CC BY
19
УДК 796.6:612.01 ББК 75.721.7 В 64
Кагазежева Нурьят Хазерталевна
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры биомеханики и медико-биологических дисциплин института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593976, e-mail:k.nuriat@mail.ru Коломийцева Наталья Сергеевна
Кандидат педагогических наук, доцент, зав. кафедрой биомеханики и медико-биологических дисциплин института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593976, e-mail: kolombd@mail.ru Манько Иван Николаевич
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры биомеханики и медико-биологических дисциплин института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593976, e-mail: mbdagu@mail.ru Доронина Наталья Васильевна
Доцент, кандидат педагогических наук, доцент кафедры биомеханики и медико-биологических дисциплин института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593976, e-mail: doronina.14@mail.ru
Возможности совершенствования системы подготовки велосипедистов различной квалификации на основе анализа динамики работоспособности и показателей адаптации организма к упражнениям на выносливость
(Рецензирована)
Аннотация. Данные кардиореспираторной системы являются своего рода интегральным показателем состояния организма. Частота сердечных сокращений тесно связаны со сложными физиологическими изменениями, которые происходят в ответ на регулярные физические упражнения. В связи с этим была изучена работоспособность спортсменов в лабораторных условиях по показателям энергозатрат, КПД (коэффициент полезного действия), ПК (потребления кислорода) и работы сердечно-сосудистой системы во время нагрузки и в период восстановления. Авторами предполагалось, что если спортсменам задать работу одинаковой интенсивности, ее продолжительность будет объективным критерием выносливости.
Ключевые слова: велосипедный спорт, кардиореспираторная система, работоспособность спортсменов, велотренажеры, квалификация велосипедистов.
Kagazezheva Nuryat Khazertalevna
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Department of Biomechanics and Biomedical Disciplines of Institute of Physical Training and Judo, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593976, email: k.nuriat@mail.ru
Kolomiytseva Natalya Sergeevna
Candidate of Pedagogy, Associate Professor, Head of Department of Biomechanics and Biomedical Disciplines of Institute of Physical Training and Judo, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593976, e-mail: ko-lombd@mail.ru
Manko Ivan Nikolaevich
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Department of Biomechanics and Biomedical Disciplines of Institute of Physical Training and Judo, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593976, email: mbdagu@mail.ru
Doronina Natalya Vasilyevna
Associate Professor, Candidate of Pedagogy, Associate Professor of Department of Biomechanics and Biomedical Disciplines of Institute of Physical Training and Judo, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593976, e-mail: doronina.14@mail.ru
Possibilities to improve a system of training cyclists of various qualifications based on the analysis of dynamics of working capacity and indicators of adaptation of an organism to exercises on endurance
Abstract. Data on a cardiorespiratory system are some kind of integrated indicator of a condition of an organism. Heart rate is closely connected with complex physiological changes which happen in response to regular physical exercises. In this regard we studied the working capacity of athletes in vitro by using indicators of energy consumption, the efficiency coefficient, oxygen consumption and work of a cardiovascular system during loading and during restoration. Authors suggest that if work of identical intensity is set to athletes, its duration will be objective criterion of en-
durance.
Keywords: bicycle sport, cardiorespiratory system, working capacity of athletes, exercise bikes, qualification of cyclists.
Анализ состояния велосипедного спорта в мире показал тенденцию непрерывного роста спортивных результатов и квалификации велосипедистов. Устойчивый рост спортивных достижений свидетельствует о скрытых функциональных резервах человеческого организма. Тем не менее, скрытые возможности организма могут проявиться только в результате научно обоснованной системы подготовки спортсменов. В будущем спортивные достижения могут зависеть от того, насколько эффективно будут определены пути совершенствования спортивных тренировок. Необходимым условием для эффективного управления подготовки спортсменов является соответствие программ учебно-тренировочных воздействий на функциональные возможности организма [1, 2].
Дальнейший рост спортивных результатов должен быть основан на поиске новых инновационных средств и методов обучения, повышающих эффективность тренировочного процесса [3, 4]. В условиях жесткой конкуренции в велосипедном спорте совершенствование системы подготовки элитных спортсменов высокого класса является очень актуальным. Современная концепция подготовки спортсменов к соревнованиям на основе общих закономерностей адаптации отдельных органов и систем организма и организма в целом исчерпала свой потенциал [5].
