CC BY
7УДК: 796.01:612
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
эффекты использования физических нагрузок разной мошности в занятиях со студентками 21-23 лет
Кандидат биологических наук, доцент И.Д. Тупиев
Уфимский государственный университет экономики и сервиса, Уфа
Соискатель С.В. Латухов
Башкирский государственный медицинский университет, Уфа Доктор биологических наук, профессор Д.З. Шибкова Челябинский государственный педагогический университет, Челябинск
PHYSIOLOGICAL EFFECTS OF USING PHYSICAL LOADS OF DIFFERENT INTENSITY IN FEMALE STUDENTS AGED 21-23
I.D. Tupiev, associate professor, Ph.D., Head of the faculty of Physical Education
Ufa State University of Economics and Service, Ufa
S.V. Latukhov, candidate Bashkir State Medical University, Ufa D.Z. Shibkova, professor, Dr.Biol. Chelyabinsk State Pedagogical University, Chelyabinsk
Key words: physical activity, physical working capacity, aerobic and anaerobic thresholds, bicycle ergometry, work power, cardiovascular system. Currently the studies of the effects of static-dynamic exercises, distinguished by cyclic performance of movements of low intensity, with limited amplitude, without relaxation of contracting (mainly aerobic mode) muscles arouse the interest of researchers in the field of sport physiology. Meanwhile, the physiological effects of using physical exercises of maximum intensity in the an-aerobic-alactate mode for no more than 5 seconds are still understudied.
The purpose of the study was to investigate the physiological effects of the use of physical loads of different intensity in female students who are not engaged in physical culture and sport.
It has been revealed that the use of physical loads of different intensity contributed to higher physical working capacity in virtually all students. The physiological effects of the use of physical loads of maximum and low intensity were close to each other. The positive effect of these loads was confirmed by the increase of girls' aerobic capacity and positive adaptation reactions of the cardiorespiratory system. Whereas submaximal load (group A) promoted the reduction of aerobic capacity of the cardiorespiratory system and caused unfavourable adaptive responses in the subjects.
Ключевые слова: физическая нагрузка, физическая работоспособность, аэробный и анаэробный пороги, велоэргометрия, мощность работы, сердечно-сосудистая система.
Введение. В настоящее время у исследователей в области спортивной физиологии большой интерес вызывает изучение эффектов статодинамических упражнений, особенностью которых является выполнение циклических движений в низком темпе, с ограниченной амплитудой, без расслабления сокращающихся (преимущественно в аэробном режиме) мышц [1, 2]. Между тем остаются недостаточно изученными физиологические эффекты применения физических упражнений, выполняемых с максимально высокой интенсивностью в анаэробно-алактатном режиме не более 5 с.
Цель исследования - научное обоснование физиологических эффектов применения физических нагрузок разной мощности у студенток, не занимающихся физической культурой и спортом.
Методы и организация исследования. В исследовании участвовали девушки-студентки 6-го курса медицинского университета (п=19, 22,5±0,2 года, 56,5±1,6 кг, 164,4±1,2 см), прошедшие медицинский осмотр и признанные практически здоровыми. Испытуемые первой группы (группа М, п=7) в качестве тренировочного воздействия выполняли педалирование на велоэргометре в максимальном темпе в течение 3-5 с с периодом отдыха 1-1,5 мин, 10 повторений. Общая продолжительность тренировки составляла 11-16 мин.
Студентки второй группы (группа А, п=6) осуществляли педалирование на велоэргометре, удерживая мощность, соответствующую определенному заранее индивидуальному значению порога анаэробного
обмена, в течение 1 мин с периодом отдыха 3-4 мин. Количество повторений - 3. Общее время тренировки - 9-12 мин.
Испытуемые третьей группы (группа С, п=6) последовательно выполняли, медленно и без расслабления четыре статодинамических упражнения (полуприсед и подъем голени без полного разгибания в коленном суставе, подъем бедра без полного разгибания в тазобедренном суставе, подъем тела на двух стопах) повторно-серийным методом. Каждое упражнение выполнялось по 30 раз в течение 60 с, с периодом отдыха между подходами 30 с (по 3 подхода). Общее время тренировки - 24 мин.
