Особенности адаптации системы внешнего дыхания спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре

УДК 612.2

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ СПОРТСМЕНОВ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВИДОВ СПОРТА, ТРЕНИРУЮЩИХСЯ В ХМАО-ЮГРЕ

© 2018 А.А. Говорухина1, Н.С. Веткалова2

1БУ ВО ХМАО - Югры «Сургутский государственный педагогический университет», Сургут

2МБОУ «СОШ № 4», Ханты-Мансийск

Развитие респираторной системы организма, в том числе системы внешнего дыхания, является одним из основных факторов, лимитирующих работоспособность спортсмена. Особый интерес для современного научного и спортивного общества представляет изучение функционального состояния дыхательной системы спортсменов, тренирующихся в ХМАО-Югре. Это обусловлено влиянием на организм человека особых клима-тоэкологических условий региона. В статье представлены результатыисследования функционального состояния системы внешнего дыхания спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре.

Выявлены высокие значения объемных и скоростных показателей легочной вентиляции. Отмечено, что объемные показатели наиболее развиты у спортсменов-пловцов относительно лыжников и биатлонистов. При этом скоростные показатели свидетельствуют о слабом развитии экспираторной мускулатуры девушек и юношей, занимающихся спортивным плаванием, что может быть обусловлено облегчением работы этих мышц в процессе тренировки вследствие давления воды на грудную клетку спортсмена.

Ключевые слова: спортсмены, циклические виды спорта, внешнее дыхание, адаптация.

Проблема оптимизации функционального состояния организма человека в условиях напряженной мышечной деятельности продолжает оставаться ведущей проблемой спортивной физиологии [5, 7]. Циклические виды спорта характеризуются высокой интенсивностью и продолжительностью работы, которую выполняют спортсмены и, соответственно, большими энерготратами. В связи с этим функциональные возможности сердечно-сосудистой и дыхательной систем в таких видах спорта являются основным фактором, лимитирующим работоспособность спортсмена и определяющим спортивный результат [2, 4, 10].

Высокие требования, предъявляемые к системе внешнего дыхания спортсменов, обеспечивают эффективную работу всей кардиореспираторной системы. Проходимость дыхательных путей, функциональные возможности легких и уровень развития мышц грудной клетки, обеспечивающих их вентиляцию определяют возможности обеспечения организма достаточным количеством кислорода и освобождение его от избытка углекислого газа в процессе интенсивной работы.

В связи с этим, интерес ученых к вопросам повышения функциональной подготовленности спортсменов за счет развития респираторной системы, в том числе, системы внешнего дыхания, а также повышения устойчивости организма к гипоксической нагрузке был велик в прошлом и продолжает расти в настоящее время [3, 8].

Для спортсменов, тренирующихся в ХМАО-Югре, кроме больших по объему и интенсивности нагрузок, фактором, определяющим особенности развития всех функциональных систем организма, являются особые климатологические условия региона. Продолжительный зимний период, нарушения фотопериодизма, геогелиомагнитные колебания, несбалансированность питания, гиповитаминозы, антропогенное загрязнение внешней среды способны

оказывать существенное влияние на здоровье человека и формирование адаптационных резервов организма [1].

Целью данной работы является изучение особенностей адаптации системы внешнего дыхания спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре.

Методы исследования. Исследование проводилось на базе Автономного профессионального образовательного учреждения Ханты-Мансийского автономного округа - Югры «Югорский колледж - интернат олимпийского резерва» в 2016-2017 гг. В исследовании приняли участие спортсмены, занимающиеся циклическими видами спорта: лыжные гонки -9 девушек, 9 юношей, биатлон - 16 девушек, 12 юношей, плавание - 9 девушек, 12 юношей. Всего обследовано 67 человек в возрасте от 16 до 20 лет. Все обследуемые не имели хронических заболеваний, не обращались за медицинской помощью в течение последнего месяца и имели уровень спортивных достижений от первого взрослого до кандидата в мастера спорта.

