CC BY
45Вплив додаткового опору повітряному потоку на параметри функціонування системи зовнішнього дихання кваліфікованих веслярів
Гречуха С.В., Безкопильний О.О., Коваленко С. О.
Черкаський національний університет імені Б. Хмельницького
Анотації:
Показано вплив додаткового опору повітряному потоку на особливості функціонування системи зовнішнього дихання спортсменів. В експерименті приймали участь 12 спортсменів 17-25 років. Всі спортсмени є кандидатами або майстрами спорту. Стаж занять спортсменів складав 4-12 років. Тести проводились у підготовчий період річного циклу тренування. Представлено динаміку змін швидкості повітряного потоку, вентиляції легенів у спокої та при дозованому фізичному навантаженні. Більш ефективним для розвитку функціональних можливостей дихальних м'язів у спортсменів можна вважати застосування додаткового опору на видиху.
Ключові слова:
додаткові тренувальні впливи, опір диханню, веслування.
Гречуха С.В., Безкопыльный О.О., Коваленко С.А. Влияние дополнительного сопротивления воздушному потоку на параметры функционирования системы внешнего дыхания квалифицированных гребцов. Показано влияние дополнительного сопротивления воздушному потоку на особенности функционирования системы внешнего дыхания спортсменов. В эксперименте принимали участие 12 спортсменов 17-25 лет. Все спортсмены являются кандидатами или мастерами спорта. Стаж занятий спортсменов составлял 4-12 лет. Тесты проводились в подготовительный период годового цикла тренировки. Представлено динамику изменений скорости воздушного потока, вентиляции легких в покое и при дозированной физической нагрузке. Более эффективным для развития функциональных возможностей дыхательных мышц у спортсменов можно считать применение дополнительного сопротивления на выдохе.
дополнительные тренировочные воздействия, сопротивление дыханию, гребля.
Grechuha S.V., Bezkopylny O.O., Kovalenko S.O. The effect of additional resistance of air row on the functioning parameters of the highly qualified rowers’ outer respiration. Insi uence of additional resistance the current of air is rotined on the feature of functioning of the system of the external breathing of sportsmen. In experiment 12 sportsmen took part 17-25 years. All sportsmen are candidates or sport masters. Experience of employments of sportsmen made 4-12 years. Tests were conducted in a preparatory period of annual cycle of training. The dynamics of changes speed of current of air is presented, ventilations of lights at peace and at the dosed physical loading. More effective for development of functional possibilities of respiratory muscles for sportsmen it is possible to count application of additional resistance on exhalation.
additional training resistance, rowing.
effects, respiration
Вступ.
Останніми роками стає більш важливою проблема створення в процесі тренувань умов для підвищення ефективності роботи. Тому найбільш актуальними завданнями є виявлення додаткових впливів на тренувальний процес та результативність змагальної діяльності. Вирішення цих питань може вдосконалити підготовку спортсменів високої кваліфікації [8]. Основними системами організму, що лімітують працездатність веслярів є серцево-судинна система та система зовнішнього дихання [5]. Дихання під час веслування прив’язано до біомеханіки рухів з чіткою регламентацією стосовно вдиху і видиху [4].
Під час веслування дихальні м’язи виконують подвійну функцію: допомагають в генерації сили, тобто за рахунок пульмомускулярного рефлексу можуть впливати на потужність проводки, та є виконавчим елементом для контролю вентиляції легень [9].
Сила інспіраторних та експіраторних дихальних м’язів є важливим компонентом можливостей зовнішнього дихання, котрий впливає на працездатність спортсменів. Дихальні м’язи в умовах спортивної діяльності втомлюються і відносне полегшення їх роботи досить суттєво впливає на працездатність. Втома наступає в звичайних режимах діяльності при спортивних навантаженнях і швидше в гіпоксичних умовах, а також при високому рівні легеневої вентиляції призводить до підвищення енергетичної вартості їх роботи [6].
В зв’язку з цим важливого значення набуває спеціально спрямоване тренування дихальних м’язів, яке збільшує їх витривалість та знижує кількість енергії для забезпечення такого ж рівня легеневої вентиляції. Тренування дихальних м’язів є одним із засобів спрямованих на реалізацію резервів дихальної системи [7].
© Гречуха С.В., Безкопильний О.О., Коваленко С.О., 2010
В спеціальній літературі для веслярів рекомендують використовувати такі вправи: максимально глибокі вдихи і видихи і вдихи з опором [2, 4]. Застосування додаткового опору вдиху перед початком і під час тренувального заняття має позитивний вплив на функціональні можливості кваліфікованих веслярів [1, 3].
