CC BY
41
and practice ofphysical culture, No. 11, pp. 94-97.
2. Parfyonova, L.A. and Gordeeva, G.A. (2014), "Suggestions for improvement of the standard testing part of the GTO complex", Uchenye zapiski universiteta P.F. Lesgafta, No. 9 (115), pp. 114-118.
Контактная информация: dvoretcsport@mail.ru
Статья поступила в редакцию 28.05.2018
УДК 796.011
ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТА ДО ОТКАЗА И ПОРОГ АНАЭРОБНОГО ОБМЕНА У ЛИЦ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
Светлана Яковлевна Классина, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина (ФГБНУ «НИИНФ им. П.К. Анохина»), Москва
Аннотация
Статья посвящена изучению порогов анаэробного обмена у лиц с различным уровнем физической подготовки при их работе до отказа. Показано, что отказ от физической нагрузки происходит при достижении порога анаэробного обмена. Чем ниже уровень физической подготовки испытуемых, тем раньше они достигают порога анаэробного обмена и тем раньше происходит отказ. В момент отказа испытуемые с низкой физической подготовкой имели достоверно более высокий уровень частоты сердечных сокращений и частоты дыхания, более высокий уровень интенсивности кровообращения и достоверно более высокий уровень «физиологической цены» выполненной физической работы.
Ключевые слова: физическая работа до отказа, порог анаэробного обмена, уровень физической подготовки.
PHYSICAL WORK TO THE FAILURE AND THRESHOLD OF ANAEROBIC EXCHANGE IN PERSONS WITH VARIOUS LEVEL OF PHYSICAL TRAINING
Svetlana Yakovlevna Klassina, the candidate of biological sciences, leading researcher, P.K. Anokhin Institute of Normal Physiology, Moscow
Annotation
The article is devoted to the study of the thresholds of anaerobic metabolism in persons with different levels of physical training in their work until failure. It is shown that the refusal of physical activity occurs when the threshold of anaerobic metabolism is reached. The lower the level of physical training of subjects, the earlier they reach the threshold of anaerobic exchange and a refusal is occurs. At the time of the refusal, subjects with low physical fitness had a significantly higher heart rate and respiratory rate, a higher level of circulation and a significantly higher "physiological price" of the physical work performed.
Keywords: physical work to failure, threshold of anaerobic exchange, level of physical training.
ВВЕДЕНИЕ
Отказ от выполнения интенсивной физической работы может быть обусловлен как ее высокой интенсивностью, так и большой временной длительностью. Причины отказа могут быть различными, но всегда это сигнал об угрозе истощения энергетических ресурсов и развития неблагоприятных биохимических и физиологических сдвигов в организме [1]. Восприятие степени тяжести физической нагрузки зачастую бывает обманчивым, поскольку последнее зависит от уровня физической подготовки человека и его текущего функционального состояния. В этом смысле более объективным показателем является порог анаэробного обмена (ПАНО), который отражает аэробные возможности организма. Целью данного исследования являлось изучение порогов анаэробного обмена у лиц с различным уровнем физической подготовки при их работе до отказа.
МЕТОДИКА
В обследовании приняли участие 16 практически здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 19-21 год, где каждому из них предлагалось выполнить возрастающую по интенсивности этапно-дозированную физическую нагрузку на велоэргометре до отказа. При этом процесс обследования проходил по следующей схеме: «исходное состояние или фон» (2,5 мин), нагрузочные этапы (по 2 мин каждый) и восстановление (6мин) после каждого этапа нагрузки (рисунок 1). Мощность нагрузки на первом этапе составила 60 Вт, а мощности последующих этапов нагрузки последовательно увеличивались с шагом 20 Вт до ступени отказа. Скорость вращения педалей при нагрузке постоянная - 1 об/с.
Для нагрузочного тестирования был использован велоэргометр «Sports Art 5005», а само тестирование проводилось под контролем ЭКГ и пневмограммы (компьютерный электрокардиограф "Поли-Спектр-8", «Нейрософт», Иваново). ЭКГ регистрировали в I стандартном отведении и отведении V5. Регистрация показателей ЭКГ и пневмограммы проводилась на каждом этапе нагрузки и в процессе последующего восстановления. На основе анализа ЭКГ на каждом этапе нагрузки оценивали частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин) и частоту дыхания (ЧД, 1/мин), а в фоне и на этапе восстановления проводился спектральный анализ ЭКГ. На каждом этапе нагрузки расчетным путем оценивали «физиологическую цену» (р, %) выполненной работы:
I---Г ЧСС,, -ЧСС чдн -чд
р = \}(7чсс +<тчд% где<тчсс =---— х100%, стчд =---— х100%.
