CC BY
18
Теория и методика спорта высших достижений
РАЗЛИЧИЕ СТРУКТУР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СПОРТСМЕНОВ В ЦИКЛИЧЕСКИХ ВИДАХ СПОРТА
Е.А. ШИРКОВЕЦ, В.Н. МОРОЗОВ, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК; И.Л. РЫБИНА, КНГ Белорусской федерации биатлона, г. Минск, Республика Беларусь
Аннотация
Выполнен анализ структур функциональных показателей квалифицированных спортсменов. В качестве исходных показателей для проведения факторного анализа были выбраны 14 параметров, которые характеризуют работоспособность в таких циклических видах спорта, как плавание, гребля, биатлон и лыжные гонки. Изучена взаимосвязь антропометрических показателей, эргометрических данных при выполнении ступенчатого теста, частота сердечных сокращений на последней ступени теста, информативных метаболитов энергообеспечения, а также энзиматических и гематологических показателей. При проведении факторного анализа методом главных компонент выделены скрытые общие факторы, которые позволили сократить размерность исходной матрицы
переменных.
Ключевые слова: циклические виды спорта, квалифицированные спортсмены, структура специальной работоспособности.
DIFFERENCE OF STRUCTURES OF FUNCTIONAL INDICATORS IN CYCLIC SPORTS ATHLETES
E.A. SHIRKOVETS, V.N. MOROZOV, FSBIFSC VNIIFK; I.L. RYBINA,
CSG of the Belarusian Biathlon Federation, Minsk, Republic of Belarus
Abstract
The analysis of the structures of functional indicators of qualified athletes. As the initial indicators for the factor analysis were chosen 14 parameters that characterize the performance in such cyclic sports as swimming, rowing, biathlon and crosscountry skiing. The interrelation of anthropometric indicators, ergometric data at performance of the step test, heart rate at the last step of the test, informative metabolites of power supply, and also enzymatic and hematological indicators is studied. During the factor analysis by the principal components method, hidden common factors were identified, which allowed
to reduce the dimension of the initial matrix of variables.
Keywords: cyclic kinds of sports, qualified athletes, structure of special working capacity.
Для анализа различий в структуре специальной работоспособности проведено стандартное тестирование большой выборки спортсменов высокой квалификации. В статье показаны результаты параллельного анализа факторов работоспособности в группах спортсменов, которые в течение многих лет специализировались в одном из циклических видов спорта. При проведении факторного анализа определялись степень информативности выделенных факторов и скрытые взаимосвязи изучаемого набора параметров [1-2].
Методы исследования и испытуемые
В качестве стандартной физической нагрузки все испытуемые прошли велоэргометрическое тестирование, в котором нагрузка повышалась ступенчато и выполнялась «до отказа» вследствие утомления испытуемого [3-5]. Начальная мощность работы для мужчин состав-
ляла 750 кгм/мин (125 Вт). Продолжительность работы на каждом уровне мощности равнялась 2 мин, частота вращения педалей составляла 60 об./мин, а мощность нагрузки возрастала на 25 Вт последовательно на каждой ступени.
На каждом уровне мощности регистрировалась частота сердечных сокращений (ЧСС). Для определения биохимических и гематологических показателей забор проб крови осуществлялся из пальца до и после выполнения задания [3]. При проведении клинико-лабораторных исследований использовалась следующая аппаратура: анализатор лактата BIOSEN (EKF, Германия), гематологические анализаторы Sysmex XT-2000i, (Sysmex, Япония) и QBC Autoread (Becton Dicinson, США), а также анализатор PICCOLO Xpress (ABAXIS, США) и фотометр РМ 2111.
Исследования проведены с участием квалифицированных спортсменов, которые специализировались в одном из циклических видов спорта: плавании, гребле, биатлоне, лыжных гонках. Всего в исследованиях приняли участие 426 лиц мужского пола (плавание - 146, гребля - 58, биатлон - 124, лыжные гонки - 98 испытуемых). Средний возраст спортсменов: 20,13 ± 3,16 года, квалификация - от кандидата в мастера спорта до мастера спорта международного класса.
Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью описательной статистики и сравнительного анализа выборок. Целью факторного анализа было сокращение числа переменных (редукция данных), а также определение структуры взаимосвязей между переменными.
Результаты исследования и их обсуждение
Из большого набора показателей, которые были получены при анализе биоэнергетического обеспечения мышечной деятельности, в настоящем исследовании рассматриваются 14 основных показателей. Они по-разному связаны с проявлением работоспособности в рассматриваемых циклических видах спорта.
