика». - Ленинград, 1973. - С. 18-30.
3. Титлов, А.Ю., Ширковец, Е.А. Компонентный анализ функциональных показателей высококвалифицированных конькобежцев - спринтеров и многоборцев // Теория и практика физической культуры. - 2019. - № 6 (972). - С. 87-89.
4. Brancaccio, P. Biochemical markers of muscular damage / P. Brancaccio, G. Lippi, N. Maffulli // Clin. Chem. Lab. Med. - 2010. - No. 48 (6). - Pp. 757-767.
5. Niederberger, M. Prinzipien der Ergometrie / M. Nie-derberger. - Herz. - 2002. - No. 7 (1). - Pp. 1-19.
6. Rusko, H. Aerobic performance capacity in athletes / H. Rusko, M. Havu // J. Appl. Physiol. - 1998. - Vol. 38 (2). -Pp. 151-159.
7. Turner, A., Cathcart, A. Oxygen uptake and muscle desaturation kinetics during intermittent cycling // Med. Sci. Sports Exerc. - 2006. - Vol. 38 (3). - Pp. 492-503.
References
1. Volkov, N.I., Nesen, E.N., Osipenko, A. A. and Kor-sun, S.N. (2000), Biochemistry of muscle activity, Kiev: Olympic literature, 504 p.
2. Volkov, N.I. and Shirkovets, E.A. (1973), On energy criteria of athletes' performance, In: "Bioenergetika": coll. of papers, Leningrad, pp. 18-30.
3. Titlov, A.Yu. and Shirkovets, E.A. (2019), Component analysis of functional indicators of elite skaters - sprinters and all-rounders, Teoriya i praktika fizicheskoj kul'tury, no. 6 (972), pp. 87-89.
4. Brancaccio, P., Lippi, G. and Maffulli, N. (2010), Biochemical markers of muscular damage, Clin. Chem. Lab. Med, no. 48 (6), pp. 757-767.
5. Niederberger M. (2002), Prinzipien der Ergometrie, Herz, no. 7 (1), pp. 1-19.
6. Rusko, H. and Havu, M. (1998), Aerobic performance capacity in athletes, J. Appl. Physiol., vol. 38 (2), pp. 151159.
7. Turner, A. and Cathcart, A. (2006), Oxygen uptake and muscle desaturation kinetics during intermittent cycling, Med. Sci. Sports Exerc, vol. 38 (3), pp. 492-503.
