6. Шлык, Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов: монография / Н.И. Шлык. - Ижевск: Изд-во Удмурдский университет, 2009. - 255 с.
7. Cardiac output and stroke volume changes with endurance training / J.N. Wilmore [et al.] // Medicine and Science in Sports and Exercise. - 2001. - Vol. 33 (1). - P. 99-106.
8. Corrado, D. Appropriate interpretation of the athlete's electrocardiogram saves lives as well as money / D. Corrado, W.J. McKenna / / European Heart Journal. - 2007. - Vol. 28. -P. 1920-1922.
9. Иберла, К. Факторный анализ / К. Иберла. - М.: Статистика, 1980. - 398 с.
10. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) / под ред. Р.М. Баевского. - М., 2000. - 60 с.
12.10.2018
УДК 796.012.446
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС У БАЙДАРОЧНИКОВ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ДИСТАНЦИИ 1000 МЕТРОВ НА ГРЕБНОМ ТРЕНАЖЕРЕ
Е. А. Мороз, Л. М. Шкуматов, канд. биол. наук,
государственное учреждение «Республиканский научно-практический центр спорта», Республика Беларусь;
В. В. Шантарович, доцент,
РЦОП по гребным видам спорта, Республика Беларусь
Аннотация
В работе представлены результаты двух тестирований высококвалифицированных мужчин - гребцов на байдарках. В обоих случаях тесты (3х1000м) проведены на гребном тренажере-эргометре «Dansprint». Проанализированы данные относящиеся к 3-й ступени. Показано, что общие энергетические затраты и вклад различных механизмов в энергетику упражнения в обоих тестах были одинаковы, несмотря на то что между тестами был интервал 2 года. Проведено сопоставление полученных данных по учету энергозатрат на упражнение на основе анализа состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и кинетики лактата Продемонстрировано хорошее совпадение оценок количества АТФ, затрачиваемого на упражнение, полученное из этих данных и вычисляемо из механической работы, выполненной на тренажере.
CANOEISTS' ENERGY BALANCE PASSING THE 1000M ON ROWING MACHINE
Abstract
The article presents the results of two tests of highly qualified canoeists. In both cases, tests (3x1000m) were carried out on the rowing machine-ergometer "Dansprint". The data relating to 3 stages are analyzed. It is shown that the total energy costs and the contribution of different mechanisms to the energy of the exercise in both tests were the same, despite the fact that the interval between the tests was 2 years. The comparison of the obtained data on the accounting of energy consumption for exercise based on the analysis of the composition of inhaled and exhaled air and lactate kinetics. A good agreement of estimates of the amount of ATP spent on the exercise obtained from these data and calculated from the mechanical work performed on the simulator is demonstrated.
Введение
Важным составляющим спортивного мастерства в гребле на байдарках являются мощность и емкость аэробных и анаэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности, что позволяет трансформировать высокий
уровень специальной подготовленности в достижение максимального спортивного результата [1, 2].
В настоящее время интерес многих исследователей представляет изучение анаэробных метаболических процессов [3]. Ведущим фактором, характеризующим уровень подготовленности и определяющим построение годичной и многолетней тренировки, является биоэнергетика мышечной деятельности, соотношение и взаимодействие аэробных и анаэробных механизмов генерации и утилизации энергии в ходе выполнения спортсменами конкретных упражнений [4].
В литературе широко представлены сведения о мощности и емкости различных процессов энергообеспечения. Даны характеристики их роли для обеспечения работы различной мощности и продолжительности. Описаны особенности физиологических процессов, лимитирующих проявление высокой работоспособности спортсменов. В основном это касается кратковременной и долговременной адаптации при выполнении нагрузок анаэробного (креатинфосфатного и гликолитическо-го) и аэробного характера. Гребцы на байдарках на классической дистанции 1000 м большую часть энергии получают за счет аэробного механизма энергообеспечения [4]. Однако диапазоны значений данных у разных авторов существенно отличаются. В ранних исследованиях вклад аэробного энергообеспечения на соревновательной дистанции 1000 м оценивался в 70-80 %. Вклад анаэробного креатинфосфатного механизма оценили в 10-12 % и гликолитического 27-36 % [5, 6]. В настоящее время по литературным данным вклад аэробного механизма энергообеспечения мышечной деятельности во время прохождения дистанции 1000 м составляет 86,61±1,86 % [7]. Однако для успеха в соревновательной деятельности высококвалифицированных гребцов на байдарках важность вклада анаэробного механизма энергообеспечения остается высокой [8].