Втім практично не досліджено порівняння ефективності використання вправ з опором на видиху, вдиху, повному опорі диханню, хоча основна робота у веслуванні відбувається саме на видиху під час скорочення м’язів грудної клітки. Не з’ясовані найбільш ефективні величини опору диханню, тривалості подібних впливів на різних рівнях потужності роботи.
Робота виконана згідно держбюджетної теми МОН України „Індивідуальні особливості реакцій систем організму здорових людей на різноманітні навантаження” (№ держреєстрації 0109Ш02549) та у відповідності до зведених планів науково-дослідної роботи Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького в 2007-2010 рр.
Мета, завдання роботи, матеріал і методи.
Мета роботи: вивчити вплив додаткового опору повітряному потоку на вдиху, видиху, вдиху-видиху на параметри роботи системи зовнішнього дихання кваліфікованих веслярів.
Організація та методика дослідження. Виміри здійснювали на 12 веслярах академічного веслування, веслування на байдарках і каное 17-25 років спортивної кваліфікації від кандидата до майстра спорту України. Стаж занять веслуванням складав від 4 до 12 років. Тести проводили у підготовчий період річного циклу тренування. При цьому дотримувались вимог біомедичної етики. Досліджували параметри зовнішнього дихання за допомогою комп’ютерного спірографа Спіроком (НТЦ „ХАІ-медика”, Харків,
Україна). Спочатку здійснювали запис пневмограм у спокої сидячі, а потім у цьому ж положенні при опорі вдиху (І), видиху (ІІ) та повному опорі диханню (ІІІ) величиною 25 см вод. ст./л*с-1. Опір створювали каліброваними втулками. Повторювали записи за цих же умов і при виконанні дозованого навантаження на велоергометрі (TX-1, HKS, Німеччина) потужністю 1 Вт/кг ваги тіла.
Розраховували показники дихального об’єму (ДО), частоти дихання (ЧД), хвилинного об’єму дихання (ХОД), відношення тривалості вдиху до тривалості видиху (Вд/Вид) за допомогою програми Spirocom Standard (НТЦ „ХАІ-медика”, Харків, Україна). Динамічні показники дихання перераховували до стандарту BTPS.
Максимальну швидкість повітряного потоку на вдиху (V ) та видиху (V ) оцінювали за ходом кривої швидкості для кожного вимірювання (рис. 1).
Далі визначали час максимуму швидкості повітряного потоку на вдиху чи видиху, час досягнення 25%, 50% та 75% цієї величини. У кожній чверті розраховували прискорення повітряного потоку та виділяли максимальне прискорення на вдиху (А ) та видиху (А ). Оцінювали у який період спостерігалось максимальне прискорення (1, 2, 3 чи 4-й).
Статистичний аналіз експериментальних даних здійснювали у електронних таблицях Excel з визначенням вірогідності відмінностей за t-критерієм Ст’юдента.
Результати дослідження.
Основні показники функціонування системи зовнішнього дихання у веслярів в умовах спокою складали наступні значення: ЧД - 14,17±2,15 циклів/хв, ДО -1,97±0,40 л, Вд/Вид - 0,84, ХОД - 20,35±2,02 л/хв (табл. 1). Такі дані узгоджуються з наведеними у літературі [6]. Спостерігається активація діяльності респіраторної системи, що пояснюється певним психоемоційним напруженням перед виконанням вимірювань. Максимальна швидкість повітряного потоку на вдиху майже дорівнювала значенням цього показника на видиху. Втім Авд було меншим та відбувалось пізніше ніж Авид, що можна пояснити активним виконанням вдиху за рахунок м’ язових зусиль та пасивним - видиху.
При додатковому опорі диханню спостерігались
значущі зміни співвідношення різних фаз дихання. Логічно, при опорі вдиху збільшувався час експірації, а видиху - інспірації. Вельми важливим є те, що при повному додатковому опорі диханню та при опорі вдиху значуще знижується ХОК відповідно на 37,7% та 32,2%. Такі зрушення можуть приводити до гіпоксич-них станів у цих умовах чи напруженню інших ланок киснево-транспортної системи. Разом із цим при опорі видиху ХОД підтримується на тому ж рівні, що і при вільному диханні.
Також суттєво змінювались швидкість та прискорення повітряного потоку у різних фазах дихання. Увд значуще зменшувалась при І та ІІІ впливах та збільшувалась при ІІ навантаженні. При цьому Авд вірогідно зменшувалось при опорі на вдиху на 53,5% та збільшувалось на 163% при опорі на видиху.