Эксперимент проводился в течение 10 дней в лабораторных условиях. В начале и в конце эксперимента испытуемые проходили комплексное обследование. Вначале регистрировались результаты пробы с задержкой дыхания: (пробы Штанге (ПШ) и Генча (ПГ), с), жизненная емкость легких (ЖЕЛ, мл) с помощью сухого спирометра. Рассчитывался жизненный индекс (ЖИ=ЖЕЛ/М, где М - масса тела, кг). Затем проводилось тестирование со ступенчато повышающейся нагрузкой, выполняемой на велоэргометре КеН!ег IX, на каждой ступени регистрировались мощность работы Вт), частота сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), легочная вентиляция (ЛВ, л/мин). Начальная нагрузка составляла 25 Вт, каждую 1 мин нагрузка увеличивалась на 20 Вт, темп педалирования составлял 60 об/мин. Тест прекращался, если испытуемый не мог удержать заданный темп в течение всей мину-
Изменения показателей физической работоспособности студенток исследуемых групп, М±m
№ Показатели Группа В начале эксперимента После эксперимента Рв
1 W3aK, Вт/ кг М А С 2,1±0,1 2,2±0,2 2,0±0,1 2,4±0,1 2,6±0,2 2,3±0,1 =0,028 =0,043 =0,028
рку - -
2 PWCi70, Вт М А С 110,6±6,0 105,0±12,8 80,3±12,0 125,1±5,2 93,7±11,1 102,3±8,1 =0,018 =0,028
рку - =0,048
3 АэП, Вт/кг М А С 1,3±0,0 1,6±0,1 -
1,2±0,1 1,3±0,1 1,5±0,1 1,5±0,1 -
рку - -
4 АнП, Вт/кг М А С 1,9±0,1 2,0±0,2 2,0±0,1 2,3±0,2 2,5±0,2 2,2±0,1 =0,028
рку - -
5 ОМВ, % М А С 40,0±4,5 65,0±12,8 44,4±3,5 55,9±5,9 -
41,9±3,6 49,3±6,0 -
рку - -
М 6,8±0,1 7,6±0,3 =0,018
МАмМ, А 5,6±0,6 6,9±0,4 =0,043
Вт/кг С 6,7±0,2 7,0±0,3 -
рку - -
рВ и рКу - статистическая значимость различий по Вилкок-сону и Краскелу-Уоллису соответственно. Прочерк - отсутствие статистически значимых различий.
ты, при этом заключительная мощность (W3aK) считалась равной мощности предыдущей ступени. В конце теста регистрировались максимальные значения ЧСС (ЧССм) и ЛВ (ЛВм).
Тест по определению максимальной алактат-ной мышечной мощности (МАмМ) проводился через 20-25 мин отдыха после окончания первого теста. Для этого использовался велоэргометр Proteus V6, на котором устанавливалось максимальное сопротивление. Испытуемые стремились в течение 3-5 с развить максимальную скорость педалирования, не вставая с седла велоэргометра. Спустя 2-5 мин отдыха тест повторялся, из трех попыток выбиралось максимальное значение зарегистрированной мощности усилий. Величины мощности PWC170, аэробного (АэП) и анаэробного (АнП) порогов определялись в системе прямоугольных координат зависимости ЧСС и ЛВ от мощности нагрузки. Значение максимального минутного объёма кровообращения (МОКм) и доля участия окислительных мышечных волокон (ОМВ) в выполненной работе рассчитывались по формулам.
МОКм=СОхЧССм, где TO=0,008-PWC170 + 25,
ОМВ =100 АнП/(МАмМ-АнП) [3].
Результаты исследования и их обсуждение. В связи с тем что большая часть испытуемых ведет малоподвижный образ жизни, уровень физической работоспособности и функциональной подготовленности студенток оказался низким. Несмотря на молодой возраст, девушки быстро утомлялись при выполнении физических упражнений: тест со ступенчато повышающейся нагрузкой прекращали выполнять на уровне 100-120 Вт (4-5 мин работы), для них характерны низкие значения PWC170 (80-110 Вт), мощности нагрузки на аэробном и анаэробном порогах и величины МАмМ (см. таблицу).
Во всех группах, несмотря на различия в тренировочных воздействиях, кратковременность выполнения физических упражнений и различную интенсивность физической нагрузки, произошло статистически значимое повышение абсолютной и относительной конечной мощности нагрузки. Параллельно с этим произошло повышение мощности нагрузки на аэробном и анаэробном порогах, в группе М анаэробный порог повысился статистически значимо. При этом абсолютная величина PWC170 статистически значимо увеличилась только в группах М и С, а в группе А даже незначительно уменьшилась. В конце эксперимента оказалось, что по этому показателю группы между собой статистически значимо различались (Х2=6,06; р=0,048). Кроме того, в группе А произошло снижение доли участия ОМВ в выполненной работе, в то время как в группах М и С данный показатель увеличился. Такое различие может быть объяснено тем, что в процессе эксперимента у испытуемых группы А, вероятно, происходило увеличение в энергообмене доли анаэробного гликолиза. Образование гли-колитического АТФ ограничивает скорость поглощения Са2+ саркоплазматическим ретикулумом, что приводит к неполному расслаблению сердечной мышцы и в связи с этим - росту ЧСС (см. рисунок). Величина
МОК в группе А обеспечивалась за счет увеличения ЧСС, а не систолического объема. Так, за время эксперимента в среднем по группе А произошло незначительное снижение МОК, сопровождающееся статистически значимым повышением максимальной ЧСС. В то же время в группах М и С произошло статистически значимое увеличение МОК (с параллельным незначительным увеличением ЧССм). Выявленные изменения свидетельствуют о неблагоприятных адаптационных изменениях со стороны сердечно-сосудистой системы у студенток группы А.