Таким образом, в данном исследовании анализировались:
- морфологические данные (длина и масса тела);
- максимальная мощность работы в ступенчатом тесте
(^тах);
- максимальный пульс (ЧСС) на последней ступени теста;
- метаболиты энергообеспечения включали концентрацию лактата в конце работы (La), мочевину, глюкозу и триглицериды;
- из энзиматических показателей определяли концентрацию креатинфосфокиназы (КФК), аспартатамино-трансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ);
- гематологические показатели (гематокрит, лейкоциты и гемоглобин).
Характер взаимосвязей между рассматриваемыми параметрами в реальных условиях мышечной деятельности бывает очень сложным. Однако, применяя адекватный метод факторного анализа, выделяется меньшее число скрытых общих факторов, которые не только сокращают размерность исходной матрицы, но также служат целям классификации рассматриваемого явления. Для корректного проведения факторного анализа выбираемые параметры не должны сильно коррелировать друг с другом и не вытекать один из другого. Данные условия учитывались при составлении матрицы перечисленных выше данных.
При проведении процедуры факторного анализа также подчеркивается, что выделяемые в процессе вычислений факторы носят гипотетический характер, однако их общность выражается в том, что они в большей или меньшей степени влияют на все параметры, по которым оценивается их взаимосвязь [1, 2].
В таблице 1 приведены статистические характеристики перечисленных выше показателей для представленных циклических видов спорта.
Таблица 1
Средние значения и стандартное отклонение показателей
Показатель 1. Длина тела (см) 2. Масса (кг) 3. W max (кгм/мин) 4. ЧССтах (уд./мин) 5. La (ммол/л) 6. Мочевина (ммоль/л) 7. Глюкоза (ммоль/л)
Плавание 186,8 ± 6,1 78,1 ± 8,7 1485±216 174,4 ± 13 9,1 ± 3,3 5,2 ± 1,3 5,8 ± 1,3
Гребля 189,9 ± 6,4 88,3 ± 10,2 1754 ± 309 172 ± 14 7,7 ± 2,5 4,9 ± 1,2 5,1 ± 0,9
Биатлон 178,7 ± 5,4 73,4 ± 5,0 1802 ± 346 182 ± 11 9,0 ± 2,5 5,0 ± 1,1 5,1 ± 1,1
Лыжи 179,1 ± 5,2 73,5 ± 5,2 1791± 265 175 ± 11 7,1 ± 2,4 4,7 ± 1,2 5,3 ± 1,1
Таблица 1 (продолжение)
Средние значения и стандартное отклонение показателей
Показатель 8. Триглицериды (ммоль/л) 9. КФК (Ед/л) 10. АСТ (Ед/л) 11. АЛТ (Ед/л) 12. Гематокрит (%) 13. Лейкоциты (109/л) 14. Гемоглобин (г/л)
Плавание 1,1 ± 0,56 227± 122 27,0 ± 10,9 22,4 ± 11,5 48,0 ± 4,1 9,9 ± 1,9 157,4 ± 9,7
Гребля 1,00 ± 0,41 181 ± 98 28,2 ± 5,7 24,2 ± 8,6 48,1 ± 2,9 10,4 ± 2,6 157,7 ± 10,3
Биатлон 0,85 ± 0,39 248±217 28,5 ± 10,8 23,5 ± 10,9 46,7 ± 2,9 10,2 ± 2,7 164,4 ± 10,4
Лыжи 0,84 ± 0,54 219± 166 38,4 ± 18,9 34,1 ± 23 44,8 ± 3,4 10,2 ± 2,5 168,9 ± 12,9
Сравнение приведенных в таблице данных показывает, что наибольшая длина тела в среднем у спортсменов, специализирующихся в гребле и плавании, тогда как масса тела достоверно выше у гребцов по сравнению со спортсменами других циклических видов спорта. Что касается максимальной мощности работы при выполнении теста со ступенчато возрастающей нагрузкой, то здесь более высокие результаты у биатлонистов и лыжников, осо-
бенно если этот показатель соотносить с единицей массы тела. У них же отмечен и более высокий пульс в момент окончания работы.
Сравнение показателей метаболитов энергообеспечения показало, что анаэробный метаболизм в ответ на выполняемую нагрузку в большей степени выражен у биатлонистов и пловцов. Концентрация мочевины, отражающая динамику белкового метаболизма, у всех спортсме-
нов в оцениваемых условиях не достоверно отличается от показателей нормы (2,4-6,5 ммоль/л). Динамика концентрации глюкозы в конце работы, по сравнению с исходным уровнем, наиболее выражена у пловцов. Но и этот показатель в среднем не выходит за пределы нормы, референтные значения которого составляют 4,1-5,9 ммоль/л. Что касается динамики липидного обмена, то концентрация триглицеридов в крови более высокая у спортсменов в гребле и плавании. Следует отметить, что у всех испытуемых эти показатели находились у нижней границы нормы.