Затраты энергии на греблю на байдарках определяются перемещением лодки и эффективностью работы байдарочника во время преодоления дистанции [9]. В свою очередь эффективность гребли на байдарках зависит от максимальной аэробной и анаэробной мощности в совокупности с высокой экономичностью передвижения. По литературным данным в гребле на байдарках максимальное потребление кислорода 44,2 мл/кг-мин, а анаэробный порог 2,7 ммоль/л, что соответствует 82,4 % максимального потребления кислорода [10]. Мощность анаэробного гликолиза и последующее производство лактата очень высоки при интенсивности работы, превышающей мощность нагрузки при достижении анаэробного порога [11].
По данным литературы изучение взаимосвязей структуры соревновательной деятельности с функциональными возможностями гребцов свидетельствует о том, что спортсмены, специализирующиеся в гребле на дистанции 1000 м, в большей степени предрасположены к работе на выносливость, требующей проявления аэробной мощности и экономичности. Наибольший уровень эффективности и устойчивости работы физиологических систем отмечается при прохождении среднего стационарного участка соревновательной дистанции и финишного отрезка, что требует проявления аэробных и анаэробных гликолитических возможностей [12]. Поэтому актуальным является определение вклада анаэробных и аэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности при проведении тестирований специальной работоспособности на гребных тренажерах.
Целью настоящей работы послужило определение показателей энергетического баланса гребцов на байдарках и его относительная стабильность на протяжении многолетней подготовки у гребцов высокой квалификации.
Методы и организация исследования
В исследованиях приняло участие 27 мужчин из действующих членов и резерва национальной команды Республики Беларусь по гребле на байдарках. Возраст испытуемых от 18 до 34 лет. Квалификация спортсменов: МСМК - 18, МС - 9. Среди них 6 человек имеют почетное звание ЗМС за выдающиеся достижения на Олимпийских играх и чемпионатах мира, которых мы выделили в отдельную группу.
Тестирования проводили в начале годичной подготовки с интервалом в два года на гребном тренажере-эргометре «Dansprint» со ступенчато повышающейся мощностью. Гребцы проходили дистанцию 3 по 1000 м с интервалом для отдыха между подходами 3 мин.
Забор капиллярной крови для определения концентрации лактата проводился до нагрузки, после каждой ступени и 9-10 точках в течение 30-62 мин восстановления после тестирования. Индивидуально у каждого спортсмена по секундомеру фиксировалось время забора крови. Для расчетов показателей кинетики лактата использовали результаты концентрации лактата перед выполнением и в процессе восстановления после заключительной ступени тестирующей нагрузки. Концентрацию лактата определяли электрохимическим методом на анализаторе глюкозы и лактата «BIOSEN» (Германия).
Механическую работу (А) на последней ступени вычислили как произведение средней индивидуальной мощности на время работы на тренажере. Количество затраченного на последнюю ступень теста АТФ рассчитали путем деления выполненной механической работы на произведение 31500 Дж/моль и 0,375. Первое число представляет значение энергии гидролиза АТФ до АДФ. Второе -произведение КПД утилизации энергии АТФ в мышцах у высококвалифицированных спортсменов 0,5 на коэффициент 0,75 - долю всей энергии, затрачиваемой собственно на гребки [6]. Индивидуально для каждого участника исследования рассчитали константу скорости исчезновения лактата из крови (kd), используя регрессионный анализ в модуле MultipleRegression системы STATISTICA. Константу скорости появления лактата в крови, т.е. выхода его из мышц (ka) находили методом подбора параметров в Excel. Прирост концентрации лактата в объеме распределения (AC(vj) определили, используя данные по концентрации лактата до выполнения последней ступени (Ci), максимальной концентрации лактата, зафиксированной в крови (Cmax(b)), и времени достижения максимальной концентрации в сыворотке крови (tmax). Количество образовавшегося в ходе теста лактата определили как произведение прироста лактата в объеме распределения (AQvj) на объем распределения. В качестве значения объема распределения лактата у гребцов мужчин использовали величину 60 % от массы тела, выраженную в литрах. Количество ресинтезированного в результате гликолиза АТФ определили как произведение количества образовавшегося лактата на коэффициент 1,5. Вклад анаэробного гликолиза в энергетику упражнения рассчитали как отношение АТФ, образовавшегося за счет гликолиза, ко всему количеству АТФ, затраченному на упражнение. Для вычислений использовали математический аппарат биэкс-поненциальной модели кинетики лактата с тремя параметрами, которая соответствует одночастевой фармакокинетической модели с всасыванием [13-15].