ЧСС^н ЧДфон
Значения ЧССн (ЧДн) и ЧССфон (ЧДфон) - значения ЧСС (ЧД) в момент завершения этапа нагрузки и в фоне соответственно [2]. Измеряли артериальное давление (АД, мм рт.ст.) по методу Короткова, расчётным путем оценивали ударный объем крови (УОК, мл) и минутный объем кровообращения (МОК, л/мин) после выполнения каждого этапа нагрузки [3]. Перед обследованием оценивали уровень мотивации к выполнению физической работы до отказа на основе шкалы потребности достижения [4]. Статистический анализ полученных данных проводился с использованием непараметрических критериев Вил-коксона и Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведен индивидуально-типологический анализ вегетативных показателей у лиц с различным уровнем физической подготовки. Выделены 2 группы испытуемых:
- группа 1 («гр.1», 6 человек) - испытуемые с низким уровнем физической подготовки, не занимающиеся физической культурой вовсе (отказ от нагрузки произошел на ступени мощности 140-160 Вт);
- группа 2 («гр.2», 7 человек) - испытуемые с высоким уровнем физической подготовки, регулярно занимающиеся физической культурой и спортом (отказ от физической работы произошел на мощности нагрузки 200 Вт).
Установлено, что уровень мотивации к выполнению физической работы до отказа у всех обследуемых был средний, а для испытуемых «гр1» и «гр2» он составил 13,0±2,3 и 11,7±0,9 балла соответственно, что было статистически незначимо.
Для изучения механизмов вегетативной регуляции был использован анализ вариабельности сердечного ритма. Известно, сердечный ритм человека находится под контролем регуляторных систем различного уровня, которые зачастую оказывают на него разнонаправленные модулирующие влияния [5]. Именно этим можно объяснить возникновение изменчивости сердечного ритма, отражающегося в изменениях показателя sdnn. Показатель sdnn является надежным индикатором изменений вегетативного баланса вегетативной нервной системы, которые зачастую предшествуют энергетическим и метаболическим нарушениям.
Изучена динамика показателя sdnn у испытуемых вышеперечисленных групп в фоне и после выполнения физической работы на каждой из ступеней нагрузки, вплоть до ступени отказа (рисунок 1). Из рисунка видно, что по мере роста мощности физической нагрузки наблюдаются резкие изменения в динамике показателя sdnn. Так, переход от состояния покоя к нагрузке 60 Вт, сопровождался достоверным снижением показателя sdnn у испытуемых обеих групп (р <0,05), что может быть обусловлено усилением симпатических влияний на сердце [5].
80 70 60 50 40 30 20 10
Рисунок 1 - Динамика показателя (мс) у испытуемых «гр1» (пунктирная линия) и «гр2» (сплошная линия) при физической работе до отказа. Обозначение: * - р <0,05 - значимость различия показателя по отношению к предыдущему этапу нагрузки. # - р <0,05 - значимость различия показателя у испытуемых «гр1» и «гр2»
Поскольку организм человека является целостной саморегулирующейся системой, то столь резкое снижение показателя sdnn немедленно компенсируется за счет включения механизмов саморегуляции, в результате чего показатель sdnn начинает повышаться. При этом рост sdnn указывает на усиление автономной регуляции, то есть на усиление влияния дыхания на сердечный ритм [5]. При нагрузке 100 Вт, крутизна этого повышения резко увеличивается, и это увеличение носит статистически значимый характер для испытуемых обеих групп (р <0,05). На этапе 120 Вт у лиц «гр.2» по сравнению с «гр.1» показатель sdnn составляет 62,1±6,4 мс против 45,0±3,9 (р <0,05) соответственно. Далее sdnn снова снижается у испытуемых обеих групп, а при мощности нагрузки 160 Вт испытуемые «гр1» отказываются от продолжения физической работы. Можно предположить, что этапы нагрузок в диапазоне мощностей 100 и 160 Вт являются особенными этапами при физической работе до отказа, поскольку отражают изменения в работе механизмов энергетического обмена.
