Исследование особенностей функционирования систем энергообеспечения юных лыжников-гонщиков в условиях выполнения предельных мышечных нагрузок различной длительности

ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА ДЕТСКО-ЮНОШЕСКОГО СПОРТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЮНЫХ ЛЫЖНИКОВ-ГОНЩИКОВ В УСЛОВИЯХ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ МЫШЕЧНЫХ НАГРУЗОК РАЗЛИЧНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

А.И. ГОЛОВАЧЕВ, ВНИИФК; В.К. КУЗНЕЦОВ, МГАФК; С.А. ЧУЛКОВ, МГАФК; С.В. ШИРОКОВА, ГОУ МСС УОР-2

Аннотация

В работе рассматриваются теоретические и методические аспекты применения предельных мышечных нагрузок в системе спортивной подготовки юных лыжников-гонщиков. Представлены экспериментальные данные функционирования систем энергообеспечения: окислительной, лактацидной и фосфагенной у спортсменов при выполнении двигательной деятельности, соответствующей диапазону длительности соревновательного упражнения. Установлены двигательные режимы предельных мышечных нагрузок, оказывающие наибольшее воздействие на ведущие энергетические системы, обеспечивающие повышение уровня специальной выносливости, и, как следствие этого, рост спортивного результата.

Abstract

In this work we have considered theoretical and methodical aspects of appliance of limit muscular loads in the system of athletic preparation of adolent ski-racers. We have represented experimental data about peculiarities of function of athletes energy providing systems (oxidative, lactational, phosfogen) during motion activity, which correspond with the range of duration of competitive exercises. Also in this work we have set motion regimes of limit muscular loads, which influence on the leading energy systems and increase the level of special endurance, and as a consequence-advance of athletes results.

Ключевые слова: лыжники, предельная нагрузка, энергообеспечение.

Настоящее исследование посвящено совершенствованию процесса спортивной тренировки юных лыжни-ков-гонщиков, направленного на развитие специальной выносливости. Причем в лыжном спорте данный процесс (специализированной подготовки) специалисты связывают в первую очередь с применением высокоинтенсивных, в том числе и предельных мышечных нагрузок, обеспечивающих формирование высокого уровня функциональных возможностей основных систем энергообеспечения (окислительной, лактацидной и фосфа-геннной) и физических качеств (силы, быстроты, вынос-

ливости и их сочетаний), составляющих качественную основу специальной выносливости [3, 5, 7].

Однако в литературе по подготовке юных лыжни-ков-гонщиков [1, 10] недостаточно полно отражены методические подходы при применении предельных мышечных нагрузок. Отсутствуют сведения об активности функционирования систем энергообеспечения при их выполнении.

В связи с этим целью настоящей работы явилось исследование особенностей функционирования основных систем энергообеспечения: окислительной, лактацид-

щс

ной и фосфагенной у лыжников-гонщиков при выполнении предельных мышечных нагрузок различной длительности.

Организация и методы исследования

В экспериментальном исследовании приняли участие 6 лыжников-гонщиков в возрасте 17 лет (рост -172,7±7,4 см; вес - 67,8±5,9 кг), имевшие квалификацию от I спортивного разряда до кандидата в мастера спорта и проходившие подготовку в СК «Бабушкино» (г. Москва). Исследование проводилось в лабораторных условиях и состояло из двух программ. Первая программа включала в себя выполнение ступенчато возрастающей нагрузки «до отказа» на беговом тредбане «Квинтон» (США) с начальной скоростью бега 2,5 м/с и углом наклона ленты тредбана 1°. Увеличение нагрузки осуществлялось путем повышения скорости бега на 0,5 м/с через каждые 3 минуты.

Вторая программа включала в себя выполнение физических нагрузок предельной длительности с интенсивностью 100, 95, 90 и 85% от критической скорости бега, рассчитанной индивидуально для каждого спортсмена по результатам ступенчато возрастающей нагрузки «до отказа» [11]. Критерием для прекращения выполнения нагрузки служила невозможность спортсменом за счет волевого усилия поддерживать заданную скорость бега [2, 5, 8, 12].

Во время выполнения I и II программ исследования помимо скорости бега, времени выполнения работы регистрировали показатели, характеризующие деятельность окислительной, лактацидной и фосфагенной энергетических систем. Для этого до, во время работы и в период восстановления измеряли параметры выдыхаемого воздуха: содержание кислорода (% О2) и углекислого газа (% СО2), объем легочной вентиляции. С целью повышения точности исследуемых показателей через каждые 30 с забирали в мешки Дугласа выдыхаемый воздух, который затем анализировался на блоках газоанализатора Бекман [2, 12, 13].