Исследование функций внешнего дыхания проводилось на аппаратно-программном комплексе «Спиро-Спектр» компании НейроСофт г.Иваново. Использовали тест жизненной емкости легких и исследование форсированного выдоха. Должные величины для большинства показателей внешнего дыхания автоматически рассчитывал АПК «Спиро-Спектр» по методу - Клемента Р.Ф. Статистический анализ полученных результатов проводили с использованием стандартной программы Microsoft Office Exell, 2007. О достоверности различий судили на основании критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение. Одним из важнейших показателей функционального состояния аппарата внешнего дыхания является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ позволяет косвенно оценить величину площади дыхательной поверхности легких, на которой происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров. Чем больше ЖЕЛ, тем больше дыхательная поверхность, большей может быть глубина дыхания и легче достигается увеличение объема вентиляции.

Известно, что величина ЖЕЛ зависит от размера грудной клетки, ее подвижности и силы дыхательной мускулатуры. У спортсменов величина ЖЕЛ может колебаться в широких пределах - от 4500 до 8000 мл у мужчин и от 3500 до 5300 мл - у женщин, и зависит от спортивной специализации. Наибольшие показатели величины ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих высокой кардиоре-спираторнойпроизводительностью [6].

Достижение оптимального приспособительного эффекта на разных этапах онтогенеза происходит за счет формирования определенных типов взаимосвязей между компонентами кардиореспираторной системы, а также за счет различной степени вовлечения этих компонентов в обеспечение максимального приспособительного результата [9]. Устойчивая связь между значениями жизненной емкости легких и спортивными результатами наблюдается с 16 до 22 лет.

Средние значения ЖЕЛ у девушек, занимающихся циклическими видами спорта и проживающих в ХМАО-Югре, составили 4,3 ± 0,12 л, у юношей - 5,86 ± 0,13 л (табл. 1). При этом в обеих группах достоверно более низкие значения были выявлены у спортсменов-биатлонистов -3,96 ± 0,11 л у девушек и 5,36 ± 0,1 л у юношей. Наиболее высокие значения ЖЕЛ оказались у спортсменов-пловцов - 4,8 ± 0,2 л - у девушек и 6,21 ± 0,25 л - у юношей.

Аналогичное распределение было выявлено по показателям форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ). Средние значения ФЖЕЛ у девушек составило 4,27 ± 0,11 л, у юношей - 5,75 ± 0,14 л; у девушек - биатлонисток - 3,96 ± 0,11 л, у юношей-биатлонистов -

5,28 ± 0,12 л; у девушек-лыжниц - 4,35 ± 0,12 л, у юношей-лыжников - 5,96 ± 0,24 л; у девушек-пловчих - 4,78 ± 0,18 л, у юношей-пловцов - 6,07 ± 0,25 л. Очевидно, что спортсмены-пловцы превосходят по показателям ЖЕЛ и ФЖЕЛ спортсменов-лыжников и биатлонистов. Относительно последних превосходство является достоверно значимым.

Таблица 1

Объемные показатели легочной вентиляции девушек и юношей, занимающихся циклическими видами спорта

Показатель Лыжные гонки (1) Биатлон (2) Плавание (3) Среднее Р1-2 Р2-3 Р1-3

Девушки

ЖЕЛ, л 4,46 ± 0,28 3,96 ± 0,11 4,80 ± 0,20 4,30 ± 0,12 - 0,003 -

ФЖЕЛ, л 4,35 ± 0,19 3,96 ± 0,11 4,78 ± 0,18 4,27 ± 0,11 - 0,002 -

ОФВО.5, л 3,00 ± 0,16 2,68 ± 0,10 2,77 ± 0,14 2,76 ± 0,08 - - -

ОФВ1, л 4,08 ± 0,19 3,63 ± 0,12 4,01 ± 0,16 3,82 ± 0,09 - - -

ОФВ1/ЖЕЛ, % 91,92 ± 2,82 91,78 ± 2,39 83,77 ± 2,82 89,40 ± 1,70 - 0,044 -

ОФВ1/ФЖЕЛ, % 93,82 ± 2,17 91,63 ± 1,87 83,91 ± 2,33 89,68 ± 1,43 - 0,019 0,01

Юноши

ЖЕЛ, л 6,06 ± 0,20 5,36 ± 0,10 6,21 ± 0,25 5,86 ± 0,13 0,009 0,007 -

ФЖЕЛ, л 5,96 ± 0,24 5,28 ± 0,12 6,07 ± 0,25 5,75 ± 0,14 0,025 0,012 -

ОФВО.5, л 3,64 ± 0,16 3,26 ± 0,09 3,59 ± 0,15 3,48 ± 0,08 - - -

ОФВ1, л 5,16 ± 0,23 4,69 ± 0,13 5,15 ± 0,21 4,99 ± 0,12 - - -

ОФВ1/ЖЕЛ, % 85,20 ± 2,55 87,43 ± 1,88 83,31 ± 2,18 85,32 ± 1,28 - - -

ОФВ1/ФЖЕЛ, % 86,81 ± 2,64 88,90 ± 1,84 85,08 ± 1,74 86,94 ± 1,18 - - -

Примечание: Р - статистическая достоверность различий.