В соответствии с концепцией W. ЮМегшапп й а1. (1981) о границах аэробно-анаэробного перехода, можно предположить, что этап нагрузки 100 Вт может быть верхней границей зоны аэробного энергообеспечения. Именно здесь на фоне роста интенсивности физической нагрузки начинается рост концентрации лактата в крови (начальная концентрация 2 ммоль/л). При этом, начиная с мощности нагрузки 100 Вт, одновременно функционируют аэробно-анаэробные механизмы энергетического обмена, а потому эту зону нагрузок называют смешанной. Смешанную зону нагрузок завершает анаэробный порог (ПАНО), при котором уровень лактата в крови достигает 4 ммоль/л, а рН крови заметно снижается. Преодоление анаэробного порога меняет механизмы энергообмена в организме человека с аэробно-анаэробных на анаэробные [6]. Предельное значение ЧСС для смешанной зоны и переход к анаэробному обмену (ПАНО) можно рассчитать по формуле В. Холь-мана: ЧСС пред = 180-возраст (годы) [7]. Учитывая, что средний возраст наших испытуемых 20 лет, то ЧССпред = 160 уд/мин. Отсюда следует, что при частоте сердечных сокращений 160 уд/мин организм обследуемых преодолевает порог анаэробного обмена (ПАНО), где механизм энергетического обмена становятся анаэробным.
Для выявления ПАНО у лиц «гр.1» и «гр.2» обратимся к таблице, где представлена динамика вегетативных показателей для различных ступеней нагрузки у испытуемых «гр1» и «гр2».
Таблица - Средние значения кардиореспираторных и гемодинамических показателей у испытуемых «гр1» и «гр2» в процессе повышения мощности физических нагрузок (К, Вт)
К, Вт Группа ЧСС, уд/мин ЧД, 1/мин р% УОК, мл МОК, л/мин
Фон 1 2 85,5±2,2 83,4±5,1 14,3±0,4 13,7±0,5 56,5±3,2 72,0±5,2 4,7±0,3 6,0±0,6
60 1 2 111,3±3,0 105,1±3,9 19,7±1,1 16,9±1,1 49,8±9,2 38,6±4,3 65,1±4,1 70,8±6,1 5,7±0,4 5,8±0,2
80 1 2 120,2±4,1 108,4±2,7 19,2±0,8 16,6±0,9 54,7±9,9 44,3±2,7 67,2±3,0 75,1±6,2 6,6±0,4 6,5±0,4
100 1 2 134,7±5,2 115,9±3,2 р<0,05 19,2±0,6 15,7±1,3 р<0,05 68,4±9,3 49,1±5,3 62,5±2,1 78,4±5,3 р<0,05 7,7±0,4 6,9±0,5
120 1 2 145,6±6,0 125,3±3,6 р<0,05 20,0±0,7 16,4±1,7 р<0,05 83,3±10,9 64,0±5,2 71,5±4,7 76,5±7,1 9,1±0,7 7,1±0,6 р<0,05
140 12 151,0±8,3 133,4±3,6 22,7±0,9 17,1±1,6 114,4±24,0 65,1±10,7 63,4±18,5 78,2±5,0 9,5±2,3 7,8±0,3
160 1 2 169,0±1,5 145,7±2,9 р<0,05 28,0±1,2 19,6±1,5 р<0,05 153,5±18,0 85,1±12,3 р<0,05 62,0±4,2 79,1±4,8 р<0,05 10,9±0,4 9,9±0,6
180 1 2 157,1±1,9 19,7±0,8 98,1±9,6 75,1±5,0 11,0±0,9
200 1 2 159,0±5,0 20,7±0,3 111,3±11,6 74,7±4,8 11,9±0,7
Обозначения: р <0,05 — значимость различия показателя для испытуемых «гр1» и «гр2»
Из таблицы следует, что исходно испытуемые «гр1» имели тенденцию к более высокому уровню ЧСС и ЧД, но более низкому уровню показателей гемодинамики - УОК и МОК. По мере повышения мощности нагрузки ЧСС повышалась в обеих группах, но у испытуемых «гр1» рост ЧСС был более выражен, что и подтверждает их низкий уровень физической подготовки. Испытуемые «гр1» достигают ЧСС пред=160 уд/мин на этапе 160 Вт, а испытуемые «гр2» - на этапе 200 Вт. Отсюда следует, что ПАНО они достигают на разных этапах нагрузки: «гр1» - на этапе 160 Вт, а «гр2» - на этапе 200 Вт. Таким образом, отказ испытуемых от физической работы происходит при достижении ПАНО.