В дальнейшем это обеспечивало возможность рассчитывать величину потребления кислорода, в том числе и максимального его значения (МПК), во время работы во всех режимах исследуемой мышечной деятельности. Полученные данные ложились в основу, во-первых, оценки мощности функционирования окислительной системы и, во-вторых, оценки «быстрой» фракции О2-долга, характеризующей деятельность (емкость) фосфагенной энергетической системы [2, 8].

Параллельно с параметрами выдыхаемого воздуха регистрировали частоту сердечных сокращений (с помощью спорттестеров Polar) и концентрацию лактата на каждой ступеньке, в начале и в конце (сразу после остановки и на 3-й мин восстановления) в «ступенчатом» тесте (программа I) и на каждой 5-й мин при выполнении длительных предельных мышечных нагрузок (програм-

ма II). Полученные данные позволяли судить не только о максимальной концентрации лактата в каждой тестовой программе, но и о степени активации лактацидной энергетической системы при выполнении различных по длительности предельных мышечных нагрузок (характеризуя емкость лактацидной энергетической системы).

В целом изучение особенностей функционирования систем энергообеспечения юных лыжников-гонщиков при выполнении предельных мышечных нагрузок различной длительности осуществлялось на основе:

- установления активности функционирования (достижения максимальных значений) окислительной, лак-тацидной и фосфагенной энергетических систем при работе с интенсивностью 100, 95, 90 и 85% от критической скорости бега;

- сравнительного анализа исследуемых показателей, достигнутых при выполнении задаваемых двигательных режимов предельной мышечной нагрузки.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенного исследования были получены данные, позволяющие оценить характер функционирования окислительной, лактацидной и фосфаген-ной систем энергообеспечения у юных лыжников-гонщиков в процессе выполнения предельных (по длительности) мышечных нагрузок с интенсивностью 100, 95, 90 и 85% от критической скорости бега. Напомним, что выбор данного диапазона скоростной работы в нашем исследовании был обусловлен методическими рекомендациями Е.А. Ширковца и В.П. Ку-баткина [11], в которых авторы отмечали, что тренировочный диапазон большинства физических нагрузок в спорте находится в интервале от порога анаэробного обмена до критической мощности (скорости) и составляет время от 1 часа до 4-5 мин, а длительность соревновательных упражнений в лыжном спорте у юных спортсменов составляет диапазон от 3-3,30 мин (на спринтерских дистанциях) до 70-80 мин на дистанции 30 км [6, 10].

Экспериментальные данные исследования характера функционирования основных систем энергообеспечения при выполнении предельных (по длительности) мышечных нагрузок представленные в таблице.

Каждый исследуемый двигательный режим имеет свои особенности в ответной реакции систем энергообеспечения на предложенную предельную мышечную нагрузку. Так, первый двигательный режим У100 (бег на критической скорости) характеризовался выполнением работы (для нашей группы спортсменов) на скорости 4,32±0,22 м/с с предельной длительностью в диапазоне 7,15 ±1,32 мин. Длительность данной нагрузки незначительно (2-2,5 мин) превышала границу субмаксимальной зоны мощности [9]. Работа в данном режиме обеспечивалась наивысшей интенсивностью функционирования окислительной, лакта-цидной и фосфагенной энергетических систем (см. табли-

Исследуемые показатели при выполнении предельных мышечных нагрузок

Исследуемые Характер двигательных режимов ПМН

показатели Ступенька 100%

Скорость бега, м/с 4,55±0,31 4,32±0,22 4,12±0,19 3,90±0,21 3,65±0,17

Время работы, мин 15,18±1,51 7,15± 1,32 18,13±3,45 39,12±5,15 61,03±5,35

МПК, л/мин 4,524±0,475 4,612±0,395 4,474±0,453 4,254±0,452 3,723±0,390

МПК, мл/мин/кг 66,72±4,14 67,90±1,79 65,80±2,05 62,56±2,71 54,86±4,29

Лактат, мМ/л 11,1±1,5 10,5±0,74 9,4±0,79 7,4±1,28 5,8±0,51

«Быстрая» фракция О2-долга, л 4,645±0,100 4,486±0,474 4,138±0,360 3,319±0,412 2,643±0,387

ЧСС, уд./мин 200,8±5,6 200,6±4,83 197,8±4,76 188,4±8,53 181,4±10,24

цу). Мощность окислительной системы вышла на уровень 67,90±1,79 мл/мин/кг и составила 101,7% от МПК, зарегистрированного в «ступенчатом» тесте.