При анализе объема форсированного выдоха за 0,5 секунды (0ФВ0.5) и за 1 секунду (ОФВ1) оказалось, что исследуемые девушки способны выдохнуть в первые 0,5 секунды 2,76 ± 0,08 л воздуха, в первую секунду - 3,82 ± 0,09 л, что составляет 89,68 ± 1,43 % ФЖЕЛ и 89,40 ± 1,70 % ЖЕЛ. Исследуемые юноши выдыхают 3,48 ± 0,08 л в первые 0,5 секунды и 4,99 ± 0,12 л в первую секунду, что составляет 86,94 ± 1,18 % ФЖЕЛ и 85,32 ± 1,28 % ЖЕЛ.

У здоровых лиц, не занимающихся спортом, показатель ОФВ1 колеблется от 75 до 85 %. У спортсменов этот показатель может достигать больших значений при одновременном увеличении ЖЕЛ и ФЖЕЛ: их процентные соотношения изменяются незначительно. ФЖЕЛ ниже 70 % указывает на нарушение бронхиальной проходимости.

Бронхиальная проходимость - важный показатель состояния функции внешнего дыхания. Чем шире суммарный просвет воздухоносных путей, тем меньше сопротивление, оказываемое ими потоку воздуха и тем больше его объем способен вдохнуть и выдохнуть человек при максимально форсированном дыхательном акте. От величины бронхиальной проходимости зависят энергетические траты на вентиляцию легких. При увеличении бронхиальной проходимости один и тот же объем вентиляции легких требует меньше усилий. Систематические занятия физической культурой и спортом способствуют совершенствованию регуляции бронхиальной проходимости и ее увеличению.

Анализируя полученные результаты с учетом спортивной специализации исследуемых, оказалось, что наибольшие объемы воздуха в первые 0,5 и 1 секунду способны выдохнуть спортсмены, занимающиеся лыжными гонками - 3,0 ± 0,16 л и 4,08 ± 0,19 л - девушки-

лыжницы, 3,64 ± 0,16 л и 5,16 ± 0,23 л - юноши-лыжники. У пловцов показатели ОФВО.5 и ОФВ1 составили 2,77 ± 0,14 л и 4,01 ± 0,16 л у девушек, 3,59 ± 0,15 и 5,15 ± 0,21 л у юношей. Наименьшие значения данных показателей были выявлены у биатлонистов: 2,68 ± 0,10 л и 3,63 ± 0,12 л у девушек, 3,26 ± 0,09 л и 4,69 ± 0,13 л у юношей.

Однако по показателям отношения объема форсированного выдоха за первую секунду к жизненной емкости легких и к форсированной жизненной емкости легких наименьшие значения выявлены у спортсменов-пловцов. При этом отличия данных показателей в группе девушек являются достоверно выраженными.

Абсолютные значения объемных показателей вентиляционных способностей дыхательной системы человек (ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ1) мало показательны из-за индивидуальных колебаний. При оценке состояния обследуемого рекомендуется рассчитывать «должные» величины.

Среднее значение отношения фактических величин ЖЕЛ, ФЖЕЛ и ОФВ1 к должным у девушек, занимающихся циклическими видами спорта, проживающих в ХМАО-Югре составило 122,6, 126,12 и 119,48 %, у юношей - 114,5, 116,17 и 115,08 %. (рис. 1, 2). Самое значительное превосходство над должными значениями представленных показателей выявлено у спортсменов-лыжников: ЖЕЛ у девушек - 132 %, у юношей - 123,17 %, ФЖЕЛ у девушек -131,67 %, у юношей - 125,83 %, ОФВ1 у девушек - 131,67 %, у юношей - 125,33 %. Несколько меньше данные показатели у спортсменов-пловцов: ЖЕЛ у девушек - 130,89 %, у юношей - 118 %, ФЖЕЛ у девушек - 134,67 %, у юношей - 119 %, ОФВ1 у девушек -122,11 %, у юношей - 114,29 %. Самое незначительное превосходство относительно должных величин по объемным показателям выявлено у биатлонистов: ЖЕЛ у девушек -114,69 %, у юношей - 107,55 %, ФЖЕЛ у девушек - 118,92 %, у юношей - 109,09 %, ОФВ1 у девушек - 114,85 %, у юношей - 110 %.