Эргоспирометрическое тестирование проводилось с помощью системы нагрузочного тестирования с анализом состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха на предмет содержания О2 и СО2 на портативном мобильном комплексе MetaMax 3B.
Для вычислений количества АТФ, ресинтезированного аэробным механизмом энергообеспечения, использовался калорический коэффициент (К1) кислорода. Для нахождения последнего вычислялось индивидуальное среднее значение дыхательного коэффициента за временной отрезок продолжительности нагрузки. От значения 0,98 и выше калорический коэффициент принимался равным 21,1 кДж/л. Для значений менее 0,98-20,8 кДж/л. Средний объем потребляемого кислорода определялся, как среднее значение объема кислорода за период выполнения тестирующего упражнения, регистрируемого каждые 30 секунд. Для вычисления объема кислорода, использованного в процессе выполнения нагрузки от среднего значения потребляемого объема кислорода вычитали величину потребленного кислорода до выполнения тестирующего упражнения. КПД окислительного фосфорилирования в расчетах был принят 0,45. Количество АТФ,
ресинтезированное в процессе окислительного фосфорилирования (п(АТФ)окф), вычислялось по формуле 1:
п(ЛТР)0кф =-
(V(02)ср-V(й2)0) • I • к • к
Е
• 0,75 , (1)
ЛТР
где У(О2) ср- среднее значение объема потребления кислорода, л/мин;
У(02)о- объем потребления кислорода до нагрузки, л/мин;
£ - время выполнения нагрузки, мин;
К - калориметрический коэффициент;
К2 - КПД окислительного фосфорилирования;
Еатр- энергия гидролиза АТФ до АДФ кДж/моль;
О, 75 - доля АТФ, затраченная на гребки.
Данные исследования были обработаны с помощью пакета прикладных программ STATISTICA. Для обработки полученных данных использовали методы описательной статистики, исследование взаимосвязи полученных и расчетных показателей (количественных и качественного признаков) от уровня спортивной квалификации с использованием метода Спирмена. Сравнение расчетных и полученных данных двух тестов проводили с использованием 1жритерия Стьюдента.