Организация исследования
В эксперименте приняли участие 8 спортсменов, занимающихся велоспортом различной квалификации: от I-II разрядов до мастеров спорта.
В результате эксперимента, куда входило наблюдение и предварительное тестирование, спортсмены были разделены на 3 группы. Таким образом, велосипедисты распределены условно на 1 - сильную, 2 - среднюю и 3 - слабую группы. Испытуемым в эксперименте дали нагрузку на велоэргометре с интенсивностью 60-65% и 80-85% по максимальной скорости. В результате выполнения вышеуказанных нагрузок определялись показатели энергозатрат по сердечно-сосудистой и дыхательной системам и зоны мощности работы в зависимости от работоспособности спортсменов-велосипедистов.
Исследование проводилось на базе лаборатории биомеханики института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета и Спортивной школы олимпийского резерва (СШОР) Республики Адыгея по велосипедному спорту и включало в себя 3 этапа:
- первый этап был направлен на изучение и анализ литературных источников, определение гипотезы и задач исследования, подбор испытуемых и базы исследования;
- второй этап заключался в проведении исследовательской части квалификационной работы; анализе полученных данных и их описании;
- на третьем этапе была осуществлена подготовка квалификационной работы в окончательном варианте.
Результаты исследования
Целью данной работы было изучение работоспособности спортсменов при выполнении мышечных нагрузок в лабораторных условиях по показателям энергозатрат, КПД (коэффициент полезного действия), потребления кислорода и сердечной деятельности во время нагрузки и в период восстановления.
Было обследовано 8 спортсменов-велосипедистов II и I разрядов, КМС (кандидатов в мастера спорта) и МС (мастеров спорта) в возрасте от 14 до 20 лет. Предполагалось, что если велосипедистам поставить задачу выполнения работы с одинаковой интенсивностью, то ее продолжительность будет объективным критерием выносливости. Во время выполнения работы с различной интенсивностью, по данным физиологических функций, обследуемые спортсмены были разделены на три группы: 1 - сильная, 2 - средняя, 3 - слабая.
Из анализа экспериментальных данных видно (табл. 1), что у большинства спортсменов-велосипедистов 1-ой группы при выполнении работы с интенсивностью 60% от максимальной скорости педалирования на велоэргометре запрос кислорода равен 2,5±0,12 л/мин.
Таблица 1
Энергетические показатели велосипедистов различной квалификации при нагрузках разной интенсивности
Показатели Группы Группы
1-ая группа М±т 2-ая группа М±т 3-ая группа М±т 1-ая группа М±т 2-ая группа М±т 3-ая группа М±т
мощность работы 60% интенсивности мощность работы 80% интенсивности
Кислородный запрос (л/мин) 2,5±0,12 2,5±0,13 4±0,03 4,1 4,1 4,3
Потребление кислорода (мл/кг) 39,5 46,0 52,0 55±0,71 52±0,70 49±0,98
Калорическая затрата (ккал/мин) 10,6±0,33 12,0±0,27 15±0,39 16,4±0,81 18,8±0,65 22±0,52
Аэробная емкость (%) 65-75 85-87 95-97 80-85 90-95 отказ от работы
Кислородная задолженность не выявлена не выявлена умеренная не выявлена умеренная значительная
Р <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05
В процессе выполнения данной работы используется 65-75% от максимальной аэробной емкости, это составляет калорическую затрату 10,6±0,33 ккал/мин или 0,17 и 0,27 ккал/мин на 1 кг. В конце работы у этой категории спортсменов накапливается кислородная задолженность, которая ликвидируется в первые 5 минут восстановления.
У второй группы кислородный запрос также равен 2,5±0,13 л/мин, но во время работы накапливается более чем 86% максимальной аэробной емкости, который делает расход калорий на 12,0±0,27 ккал/мин и о±1,0. При максимальной аэробной емкости 75-100% работы не могут длиться больше, чем полчаса. А при продолжительности работы больше, чем 15 минут, потребление кислорода в устойчивом состоянии всегда ниже максимального значения. В этих случаях полностью развиваются аэробные процессы, но они не исчерпывают все энергетические потребности организма, и ее большая часть удовлетворяется за счет анаэробных реакций.