Таким чином швидкісно-силові характеристики ін-спіраторних м’язів у найбільшій мірі можна розвивати при додатковому опорі не вдиху, а видиху.
Швидкість повітряного потоку на видиху достовірно зменшувалась при ІІ (на 37,8%) та особливо ІІІ ( на 51%) навантаженнях. Разом з цим якщо Авид при повному опорі диханню зменшується на 42,5%, то при опорі видиху навпаки збільшується на 80,1%.
Отже у стані спокою найбільш доцільне застосування для тренування дихальних м’язів у веслярів додаткового опору на видиху, що має суттєві переваги перед іншими впливами: відсутність зниження вентиляції легенів, суттєві навантаження не тільки на експіраторні, але і інспіраторні м’язи.
Виконання дозованого фізичного навантаження приводило до значущого збільшення ХОД до 30,73±2,47 л/ хв, збільшення максимальної швидкості, прискорення потоку повітря на вдиху, більш швидкому включенні експіраторних м’язів. Разом із цим зміни на видиху були не значними у порівнянні зі спокоєм і спостерігалось тільки збільшення Увид, що свідчить про пасивне проходження цієї фази дихального циклу.
Знову ж, як у спокої сидячи, І та І ІІ впливи приводили до значущого падіння ХОК (табл. 1). Разом з цим при додатковому опорі видиху за умов виконання фізичного навантаження відбувалось вірогідне збільшення цього показника. Відмічені зміни співвідношення фаз дихання
Таблиця 1
Показники функціонування респіраторної системи при додатковому опорі диханню 25 см вод ст/л*с
Показники Фон Умови опору диханню
вдиху видиху повне
Спокій, сидячи
ЧД, цикл/хв 14,17±2,15 12,61±2,65 11,56±2,38 10,43±2,37
ДО, л 1,97±0,40 1,85±0,44 2,59±0,32 1,97±0,36
ХОД, л/хв 20,35±2,02 14,01±1,30* 22,95±2,88 12,67±1,27*
Відношення 0,84±0,10 1,84±0,17* 0,47±0,06* 0,97±0,06
V , л/с вд 1,10±0,11 0,46±0,05* 1,90±0,33* 0,54±0,05*
А , л/с2 вд 3,57±0,63 1,66±0,21* 9,39±2,42* 2,73±0,49
Тмакс вд 1,92±0,23 1,17±0,11* 1,75±0,18 1,25±0,13*
V , л/с вид 0,98±0,09 1,00±0,09 0,61±0,06* 0,48±0,04*
А , л/с2 вид 5,83±1,31 5,29±1,19 10,50±2,49* 3,35±0,70*
Тмакс вид 1,22±0,22 1,64±0,28 1,00±0,00 1,09±0,09
Фізична робота, 1 Вт/кг
ЧД, цикл/хв 13,44±1,73 11,57±1,90 13,08±2,23 10,12±1,75
ДО, л 2,65±0,37 2,39±0,28 3,65±0,51* 2,73±0,42
ХОД, л/хв 30,73±2,47# 23,12±1,64* 38,25±3,47* 22,08±1,01*
Відношення 1,04±0,22 2,35±0,24* 0,41±0,03* 1,09±0,08
V , л/с вд 1,54±0,15# 0,69±0,06* 3,56±0,39* 0,91±0,07*
А , л/с2 вд 6,38±0,98# 4,69±0,89 18,36±2,79* 6,34±0,45
Тмакс вд 1,25±0,13# 1,00±0,00 1,92±0,19* 1,10±0,10
V , л/с вид 1,36±0,08# 1,85±0,15* 0,98±0,08* 0,88±0,04*
А , л/с2 вид 7,70±1,42 11,38±1,44* 14,07±3,03* 5,11±0,51*
Тмакс вид 1,20±0,13 1,64±0,15* 1,08±0,08 1,00±0,01
Примітка. # - р<0,05 між фоновими показниками у спокої та при фізичному навантаженні; * - р<0,05 у порівнянні з фоном.
при експериментальних впливах поглиблювались у більшій мірі для ІІ впливу. V при опорах змінювалась подібно до стану спокою, але її зниження було меншим для І та ІІІ навантажень, а збільшення більш амплітудним для ІІ (відповідно 72,4% та 131,2%). Також потенціювалось збільшення Авд при додатковому опорі видиху (відповідно 163% та 187,8%).