Результаты исследования
Основные эргометрические параметры работы на тренажере, основные показатели биокинетики лактата, полученные на их основе оценки вклада анаэробного гликолиза, представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Энергетические характеристики работы, показатели кинетики лактата, вклады аэробного и анаэробного механизма энергообеспечения у мужчин гребцов на байдарках при прохождении дистанции 1000 м на гребном тренажере по группам_
Показатель I тест II тест Р
Хср(п=16) о Хср(п=18) о
Масса, кг 88,25 6,48 90,17 6,04 0,3772
Работа, Дж 63506 4005 59942 8824 0,1610
Время работы, мин 3,86 0,1240 3,89 0,5090 0,7927
п(АТФ)11, моль 5,38 0,34 5,07 0,75 0,1610
kd, мин-1 0,0243 0,0046 0,0370 0,0079 <0,0001
ка, мин-1 0,3279 0,1881 0,4095 0,4341 0,4915
11/2, мин 29,57 6,248 19,60 4,517 <0,0001
11тах, мин 7,00 4,236 5,84 4,578 0,4535
С1,ммоль/л 6,58 1,735 6,79 1,713 0,7218
Стах(Ь), ммоль/л 17,70 1,880 14,67 2,166 0,0001
ЛСтахМ, ммоль/л 16,28 6,898 11,65 4,424 0,0249
п(АТФ)й1, моль 1,29 0,617 0,95 0,372 0,0569
Вклад гликолиза, % 21,33 4,494 18,58 6,092 0,1620
У(02)о, л/мин 0,67 0,144 0,73 0,158 0,3973
У(02)ср, л/мин 5,44 0,719 5,20 0,513 0,3563
п(АТФ)окф, моль 4,10 0,497 3,86 0,551 0,3374
ВкладокФ, % 74,85 7,701 76,46 6,216 0,5963
Сумма вкладов, % 95,63 7,901 95,04 4,286 0,8114
Статистически значимые отличия изучаемых показателей в двух группах отмечаются только по основным биокинетическим параметрам. Так, константа скорости утилизации лактата была больше, а время полужизни лактата меньше на 52 % при втором тестировании по сравнению с первым. Несколько ниже и концентрация лактата в крови. Тем не менее, основные эргометрические
показатели (величина механической работы и ее продолжительность, величины аэробного и анаэробного компонентов) в обоих тестах были близки и статистически не отличались. Вклад аэробного механизма энергообеспечения 74,85±7,70 % и 76,46±6,22 % в первой и второй группе соответственно хорошо согласуется с данными В.Б. Иссурина [6]. Таким образом, энергетический баланс у гребцов высокой квалификации при выполнении тестовых упражнений на протяжении многолетней подготовки относительно стабилен. Это позволяет объединять группы для последующей статистической обработки. Результаты такого объединения представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Энергетические характеристики работы, показатели кинетики лактата, вклады аэробного и анаэробного механизма энергообеспечения у мужчин гребцов на байдарках при прохождении дистанции 1000 м на гребном тренажере_
Показатель Хср(п=34) о Мт Мах Р*
Время работы, мин 3,88 0,38 1,94 4,22 0,0111
Работа, Дж 61613 7120 30361 70928 0,0268
п(АТФ)^ моль 5,22 0,11 2,57 6,00 0,0268
kd, мин-1 0,0310 0,0091 0,0159 0,0514 0,0143
ка, мин-1 0,3711 0,3389 0,1064 1,8231 0,2234
11/2, мин 24,29 7,33 13,48 43,67 0,0143
1тх, мин 6,39 4,39 0,33 14,50 0,0185
С1, ммоль/л 6,69 1,70 3,99 10,70 0,0099
Стах(Ь), ммоль/л 16,10 2,53 9,84 21,95 0,7066
ЛСтахМ, ммоль/л 13,83 6,10 2,73 38,45 0,0122
п(АТФ)В1, моль 1,11 0,52 0,22 3,39 0,0024
Вклад гликолиза, % 19,87 5,50 7,02 29,33 0,0431
У(02)0, л/мин 0,71 0,15 0,49 1,06 0,4718
У(02)ср, л/мин 5,27 0,58 4,06 6,12 0,6850
п(АТФ)окф, моль 3,93 0,54 2,25 4,68 0,5532
ВкладокФ, % 75,99 6,55 63,74 89,12 0,0035
Сумма вкладов, % 95,21 5,40 80,99 104,80 0,4828
Примечание: *р - для корреляции между представленными показателями и спортивным
мастерством.