Третья группа - самая слабая группа, у них во время нагрузки кислородный запрос достигает 4±0,03 л/мин и о ±0,2, и потребление кислорода не превышает 3,0-3,3 л/мин, то есть равняется максимальной аэробной емкости. Работы, связанные с потреблением кислорода в 3,0-3,5 л/мин, очень интенсивны и принадлежат к «очень тяжелой» категории. У них расход калорий составляет 15±0,39 ккал/мин, и кислородный долг этой группы небольшой. Однако они не могут продолжить работу, возможно, из-за слабой выносливости и кислородной недостаточности.
Установлено, что потребление кислорода на 1 кг массы тела у спортсменов первой группы в среднем составляет 39,5 мл/кг, 2-й группы - 46 мл/кг, 3-й группы - 52 мл/кг.
Итак, интенсивность работы 60% от максимальной скорости педалирования у спортсменов 1 группы находится в зоне умеренной мощности, для 2 группы - в зоне большой мощности и для 3 группы - в зоне субмаксимальной мощности.
При изучении особенностей энергетических характеристик с интенсивностью работы 80% было установлено, что приблизительно у всех спортсменов данных групп кислородный запрос примерно одинаков, что составляет от 4,1 до 4,3 л/мин. Но в третьей, менее выносливой, группе потребление энергии выше и достигает 22±0,52 ккал/мин. Специалисты считают, что при затрате энергии выше аэробных способностей (то есть больше, чем на 20 ккал/мин) работа является чрезмерно утомительной и может продлиться только в течение нескольких минут. У всех спортсменов в конце такой нагрузки потребление кислорода достигает максимума. Кроме того, потребление кислорода на 1 кг веса у более тренированных выше, а у средних составляет 55±0,71 мл/кг в 1 минуту, а у менее выносливых - 49±0,98 мл/кг в
1 минуту. По энергетическим показателям видно, что такая работа находится в зоне субмаксимальной мощности.
Сравнивая результаты исследований с применением различных видов лабораторных нагрузок, мы видим, что у спортсменов максимальное значение потребления кислорода достигается при равномерной работе с интенсивностью около 80%, если она длится в течение 45 минут. Такой результат проявляется при нагрузке с переменной мощностью и при равномерной работе с интенсивностью 60% с продолжительностью работы не менее 15 минут. Разность средних значений МПК (максимальное потребление кислорода) статистически достоверна. Определение МПК спортсменов было проведено в начале тренировочного цикла, а затем повторили через 6 месяцев. Сравнивая эти два определения МПК, были выявлены индивидуальные различия. С повышением уровня тренированности показатели уровня МПК либо остаются неизменными, или увеличиваются на 8-25%, или снижаются на 7-15%. Хотя рост тренированности не всегда сопровождается увеличением МПК, все же значительно возросла величина кислородного долга, что свидетельствует о более экономичной деятельности кардиореспираторной системы.
Анализ полученных данных показал, что максимальная величина кислородного долга в среднем у велосипедистов составляет 16,2 мл, а у наиболее выносливых - до 20 мл. Таким образом, следует отметить, что при выполнении различных видов лабораторных нагрузок на выносливость у спортсменов-велосипедистов не было обнаружено существенных различий в максимальном уровне кислорода. При проведении различных видов лабораторных нагрузок вентиляция легких увеличивается у велосипедистов в основном из-за глубины дыхания.
Анализ первых переходных процессов с учетом всех изученных функций и их взаимосвязи дает объективную информацию о функциональных изменениях организма во время работы различного характера и интенсивности. Результаты исследования, особенно при работе с интенсивностью 60% от максимальной, показывают, что у более выносливых спортсменов (группа 1) стабилизация взаимосвязанных функций происходит в сравнительно более экономном уровне медленнее, чем у остальных. Из литературных данных мы видим, что динамика показателей кардиореспираторной системы непосредственно в процессе нагрузки и последовательности развертывания физиологических функций находится в непосредственной взаимосвязи с характером и типом выполняемой работы. При ступенчато повышающихся нагрузках значения величины функции постепенно увеличиваются от начала к концу. При работе переменной мощности наблюдаются колебания показателей кардиореспираторной системы, то есть газообмена и частоты сердечных сокращений, и при этом изменяется емкость нагрузки соответствующим образом.