Максимальная алактатная мышечная мощность (МАмМ) увеличилась во всех трех группах, но в связи с особенностями проведения тренировочных занятий более выраженное и статистически значимое увеличение произошло в группах М и А, у данных испытуемых, видимо, стимулировались преимущественно высокопороговые мотонейроны. У испытуемых группы С в большей степени происходило стимулирование низкопороговых двигательных мотонейронов, иннер-вирующих медленные мышечные волокна, соответственно МАмМ практически не изменился.
ЖЕЛ и ЖИ в процессе эксперимента повысились статистически значимо в группе М. В группах А и С эти показатели практически не изменились. Кроме того, в группах М и А произошло статистически значимое увеличение результатов проб Штанге и Генча, а значит, повышение толерантности к гипоксии.
Конечная мощность и максимальная ЧСС (на последней ступени теста) увеличились во всех группах, что говорит о росте производительности активных мышц и ССС. Статистически значимое увеличение максимальной ЛВ в группе А может указывать на то, что характер тренировочной нагрузки повлиял на более раннее вовлечение в работу гликолитических МВ. Подтверждением этого предположения может служить снижение доли участия окислительных МВ в выполняемой работе (см. таблицу). В группе М наблюдалась противоположная тенденция: максимальная ЛВ снижалась, а доля окислительных МВ в осуществляемой работе возрастала. В группе С на фоне увеличе-
Зависимость ЧСС и ЛВ от величины мощности при выполнении ступенчато возрастающего велоэргометрического теста (7-й, неблагоприятный, вариант реакции кардиоре-спираторной системы)
ния доли участия окислительных МВ максимальная ЛВ возросла.
Кроме сравнения средних величин по каждой группе был проведен анализ индивидуальных реакций ЧСС и ЛВ на ступенчато возрастающую нагрузку, который позволил выявить различия в адаптации на тренировочные нагрузки. Девять возможных вариантов, исходя из наличия и направления сдвигов ЧСС и ЛВ (см. рисунок), можно разделить на четыре группы: 1) 3 варианта положительных реакций (1-3), 2) индифферентный вариант (4), 3) неопределенные варианты (S и 6) и 4) неблагоприятные (7-9) [5].
Смещение кривой ЧСС2 вниз относительно исходного уровня (ЧСС1) свидетельствует о повышении производительности сердечно-сосудистой системы (увеличение ударного и минутного объемов сердца). Сдвиг этой кривой вверх говорит об обратном и может указывать на адаптационный срыв со стороны сердечно-сосудистой системы. Смещение кривой ЛВ2 вниз или вверх относительно ЛВ1 говорит о повышении или снижении аэробной производительности активных мышц.
В группах М и С зарегистрированы благоприятные или индифферентный варианты реакций кардиоре-спираторной системы, в то время как в группе А - только неблагоприятные. Выявленная тенденция подтверждает сделанный ранее вывод о возможных негативных адаптационных изменениях в сердечно-сосудистой системе у студентов этой группы.
Заключение. Выявленная тенденция ухудшения некоторых показателей функционального состояния организма при параллельном повышении уровня физической работоспособности не согласуется с предварительной гипотезой о предполагаемом положительном эффекте физических нагрузок, выполняемых на уровне анаэробного порога, и требуют дальнейшего исследования.
Литература
1. Карпман В.Л. Исследование физической работоспособности у спортсменов / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1974. - 96 с.
2. Патент Ru 2454923 С1, МПК А61В5ДО. Способ оценки тренировочного эффекта у спортсменов / И.Д. Тупиев, С.В. Лату-хов, А.Г. Дороднов, А.Л. Линтварев; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО БашГУ. - № 2G1111S727/14; заяв. 2G.G4.2G11; опуб. 1G.G7.2G12. Бюл. № 2G. - 1G с. : ил.
3. Тупиев И.Д. Развитие локальной мышечной выносливости у квалифицированных биатлонистов / И.Д. Тупиев, С.В. Ла-тухов, А.Г. Дороднов // Теория и практика физ. культуры. -2G11. - № 2. - С. 76-79.
References
1. Karpman, V.L. The study of athletes' physical working capacity / V.L. Karpman, Z.B. Belotserkovskiy, I.A. Gudkov. - Мoscow: Fizkul'tura i sport, 1974. - 96 P. (In Russian)
2. Patent Ru 2454923 С1, MPK А61В5ДО. Method of estimation of training effect in athletes / I.D. Tupiev, S.V. Latukhov, A.G. Dorodnov, A.L. Lintvarev; applicant and patentee HPE BSU. - № 2G1111S727/14; decl. 2G.G4.2G11; publ. 1G.G7.2G12. Bul. № 2G. -1G P.: illust. (In Russian)
3. Tupiev, I.D. Development of local muscle endurance of qualified biathletes / I.D. Tupiev, S.V. Latukhov, A.G. Dorodnov // Teoriya i praktika fizicheskoy kultury. - 2G11. - № 2. - P. 76-79. (In Russian)
Информация для связи с автором: ildustil@mail.ru
Поступила в редакцию 22.04.2014 г.