Из энзиматических показателей наибольшая изменчивость присуща данным по КФК, коэффициент вариации здесь достигает в среднем по группе у биатлонистов 87%, а размах колебаний индивидуальных показателей составляет от 50 до 1500 Ед/л при показателях нормы 150-800 Ед/л. Такой характер вариаций обусловлен тем, что на данный параметр оказывает влияние множество факторов как эндогенного, так и экзогенного характера.
Меньшая вариативность отмечается в концентрации таких ферментов, как аспартатаминотрансфераза и ала-нинаминотрансфераза (АСТ и АЛТ), которые обусловлены функциональным состоянием как миокарда, так и печени. Для этих показателей коэффициент вариации в анализируемых видах спорта колеблется от 20 до 50%. У обследованных спортсменов средние величины АЛТ находятся у нижней границы нормы, а АСТ - у верхней границы нормы. Наиболее высокие данные выявлены у лыжников-гонщиков.
Из гематологических показателей отличия не достоверны в показателях гематокрита и концентрации лейкоцитов в крови у испытуемых разных видов спорта. Эти
показатели находились в пределах нормы, но показатели лейкоцитов близки к верхней границе (4,0-10,0* 109/л). Что касается концентрации гемоглобина, то достоверно более высокие показатели обнаружены у биатлонистов и лыжников-гонщиков, что обусловлено характером этих видов спорта с большим акцентом в тренировке на развитие аэробной производительности.
Таким образом, особенности структуры работоспособности у представителей разных циклических видов спорта дают довольно пеструю картину вариативности рассмотренных показателей, характерных для теста с предельной физической нагрузкой. Основной задачей данного исследования было выявление скрытых обобщенных факторов, которые в общем виде характеризуют функциональные системы организма спортсменов. Для этой цели был проведен факторный анализ главных компонент, причем оптимальная структура была получена в результате вращения осей методом варимакс. При расчетах был применен нормализованный вариант, учитывая различную размерность показателей.
Количество анализируемых факторов определялось путем использования так называемого «критерия каменистой осыпи». Он показывает динамику снижения остаточной дисперсии при последовательном включении в расчет анализируемых факторов. В результате для всех рассматриваемых видов спорта было решено анализировать по два обобщенных фактора, которые в наибольшей степени уменьшали остаточную дисперсию набора показателей.
В таблице 2 даны величины доли общей дисперсии, а также факторные нагрузки тех показателей, которые в наибольшей степени характеризовали первый из выделенных факторов.
Таблица 2
Доля общей дисперсии и факторные нагрузки по первому фактору
Вид спорта Процент общей дисперсии Нагрузки показателей по первому фактору
Плавание 35,6 Длина (0,98) Масса (0,78) Лейкоциты (-0,95) Мочевина (-0,86) ЧССтах (-0,78)
Гребля 35,9 Гемоглобин (0,95) Lamax (0,85) ЧССmax (0,81) Лейкоциты (0,76) Гематокрит (0,74)
Биатлон 17,4 КФК (-0,64) АСТ (-0,61) Гематокрит (0,62) ЧССтах (0,61) Wmax (0,60)
Лыжные гонки 29,2 Гематокрит (0,83) Лейкоциты (0,79) ЧССтах (0,79) Масса (0,79) Длина (0,69)
В группе пловцов доля 1-го фактора составила 35,6% общей дисперсии, а наибольшие веса - у морфологических (длина и масса тела), гематологических показателей, а также пульса при максимальной нагрузке. Следует отметить, что последние три показателя имеют отрицательные факторные нагрузки. Известно, что для этого вида спорта определяющими являются гидродинамические характеристики, определяемые морфологией тела. Большое значение также имеет экономичность расхода энергии в условии специфической внешней среды. В группе гребцов в 1-м факторе (35,9% общей дисперсии) наибольшие нагрузки имели гематологические показатели, а также концентрация лактата и пульсовые показатели. Очевидно, этот набор обусловлен спецификой работы в гребле, которая требует предельного напряжения как аэробных,
так и анаэробных функций организма. У биатлонистов в 1-м факторе наибольшие факторные нагрузки получили два ферментативных показателя (КФК и АСТ), а также показатели гематокрита и ЧСС. Структуру этого фактора, определяющего 17,4% общей дисперсии, можно связать в первую очередь с ферментативным обеспечением при выполнении напряженной мышечной деятельности. У лыжников-гонщиков в 1-м факторе, который определяет 29,2% общей дисперсии, помимо гематологических, большие нагрузки имеют морфологические показатели, особенно масса тела. Такой набор выделенных показателей обусловлен, очевидно, спецификой мышечной деятельности в данном виде спорта с преимущественным проявлением такого физического качества, как выносливость.