Моделирование нагрузок на выносливость в ранее проведенных исследованиях отдельных авторов позволяет изучить физиологические механизмы адаптации. Особенности адаптивных реакций организма в отдельных группах спортсменов наиболее ярко проявляются при выполнении работы интенсивностью 60% от максимальной.
Итак, из вышеизложенного видно, что существует три основных типа адаптации.
Первый тип - это когда врабатывание длится в среднем 8 минут. В первую очередь все переходные процессы, прежде всего, заканчиваются для сердечного ритма, а затем для частоты дыхания. Медленнее всего протекают переходные процессы вентиляции легких, а затем и в потреблении кислорода. Адаптация сердечной мышцы к работе осуществляется в основном за счет увеличения ударного объема сердца, что косвенно подтверждается размером кислородного импульса. В устойчивом состоянии существует относительно низкий, но стабильный уровень вентиляции легких (50-63 л/мин) и потребление кислорода (2,1-2,6 л/мин). При этом устанавливается более высокий процент потребления кислорода (с 4,6 до 5) и развиваются выраженные изменения гипоксии (оксигинация крови снижается в среднем на 10%). Средняя величина кислородного долга составляет не более 3,3 литра, а его погашение происходит в течение первых пяти минут восстановительного периода.
Второй тип - врабатывание длится в среднем 6 минут. Улучшение функции кардиорес-пираторной системы обусловлено увеличением частоты сердечных сокращений и ударного
объема сердца. В устойчивом состоянии существует высокая реакция внешнего дыхания, в то время как потребление кислорода не превышает 3,25-3,5%. При этом оксигенация крови немного снижается (на 3-4%). Средняя величина кислородного долга достигает 6,37 л, и восстановительные процессы при этом протекают более длительно.
Третий тип - работа длится не более 5 минут. Характерной особенностью здесь является отсутствие устойчивого состояния. В нем преобладают адаптивные процессы за счет увеличения частоты сердечных сокращений при меньшем увеличении кислородного пульса и легочной вентиляции. Происходит увеличение потребления кислорода с высокой скоростью и достигает максимального значения (2,9 до 3,45 л/мин), а затем в последнюю минуту работы значительно снижается. Одной из важных причин таких низких показателей является недостаток кислорода во время утомления, которое происходит главным образом из-за значительного снижения вентиляции легких. В этом случае процент поглощения кислорода и выделения углекислого газа не изменяется, и наблюдается небольшое снижение насыщения крови кислородом (90-92%). Кислородный долг не превышает 3-4 л. Таким образом, восстановительные процессы происходят более медленными темпами, чем у наиболее выносливых обследуемых спортсменов.
Таким образом, при выполнении нагрузок с повышающейся мощностью во всех случаях процент поглощения кислорода уменьшается при увеличении мощности нагрузки. Максимальное потребление кислорода при предельной нагрузке достигается в основном за счет увеличения вентиляции легких. Но у наиболее выносливых спортсменов-велосипедистов кислородный пульс увеличивается до 20-24 мл. Возможно, повышенное потребление кислорода связано со значительным увеличением артериовенозной разницы кислорода, а также со значительным увеличением систолического объема сердца.
Заключение
1. Развитие выносливости при применении правильной методики в оптимальном сочетании общих и специфических воздействий на организм спортсменов-велосипедистов способствует росту и развитию кардиореспираторной системы.
2. На основании показателей эффективной работоспособности и физиологического обеспечения организма спортсмена было обнаружено, что интенсивность работы в размере 60% от максимальной скорости педалирования у наиболее выносливых спортсменов проявляется в умеренной зоне мощности, менее подготовленных - в высокой мощности и, наконец, у наименее выносливых лежит в зоне субмаксимальной мощности.