Спортсмены прошли дистанцию 1000 м на последней ступени при выполнении нагрузки на гребном тренажере за 3,88±0,38 мин, выполнив работу 61613±7120 Дж, затратив на ее выполнение 5,22±0,11 моль АТФ. Основные показатели кинетики лактата составили: константа утилизации лактата - 0,0310±0,0091 мин-1, время полужизни лактата 24,29±7,33 мин, константа накопления лактата в крови -0,3711±0,03389 мин-1, концентрация лактата до начала прохождения третьей ступени - 6,69±1,70 ммоль/л, время достижения максимальной концентрации в крови -6,39±4,39 мин, максимальная концентрация в сыворотке крови - 16,10± 2,53 ммоль/л, изменение концентрации в объеме распределения 13,83±6,10 ммоль/л. Количество АТФ, ресинтезированное в процессе гликолиза, составило 1,11±0,52 моль. Вклад анаэробного гликолиза в энергетику прохождения 1000 м на гребном эргометре составил 19,87±5,50 %, что несколько ниже, чем по данным В.Б Иссурина, И.А.Савелева 27-36 % [5, 6]. Средний объем потребления кислорода при прохождении тестирующей дистанции составил 5,27±0,58 л/мин. Вклад окислительного фосфорилирования в энергообеспечение мышечной деятельности составил 75,99±6,55 %, что совпадает с данными, полученными В.Б. Иссуриным - 70-80 %, но несколько ниже, чем у М^.МсКеап - 86,61±1,86 % [6, 7]. На долю окислительного фосфорилирования и анаэробногого гликолиза в энергообеспечении мышечной деятельности гребцов, по нашим данным приходится 95,21±5,40 %. Оставшиеся менее 5 % приходятся, вероятно, на долю креатинфосфатного механизма. Таким образом, полученные данные с помощью эргоспирометрии позволяют показать, что методика определения количества АТФ, затраченное на упражнение через механическую работу, валидна.
Изучение взаимосвязи полученных расчетных показателей и спортивной квалификации выявило статистически значимые положительные и отрицательные умеренно-корреляционные связи. Положительные корреляции наблюдаются между спортивным мастерством и выполненной работой, количеством АТФ, затраченным на прохождение дистанции, а также временем полужизни лактата, временем достижения максимальной концентрации лактата в сыворотке крови, изменением концентрации в объеме распределения, количеством АТФ, ресинтезированным за счет анаэробного гликолиза, и вкладом анаэробного гликолиза в энергетику упражнения. Отрицательные корреляционные связи наблюдаются между спортивным мастерством и временем работы на дистанции, константой утилизации лактата, концентрацией лактата до выполнения последней ступени тестирования, вкладом в энергетику упражнения окислительного фосфорилирования.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о весьма большой значимости анаэробного гликолиза в успешной соревновательной деятельности гребцов на байдарках даже на дистанции 1000 м. С уменьшением величины дистанции эта роль очевидно возрастает. Более квалифицированные спортсмены имеют большую емкость гликолиза. Активация данного механизма энергообеспечения происходит при работе большей мощности у более успешных в соревновательной деятельности гребцов.
Заключение
Энергетический баланс при прохождении дистанции 1000 м на гребном эргометре у высококвалифицированных гребцов на байдарках на протяжении многолетней подготовки относительно стабилен.
Вклад анаэробного гликолиза в энергетику упражнения на тысячеметровой дистанции составляет 19,87±5,50 %, вклад аэробного механизма энергообеспечения составляет 75,99±6,55 %.
Анаэробный гликолиз играет важную роль в успешной соревновательной деятельности гребцов на байдарках. Благоприятным фактором для успешной спортивной деятельности является развитие гликолитической емкости и активация гликолиза при работе большей мощности.
Сопоставление полученных и расчетных данных по анализу состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и кинетики лактата подтвердили сведения о том, что у квалифицированных спортсменов не менее 50 % энергии, заключенной в АТФ, может быть трансформировано в механическую работу.
Список использованных источников
1. Квашук, П.В. Критерии оценки функционального состояния гребцов на байдарках высокой квалификации / П.В. Квашук // Вестник спортивной науки. - 2008. - № 4. - С. 18-24.
2. Bishop, D. Physiological predictors of flat-water kayak performance in women / D. Bishop // European J. of Applied Physiology. - 2000. - Vol. 82, № 1-2. - P. 91-97.
3. Тамбовцева, Р. В. Комплексное тестирование анаэробной работоспособности легкоатлетов и конькобежцев в лабораторных условиях / Р.В. Тамбовцева, Ю.Л. Войтенко / / Научный медицинский вестник. - 2016. - № 1(3). - С. 126-132.
4. Платонов, В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические применения / В.Н. Платонов. - М.: Советский спорт, 2005. - 820 с.
5. Савелев, И.А. Кинетика процессов аэробного и анаэробного энергетического обмена у человека при напряженной мышечной деятельности: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.13 / И. А. Савелев. - Москва, 2001. - 195 с.