При переходе от состояния покоя к этапу нагрузки УОК быстро увеличивается, однако на этапах с большой мощностью нагрузки величина УОК может и снижаться. Это связано с тем, что при большой мощности нагрузки интенсивно растет ЧСС, а, следовательно, желудочки сердца просто не успевают полностью наполниться кровью. В такой ситуации за поддержание величины МОК «отвечает» ЧСС. Из таблицы следует, что на этапах 100 Вт и 160 Вт показатели ЧСС, ЧД, УОК у испытуемых «гр1» и «гр2» становятся достоверно различными (р <0,05), что позволяет говорить о различной работе механизмов кровообращения в зоне аэробно-анаэробного обмена.
У всех испытуемых "физиологическая цена" увеличивалась по мере роста мощности нагрузки. Так, если у испытуемых «гр1» и «гр2» на этапе 60 Вт «физиологическая цена» различалась незначимо, то в момент отказа от выполнения физической работы (160 Вт) «физиологическая цена» у испытуемых «гр1» имела самый высокий уровень 153,5±10% и значимо отличалась от «физиологической цены» испытуемых «гр2» (р<0,05). При этом сдвиги ЧСС и ЧД у испытуемых «гр1» по отношению к фону составили 101,2±11,0% и 115,4±12,0% соответственно. Отсюда следует, что у лиц с низким уровнем физической подготовки («гр1») наряду с активацией сердечно-сосудистой системы, резко активировалась функция дыхания. Учитывая, что физическая работа большой интенсивности (160 Вт) требует дополнительного притока кислорода, у испытуемых «гр1» отмечено выраженное повышение ЧСС (169,0±1,5 уд/мин) и особенно ЧД (28,0±1,2 1/мин). Заметим, что при нагрузке 160 Вт испытуемые «гр1» преодолели ПАНО. Повышение ЧД привело к росту легочной вентиляции, что испытуемыми субъективно воспринималось как
одышка. Вероятно, именно одышка и была причиной отказа от физической работы, поскольку, в соответствии с результатами исследования И.С. Бреслава и Н.И. Волкова (2002), нагрузка на дыхательные мышцы при одышке требует большей фракции МОК на их перфузию, а, следовательно, способствует снижению кровоснабжения нижних конечностей и более быстрому их утомлению. [1].
Испытуемые «гр2», регулярно занимавшиеся физической культурой, дольше работали до отказа (200 Вт), а их "физиологическая цена" в момент отказа составила 111,3±11,6%, что было значимо ниже, чем у лиц «гр1» в момент отказа (p<0,05). Сдвиги ЧСС и ЧД по отношению к фону также были меньше и составили 101,8±16,3% и 49,3±3,0% (p <0,05) соответственно. Таким образом, испытуемые «гр2», имея более высокий уровень физической подготовки, лучше оптимизировали свои физиологические и энергетические ресурсы при физической работе до отказа.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Показано, что отказ от физической нагрузки происходит при достижении порога анаэробного обмена. Чем ниже уровень физической подготовки испытуемых, тем раньше испытуемые достигают порога анаэробного обмена и тем раньше происходит отказ от выполнения интенсивной физической работы. В момент отказа испытуемые с низкой физической подготовкой имели достоверно более высокий уровень частоты сердечных сокращений и частоты дыхания, более высокий уровень интенсивности кровообращения и достоверно более высокий уровень «физиологической цены» выполненной физической работы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бреслав, И.С. Феномен отказа в мышечной деятельности. Роль системы дыхания / И.С. Бреслав, Н.И. Волков // Физиология человека. - 2002. - Т. 28. - № 1. - С. 121-129.
2. Классина, С.Я. Физиологическая модель социального взаимодействия тренер-спортсмен в процессе тренировки на велоэргометре / С.Я. Классина // Вестник новых медицинских технологий. - 2014. - Т. 21, - № 3. - С. 122-1263.
3. Кардиогемодинамика и физическая работоспособность у спортсменов / В. Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков, С.В. Хрущев, Ю.А. Борисова, Б.Г. Любина, Р. А. Меркулова. - М. : Советский спорт, 2012. - 189 с.
4. Энциклопедия психологических тестов. Личность, мотивация, потребность / Ред.
A. Карелин. - М. : ООО «Из-во АСТ», 1997. - 300 с.
5. Баевский, P.M. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе / Р.М. Баевский, О.И. Кириллов, С.З. Клецкин. - М. : Наука, 1984. - 220 с.
6. Stegmann, H. Lactate Kinetics and Individual Anaerobic Threshold / H. Stegmann, W. Kindermann, A. Schnabel // International Journal of Sports Medicine, September 1981, 2(3):160-165.