3. Использование нагрузки на велоэргометре увеличивает мощность до 80-85%, или «до отказа», но это не во всех случаях позволяет определить МПК, потому что эти понятия часто ограничены не состоянием кардиореспираторной системы, а местным утомлением. Модель субмаксимальной нагрузки и переменной мощности является наиболее точным методом определения уровня МПК.
Исследование аэробных возможностей спортсменов дает возможность сделать вывод о том, что в целом показатели эффективности общей работоспособности во время нагрузок, раскрывающих выносливость, тесно связаны с аэробной производительностью организма и увеличиваются с возрастом в онтогенезе.
4. Показатели энергозатрат кардиореспираторной системы в исследовании спортсменов-велосипедистов были оценены по-разному, в зависимости от степени подготовленности спортсменов:
- 1 группа (сильная) - все показатели с нагрузками 60% и 80% не были критическими и соответствовали принятым физиологическим нормам, согласно опубликованным данным других авторов;
- 2 группа (средняя ) - показатель максимальной аэробной мощности соответствует 9095% и приближается к критическому порогу, что вызывает накопление кислородного долга в небольших количествах. Таким образом, частота сердечных сокращений определяется на уровне Панно;
- 3 группа (слабая) - показатели кардиореспираторной системы с нагрузкой 60% от максимальной находятся в пределах функциональных возможностей спортсменов. Но при интенсивности 80% калорийный расход близок к критическому и в среднем составил 22±0,52 ккал/мин, а значительная кислородная задолженность вызвала при этом «отказ» от работы.
Практические рекомендации
1. Предложенные модели нагрузок на скорость и силовую выносливость могут быть эффективно использованы для определения выносливости юных спортсменов на различных этапах подготовки.
2. Различия в производительности и адаптации к мышечной работе могут быть использованы в педагогической практике при построении рационального режима тренировки с учетом допустимых объемов и интенсивности нагрузок, адекватных методам тренировки, а также в медицинской и спортивной практике при подборе средств определения работоспособности спортсменов.
Примечания:
1. Губанов B.C. Методы повышения экономичности движений высококвалифицированных велосипедистов // Нетрадиционные технологии и условия раскрытия резервных возможностей человека: сб. науч. тр. Смоленск, 2003. С. 63.
2. Коломийцева Н.С., Кагазежева Н.Х., Петрова Т.Г. Возрастная физиология: учеб. пособие для студентов по направлению подготовки 49.03.01 - «Физическая культура» квалификация (степень) «Бакалавр». Майкоп, 2017. 183 с.
3. Булкин В. А. Теоретические концепции управления тренировочным процессом в спорте высших достижений // Тенденции развития спорта высших достижений: сб. науч. тр. Центрального НИИ спорта. М., 1993. С. 57.
4. Пярнат Я., Виру А., Нурмекиви А. Оценка различных методов для определения аэробной работоспособности у спортсменов // Тезисы IV науч.-метод. конф. по вопросам спортивной тренировки. Таллин, 1972. С. 72-75.
5. Карпман В. Л. Спортивная медицина: учеб. для ин-тов физ. культуры. М., 2015. C. 140-142.
References:
1. Gubanov V.S. Methods of the improvment of the efficiency of movements of highly qualified cyclists // Non-traditional technologies and conditions for the disclosure of human reserve capabilities: Coll. of scientific works. Smolensk, 2003. P. 63.
2. Kolomiytseva N.S., Kagazezheva N.Kh., Petrova T.G. Age physiology: a manual for students in the direction of training 49.03.01 - "Physical culture" qualification (degree) "Bachelor". Maikop, 2017. 183 pp.
3. Bulkin V.A. Theoretical concepts of the control of the training process in the sport of the highest achievements // Trends in the development of sport of the highest achievements: coll. of proceedings of the Central Research Institute of Sports. M., 1993. P. 57.
4. Pärnat J., Viru A., Nurmekivi A. Evaluation of various methods for the determination of aerobic capacity of athletes // Abstracts of the 4th scient. and method. conf. on sports training. Tallinn, 1972. P. 72-75.
5. Karpman V.L. Sports medicine: a manual for institutes of physical culture. M., 2015. P. 140-142.