6. Иссурин, В.Б. Биомеханика гребли на байдарках и каноэ / В.Б. Иссурин. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 111 с.
7. McKean, M.R. The relationship between joint range of motion, muscular strength, and race time for subelite flat water kayakers / M.R. McKean, B.D. Burkett // J. of Science and Medicine in Sport. - 2010. - Vol. 13, № 5. - P. 537-542.
8. Michael, J.S. The dynamics of elite paddling on a kayak simulator / J.S. Michael, K.B. Rooney, R. Smith // J. of Sports Sciences. - 2012. - Vol. 30, № 7. - P. 661-668.
9. Bishop, D. The effect of three different warm-up intensities on kayak ergometer performance / D. Bishop, D. Bonetti, B. Dawson / / Medicine and science in sports and exercise. -2001. - Vol. 33, № 6. - P. 1026-1032.
10. Лысенко, Е. Особенности функциональных возможностей гребцов на байдарках и каноэ высокой квалификации / Е. Лысенко и [др.] // Наука в олимпийском спорте. - 2004. -№ 2. - С. 65-71.
11. Смирнов, М.Р. Еще раз к вопросу о пороговой концепции (или сколько всего "порогов" существует на самом деле) / М.Р. Смирнов. - ТиПФК, 2001. - № 2. - С. 51.
12. Нехвядович, А.И. Использование лактатной кривой для индивидуализации тренировочного процесса в биатлоне: метод. рекомендации / А.И. Нехвядович, - Минск, 2001. - 19 с.
13 Шкуматов, Л.М. Метод индивидуализации подготовки высококвалифицированных гребцов на байдарках на основе особенностей кинетики эндогенного лактата: практ. пособие / Л.М. Шкуматов, В.В. Шантарович, Е.А. Мороз. - Минск: БГУФК, 2014. - 39 с.
14. Мороз, Е.А. Вклад анаэробного гликолиза при прохождении дистанций 500 и 1000 м на гребном эргометре гребцами на байдарках / Е.А. Мороз // Ученые записки: c6. рец. науч. тр. / редкол.: Т.Д. Полякова (гл. ред.) [и др.]; Белорус.гос. ун-т физ. культуры. - Минск: БГУФК, 2013. - Вып. 16. - С. 262-26.
15. Мороз, Е.А. Энергообеспечение упражнений субмаксимальной мощности у конькобежцев высокой квалификации / Е.А. Мороз, Л.М. Шкуматов // Научные труды НИИ физической культуры и спорта Республики Беларусь: сб. науч. трудов / редкол.: Н.Г. Кручинский (гл. ред.) [и др.]; Науч.-исслед. ин-т физ. культуры и спорта Республики Беларусь. Вып. 9. -Мн., 2010. - С. 202-207.
17.10.2018
УДК 612.11
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕМОГЛОБИНОВОЙ МАССЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СПОРТСМЕНОВ
Н. В. Шведова, магистр биологических наук,
Л. С. Сосна, магистр биологических наук,
Н. В. Шераш,
государственное учреждение «Республиканский научно-практический центр спорта», Республика Беларусь
Аннотация
В статье представлены результаты теоретического исследования изменения гемоглобиновой массы у спортсменов, специализирующихся в видах спорта на выносливость, во время подготовки в горах. Показано, что гемоглобиновая масса является более информативным критерием в оценке аэробных возможностей организма спортсменов, в отличие от классических гематологических показателей. Большое практическое значение имеет измерение гемоглобиновой массы при планировании тренировок в горных условиях и последующем участии в соревнованиях.
THE USAGE OF HEMOGLOBIN MASS'S ANALYSIS TO ASSESS THE ATHLETES' PERFORMANCE
Abstract
The article presents the results of the theoretical study's analysis of changes in hemoglobin mass in athletes perform endurance during training in the mountains. It is shown that the hemoglobin mass is more of an informative criterion in assessing the aerobic capacity of the body of athletes, than the classical hematological parameters. A great practical importance is the measurement of hemoglobin mass in the planning of training in mountain conditions and subsequent participation in competitions.