Увид та Авид при додатковому опорі вдиху за умов виконання фізичного навантаження вірогідно підвищувались, що свідчить про активне виконання видиху з участю експіраторних м’язів. При повному опорі дихання пригнічення максимальної швидкості та прискорення відбувалось у меншому ступені ніж у спокої сидячи. При опорі видиху закономірності характерні у спокої зберігались.
Таким чином і при дозованому фізичному навантаженні потужністю 1 Вт/кг ваги тіла більш ефективним для розвитку функціональних можливостей дихальних м’язів можна вважати застосування додаткового опору на видиху 25 см вод. ст./л*с-1.
Висновки.
1. При повному додатковому опорі диханню та при опорі вдиху як у спокої так і при дозованому фізичному навантаженні значуще знижується хвилинний об’єм дихання, що може приводити до гіпоксичних станів у цих умовах чи напруженню інших ланок киснево-транспортної системи. При опорі видиху легенева вентиляція підтримується на тому ж рівні, що і при вільному диханні за умов спокою, а при фізичному навантаженні збільшується.
2. Максимальна швидкість та прискорення повітряного потоку на вдиху при використанні додаткового опору видиху зростала у порівнянні із фоном у спокої і у більшій мірі при дозованому фізичному навантаженні. При додатковому опорі вдиху та повному опорі ці показники зменшувались чи не змінювались при фізичному навантаженні.
3. Максимальна швидкість повітряного потоку на видиху зростала при опорі вдиху за умов фізичного навантаження та не змінювалась чи знижувалась у
інших умовах. Максимальне прискорення повітряного потоку на видиху знижувалось при повному опорі, збільшувалось при опорі вдиху за умов фізичного навантаження та у найбільшій мірі при додатковому опорі видиху.
4. Як у спокої так і при дозованому фізичному навантаженні потужністю 1 Вт/кг ваги тіла більш ефективним для розвитку функціональних можливостей дихальних м’язів можна вважати застосування додаткового опору на видиху 25 см вод. ст./л*с-1.
Перспективи подальших досліджень у даному напрямку полягають у розробці комплексів дихальних вправ із додатковим опором видиху та застосуванні і перевірці їх ефективності у тренуванні кваліфікованих веслярів.
Література
1. Виноградов В.Е. Влияние специальных физических упражнений стимулирующего типа на реакцию кардиореспираторной системы при повторном выполнении нагрузок высококвалифицированными гребцами / В.Е. Виноградов // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту. - 2004.
- № 11. - С. 89-99.
2. Виноградов В. Специально направленная тренировка дыхательных мышц как средство повышения реализации функциональных возможностей квалифицированных спортсменов / В. Виноградов, Т. Томяк // Наука в олимпийском спорте. - 2004. - № 1. - С. 51-55.
3. Виноградов В.Е. Эффективность применения специальных вне-тренировочных средств в процессе развития специальной выносливости у спортсменов многоместного экипажа в академической гребле / В.Е. Виноградов // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного. виховання і спорту. - 2007. - № 5.
- С. 90-98.
4. Гребной спорт: учебник [для институтов физической культуры]. / Под ред. А.К. Чупруна. - М.: Физкультура и спорт, 1987. - 238 с.
5. Мищенко В.С. Функциональные возможности спортсменов / Мищенко В.С. - К.: Здоровье, 1990. - 200 с.
6. Мищенко В.С. Реактивные свойства кардиореспираторной системы как отражения адаптации к напряженной физической тренировке в спорте / В.С. Мищенко, Е.Н. Лысенко, В.Е. Виноградов.
- К.: Науковий світ, 2007. - 351 с.
7. Сенин И.П. Имитационные методики физической культуры: авто-реф. дисс. на соискание уч. степени д-ра пед. наук: спец. 13.00.04 „Теор. и метод. физ. восп., спорт. тренировки, оздоров. и адапт. физ. культ.” / И.П. Сенин. - Минск, 2006. - 41 с.
8. Шкребтій Ю.М. Управління тренувальними і змагальними навантаженнями спортсменів високого класу в умовах інтенсифікації тренувального процесу підготовки: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра наук з фіз. виховання і спорту: спец. 24.00.01 „ Олімпійський і професійний спорт” / Ю.М. Шкребтій. - К., 2006.
- 40 с.
9. Pulmonary mechanics and entrainment of respiration and stroke rate during rowing / JM Steinacker [et al] // Int J Sports Med. - 1993. V.14, Suppl 1. - P. 15-19.
Надійшла до редакції 06.02.2010р. Гречуха Сергій Васильович Безкопильний Олександр Олександрович Коваленко Станіслав Олександрович sg1050@ukr.net