Максимальный уровень концентрации лактата (достигнутый на 3-й мин восстановления) вышел на уровень 10,5±0,74 мМ/л и составил 94,6% от величины лактата, зарегистрированной в «ступенчатом» тесте. Максимальная величина потребления кислорода в первые две минуты восстановления («быстрая» фракция О2-долга), косвенно характеризующая активность фосфагенной энергетической системы, вышла на уровень 4,486±0,474 л и составила 96,6% от величины, зарегистрированной в «ступенчатом» тесте.

На свой предельно допустимый (для текущего состояния) уровень функционирования вышла сердечно-сосудистая система. Величина максимальной частоты сердечных сокращений (200,6±4,83 уд./мин) лишь на 0,1% оказалась ниже, чем в «ступенчатом» тесте. Как видно, предельные мышечные нагрузки, выполняемые на критической скорости, предъявляют повышенные требования к окислительной и сердечно-сосудистой системам и стимулируют высокую активность лактацидной и фос-фагенной энергетических систем, выводя их на около-предельный уровень.

Второй двигательный режим V95 характеризуется выполнением работы на скорости 4,12±0,19 м/с с предельной длительностью в диапазоне 18,13 ±3,45 мин. Длительность данной нагрузки находится в первой части большой зоны относительной мощности. Особенностью выполнения мышечной работы в данном режиме является то, что снижение скорости бега на 5% приводит к увеличению длительности бега в 2,5 раза. Однако при этом мы наблюдаем, что величина максимальной мощности окислительной системы достигает 65,80±2,05 мл/мин/кг и составляет 96,9% от МПК. Активность лак-тацидной энергетической системы вышла на уровень 9,4±0,79 мМ/л и составила 84,7% от величины лактата, зарегистрированной в «ступенчатом» тесте, и 89,5% при выполнении ПМН V100. Активность фосфагенной энергетической системы вышла на уровень 4,138±0,360 л и составила 89,1% от величины, зарегистрированной в «ступенчатом» тесте, и 92,2 % при выполнении ПМН

V100. Активность функционирования сердечно-сосудистой системы (ЧСС - 197,8±4,76 уд./мин) составила 95,8% от максимально достигнутой в «ступенчатом» тесте и беге на ПМН V100.

Данный двигательный режим предъявляет высокие требования к деятельности окислительной и сердечнососудистой систем, выводя их на околопредельный уровень функционирования. Следует заметить, что по отношению к двигательному режиму V100 снижение активности лактацидной и фосфагенной энергетических систем статистически недостоверно, но, в свою очередь, превышает уровень анаэробного порога (La= 4 мМ/л), что, по мнению R.J. Shephard (1975) и В.Л. Уткина (1985), стимулирует высокую активность окислительной системы.

Третий двигательный режим V90 характеризуется выполнением работы на скорости 3,90±0,21 м/с с предельной длительностью в диапазоне 39,12±5,15 мин. Длительность данной нагрузки выходит на граничное значение между большой и умеренной зонами относительной мощности. Особенностью выполнения мышечной работы в данном режиме является то, что снижение скорости бега на 10% приводит к увеличению длительности бега (по сравнению с V100) в 5,4 раза. При этом снижение величина мощности функционирования окислительной системы достигает 62,56±2,71 мл/мин/кг, что составляет 92,2 % от МПК. Активность функционирования сердечно-сосудистой системы (ЧСС - 188,4±8,5 уд./мин) составила 93,8% от ЧССтах.

Следует отметить, что начиная с данного двигательного режима (V90) по отношению к режиму V100 снижение активности анаэробных систем энергообеспечения (лак-тацидной и фосфагенной) становится статистически значимым. Вместе с тем следует заметить, что интенсивность функционирования окислительной и сердечно-сосудистой систем сохраняется высокой, поскольку данный двигательный режим, как и режим V95 выполняется с интенсивностью выше уровня анаэробного порога.

Четвертый двигательный режим V85 характеризуется выполнением работы на скорости бега 3,65±0,17 м/с с предельной длительностью в диапазоне 61,03 ±5,35 мин. Длительность данной нагрузки находится внутри

умеренной зоны относительной мощности. Особенностью выполнения мышечной работы в данном режиме является то, что снижение скорости бега на 15% приводит к увеличению длительности бега (по сравнению с У100) в 8,4 раза. При этом величина мощности функционирования окислительной системы достигает лишь 54,86±4,29 мл/мин/кг, что составляет 80,8% от МПК.