7. Астахов А. В. Как определить величину тренировочной нагрузки А. В. Астахов // Теория и практика физической культуры. - 2007. - № 11. - С. 49.
REFERENCES
1. Breslav, I.S. and Volkov, N.I. (2002), "The phenomenon of failure in muscle activity. The role of the respiratory system", Human physiology, Vol. 28, No. 1, pp. 121-129.
2. Klassina, S.Ya. (2014), "Physiological model of social interaction coach-sportsman in the process of training on a veloergometer", Vestnik novych meditsynkich nechnologiy, Vol. 21, No. 3, pp. 122-126.
3. Karpman, В.Л., Belotserkovsy, Z.B., Gudkov, I.A., Khruschev, S.V., Borisova, Yu.A., Lubina,
B.G. and Merkulova, R.A. (20112), Cardiohemodynamics and physical performance in athletes, Soviet sport, Мoscow.
4. Ed. Karelin, A. (1997), Encyclopedia of psychological tests. Personality, motivation, need, ACT, Moscow.
5. Baevsky, R.M., Kirillov, O.I. and Kletskin, S.Z. (1984), Mathematical analysis of cardiac rhythm changes under stress, Nauka, Moscow,
6. Stegmann, H., Kindermann, W. and Schnabel, A. (1981), "Lactate Kinetics and Individual Anaerobic Threshold", International Journal of Sports Medicine, September 1981, Vol. 2, No. 3, pp. 160-165.
7. Astakhov, A.V. (2007), "How to determine the value of training load?", Theory and practice of physical culture, No. 11, pp. 49.
Контактная информация: klassina@mail.ru
Статья поступила в редакцию 13.06.2018
УДК 796.011.3
О НЕОБХОДИМОСТИ ВНЕСЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ В ПРОГРАММЫ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ В СИБИРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Елена Владимировна Климова, кандидат биологических наук, доцент, Ярослав Сергеевич Козиков, кандидат педагогических наук, доцент, Ольга Владимировна Мухаметова, кандидат биологических наук, доцент, Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск; Аркадий Андреевич Тихончук, кандидат педагогических наук, преподаватель, Военный институт физической культуры, Санкт-Петербург; Сергей Николаевич Беспрозванных, кандидат педагогических наук,
Новосибирск
Аннотация
В статье показаны результаты изучения важного с нашей точки зрения вопроса -необходимости переориентации программы по физической культуре в Сибирском государственном университете путей сообщения на секционные занятия в спортивных отделениях по избранным видам спорта, основываясь на проведенных исследованиях и тенденциях сегодняшнего дня. Показаны пути дальнейшей работы по совершенствованию процесса физического воспитания в вузе.
Ключевые слова: анкетирование, программа, спортивное отделение, специальные медицинские группы, студенты, физическая культура, физическая подготовленность.
ON THE NEED FOR CHANGES IN THE CURRICULUM FOR PHYSICAL EDUCATION AT THE SIBERIAN STATE TRANSPORT UNIVERSITY
Elena Vladimir ovna Klimova, the candidate of biological sciences, senior lecturer, Yaroslav Sergeevich Kozikov, the candidate of pedagogical sciences, senior lecturer, Olga Vladimi-rovna Muhametova, the candidate of biological sciences, senior lecturer; the Siberian State Transport University, Novosibirsk; Arkady Andreevich Tikhonchuk, the candidate of pedagogical sciences, the teacher, Military Institute of Physical Culture, St. Petersburg; Sergey Niko-laevich Besprozvannykh, the candidate of pedagogical sciences, Novosibirsk
Annotation
The article shows the results of the study of the important from our point of view the issue of the need to reorientation the program of physical culture in the Siberian state University of transport to the sectional classes in selected sports, based on the research and trends of today. The ways of further work to improve the process of physical education in high school.
Keywords: questionnaires, program, special medical groups, students, physical education, physical
fitness.
ВВЕДЕНИЕ
На современном этапе важным направлением для улучшения и оптимизации процесса обучения в вузе является формирование устойчивой мотивации подрастающего поколения к систематическим занятиям физической культурой [1]. Однако, существующая программа по физической культуре, которая используется в вузах в наши дни, устарела и в должной мере не обеспечивает решение одной из главных задач - укрепление здоровья студентов.
Программа в большей степени направлена на студентов, которые не имеют существенных отклонений в морфофункциональном развитии и относятся к основной группе.