В таблице 3 представлена доля общей дисперсии, а также факторные нагрузки тех показателей, которые в наибольшей степени характеризовали второй из выделенных обобщенных факторов.
Таблица 3
Доля общей дисперсии и факторные нагрузки по второму фактору
Вид спорта Процент общей дисперсии Нагрузки показателей по второму фактору
Плавание 24,1 АСТ (0,96) Глюкоза (0,80) КФК (0,74) Триглицериды (0,62)
Гребля 31,4 Масса (0,98) КФК (0,92) АСТ (0,89) АЛТ (0,74)
Биатлон 16,0 Длина (-0,72) Масса (-0,70) АСТ (0,60) АЛТ (0,60)
Лыжные гонки 24,1 Wmax (0,87) КФК (0,87) АСТ (0,83) АЛТ (0,79)
В группе пловцов во 2-м факторе (24,1% общей дисперсии) наибольшие факторные веса имели показатели ферментативной активности, углеводного и липидного метаболизма, что актуально для выполнения мышечных нагрузок в условиях водной среды. В группе гребцов во 2-м факторе (31,4% общей дисперсии) наряду с ферментативными показателями высокую факторную нагрузку имеет масса тела спортсменов. Для биатлонистов во 2-м факторе (16,0% общей дисперсии) наибольшие фактор-
ные нагрузки выявились для морфологических показателей, а также для двух рассмотренных трансаминаз (АСТ и АЛТ), уровень которых отражает адекватность реакции организма при выполнении физических нагрузок. В лыжных гонках 2-й фактор отражал 24,1% общей дисперсии, а наибольшие нагрузки здесь у показателя максимальной мощности работы при выполнении ступенчатого теста, а также у трех показателей энзиматической активности.
Заключение
Выявление особенностей структуры физической работоспособности может служить основой рационального построения подготовки спортсменов. Анализ факторных нагрузок представленных показателей позволяет учитывать как специфику вида спорта, так и степень влияния различных факторов, определяющих уровень спортивных достижений. Анализ факторной структуры работоспособности дает возможность анализировать информацию о состоянии спортсмена в обобщенной форме. При сравнении результатов факторного анализа работоспособности у спортсменов разных видов спорта выделяются
характерные черты в ее структуре. Набор выделяемых параметров в целом отражает особенности каждого из рассмотренных видов спорта. Их различие проявляется в характере взаимодействия с внешней средой, величине и интенсивности тренировочных нагрузок.
В целом при адаптации к специфической мышечной деятельности формируются функциональные системы, которые различаются особой архитектоникой энергообеспечения. Долговременная адаптация в процессе многолетних тренировок обеспечивает прогресс специфической деятельности в избранном виде спорта.
Литература
1. Боровиков В.П., Боровиков И.П. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. - М.: «Филин», 1998. - 608 с.
2. Tanaka, J.S., Huba, G.J. A general coefficient of determination for covariance structure models under arbitrary GLS estimation // British J. of Mathematical and Statistical Psychology, 42. - 1989. - Pp. 233-239.
3. Рыбина, И.Л. Биохимические аспекты оценки адаптации организма высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта к напряженным физическим нагрузкам: дисс. ... д-ра биол. наук. - М., 2016. - 283 с.
4. Ширковец, ЕА, Рыбина, ИЛ. Вариативность клинико-лабораторных маркеров адаптации организма спортсменов высокой квалификации к тренировочным нагрузкам // Вестник спортивной науки. - 2018. - № 2. - С. 21-25.
5. Ширковец, Е.А., Рыбина, И.Л. Комплексный анализ метаболитов энергообеспечения и эргометрических данных при стандартном тестировании пловцов высокой квалификации // Вестник спортивной науки. - 2019. -№ 1. - С. 26-31.
References
1. Borovikov, V.P. and Borovikov, I.P. (1998), Statistical analysis and data processing in Windows environment, Moscow: "Filin", 608 p.
2. Tanaka, J.S. and Huba, G.J. (1989), A general coefficient of determination for covariance structure models under arbitrary GLS estimation, British J. of Mathematical and Statistical Psychology, 42, pp. 233-239.
3. Rybina, I.L. (2016), Biochemical aspects of assessment of adaptation of organism in highly skilled athletes of cyclic kinds of sports to intense physical loads: Diss. Dr. Biol. Sciences, Moscow, 283 p.
4. Shirkovets, E.A. and Rybina, I.L. (2018), Variability of clinical and laboratory markers of adaptation of highly qualified athletes to training loads, Vestnik sportivnoy nauki, no. 2, pp. 21-25.
5. Shirkovets, E.A. and Rybina, I.L. (2019), Complex analysis of metabolites of energy supply and ergometric data at standard testing of high qualification swimmers, Vestnik sportivnoy nauki, no. 1, pp. 26-31.