Причиной резкого снижения активности функционирования окислительной, лактацидной и фосфагенной энергетических систем, на наш взгляд, является именно

- предельные (по длительности) мышечные нагрузки со 100% интенсивностью от критической скорости (скорости достижения МПК) приводят не только к достижению максимального уровня аэробной производительности, но и вовлекают в процесс энергообеспечения лактацидную и фосфагенную энергетические системы, выводя их на околопредельный уровень функционирования;

- 5%-ное снижение скорости предельной мышечной нагрузки приводит к неравнозначному снижению активности функционирования окислительной (аэробной) энергетической системы (снижение менее 3%), лактацид-ной и фосфагенной (анаэробных) систем (снижение бо-

то, что предельная мышечная работа длительностью свыше 1 часа (V85) ведется в диапазоне уровня анаэробного порога, что, по мнению R.J. Shephard (14), не стимулирует их активность, а лимитирующим фактором прекращения работы выступают не функциональные возможности (мощностные и емкостные) системы энергообеспечения, а объем энергетических субстратов и состояние нервно-мышечного аппарата [4, 12, 13].

Таким образом, результаты проведенного исследования позволяют сделать следующие выводы.

лее 10%), оставляя общий уровень столь высоким, что различия между режимами в исследуемых системах сохраняются статистически недостоверными;

- 10%-ное снижение скорости предельной мышечной нагрузки приводит к статистически значимому снижению, в первую очередь, анаэробных систем энергообеспечения (лактацидной и фосфагенной), но сохраняет на высоком уровне функционирование окислительной;

- 15%-ное снижение скорости предельных мышечных нагрузок приводит к статистически значимому снижению активности функционирования окислительной, лак-тацидной и фосфагенной энергетических систем и ведется в условиях, близких к условиям «steady-state».

Литература

1. Алешина Н.С. Структура тренировочных нагрузок в годичном цикле для развития и поддержания специальной выносливости у юных лыжников-гонщиков: Дис. ... канд. пед. наук. - Тула, 1995. -154 с.

2. Андрюнин М.А. Индивидуально-оптимальные изменения скорости циклических локомоций при предельной работе, выполняемой в зоне большой и субмакси-мальной относительной мощности: Автореф. дис. ...канд. пед. наук. - М., 1988.- 21 с.

3. Головачев А.И., Власов Н.Г. Влияние предельной мышечной работы различной длительности на состояние «маркеров» выносливости квалифицированных лыжников-гонщиков // Научные труды ВНИИФК 1996 года: Сб. научн. работ / Под ред. С.Д. Неверковича. -М., 1997. - № 3. - С. 75-89.

4. Мищенко B.C. Функциональные возможности спортсмена. - Киев: Здоров'я, 1990. - 200 с.

5. Огольцов И.Г. Биологические закономерности адаптации организма к тренировочным нагрузкам // Ежегодник: Лыжный спорт. - М.: Физкультура и спорт, 1984. - Вып. 2 - С. 25-28.

6. Раменская Т.И. Физиологическая характеристика лыжных гонок: Учеб. пособие для студентов и слушателей фак-та повышения квалификации ГЦОЛИФКа. -М., 1986. - 76 с.

7. Теория спорта / Под ред. В.Н. Платонова. - Киев: Вища школа, 1987. - 424 с.

8. Уткин В.Л. Энергетическое обеспечение и оптимальные режимы циклической мышечной работы: Авто-реф. дис. ... д-ра биол. наук. - М., 1985. - 46 с.

9. Фарфель В.С. Физиологические особенности работы различной мощности // Исследование по физиологии выносливости: Труды ВНИИФК. - М., 1949. -Т. 7. - Вып. 3. - С. 238-240.

10. Чурикова Л.Н. Методика развития специальной выносливости юных лыжниц-гонщиц на этапе спортивного совершенствования: Автореф. дис. ...канд. пед. наук. - Малаховка, 2000. - 24 с.

11. Ширковец Е.А., Кубаткин В.П. Анаэробный порог и критическая скорость - факторы управления тренировкой спортсмена // Теория и практика физ. культуры. - 1975. - № 8. - С. 19-24.

12. Astrand P.O., Rodahl K. Textbook of work physiology. - N.Y.: Mc Graw-Hill, 1977. - 691 p.

13. Karlsson J., Diamant B., Saltin B. Muscle metabolism during submaximal and maximal exercise in man. - Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigations, 1971. - V. 27. - P. 1-6.

14. Shephard R.J. Efficiency of muscular work. Some clinical implications // Phys. Theor., 1975. - V. 55. - P. 476-481.