Таким образом, по объемным показателям легочной вентиляции спортсмены, занимающиеся лыжными гонками и плаванием, существенно превосходят спортсменов, занимающихся биатлоном. Такие результаты отражают специфичность тренировочных нагрузок в отдельных видах спорта циклической структуры.

Лыжные гонки  Биатлон  Плавание Среднее

**

ЖЕЛ, % ФЖЕЛ, % ОФВ1, %

Рис 1. Процент должных величин объемных показателей легочной вентиляции девушек, занимающихся циклическими видами спорта. ** р < 0,05 - статистическая достоверность различий между группами

Рис. 2. Процент должных величин объемных показателей легочной вентиляции юношей, занимающихся циклическими видами спорта. *р < 0,05, ** р < 0,01 - статистическая достоверность различий между группами

Показатели средней объёмной скорости в интервале между 25 % и 75 % ФЖЕЛ (СОС25-75), мгновенной объёмной скорости после выдоха 25 % ФЖЕЛ (МОС25), после выдоха 50 % ФЖЕЛ (М0С50) и после выдоха 75 % ФЖЕЛ (МОС75) наиболее высокими были у девушек и юношей, занимающихся лыжными гонками, что свидетельствует о превосходстве силы экспираторных мышц и проходимости бронхиального дерева по отношению к спортсменам других специализаций. Наименьшие значения скоростных показателей легочной вентиляции выявлены у девушек и юношей, занимающихся плаванием (табл. 2).

Таблица 2

Объемные и скоростные показатели легочной вентиляции девушек и юношей, занимающихся

циклическими видами спорта

Показатель Лыжные гонки (1) Биатлон (2) Плавание (3) Среднее Р1-2 Р2-3 Р1-3

Девушки

ПОС, л/с 8,62 ± 0,49 7,88 ± 0,34 7,70 ± 0,42 7,95 ± 0,24 - - -

СОС25-75, л/с 5,16 ± 0,45 4,40 ± 0,27 4,14 ± 0,31 4,45 ± 0,19 - - -

МОС25, л/с 7,12 ± 0,44 6,74 ± 0,33 6,25 ± 0,39 6,66 ± 0,22 - - -

М0С50, л/с 5,54 ± 0,45 4,80 ± 0,30 4,63 ± 0,39 4,87 ± 0,21 - - -

М0С75, л/с 3,24 ± 0,39 2,64 ± 0,21 2,42 ± 0,18 2,68 ± 0,15 - - -

С0С75-85, л/с 2,69 ± 0,33 2,23 ± 0,21 1,98 ± 0,14 2,23 ± 0,13 - - -

Тпос, с 0,07 ± 0,01 0,08 ± 0,01 0,08 ± 0,01 0,08 ± 0,01 - - -

Твыд, с 1,71 ± 0,18 1,92 ± 0,21 2,06 ± 0,11 1,93 ± 0,12 - - -

Юноши

ПОС, л/с 10,78 ± 0,56 9,39 ± 0,26 10,56 ± 0,48 10,20 ± 0,27 0,044 0,046 -

С0С25-75, л/с 5,56 ± 0,42 5,12 ± 0,26 5,28 ± 0,28 5,30 ± 0,18 - - -

МОС25, л/с 8,58 ± 0,40 7,58 ± 0,30 8,24 ± 0,41 8,09 ± 0,22 - - -

МОС50, л/с 6,10 ± 0,45 5,49 ± 0,28 5,75 ± 0,29 5,75 ± 0,19 - - -

МОС75, л/с 3,40 ± 0,35 3,23 ± 0,23 3,09 ± 0,20 3,22 ± 0,15 - - -

СОС75-85, л/с 2,71 ± 0,26 2,69 ± 0,21 2,54 ± 0,17 2,64 ± 0,12 - - -

Тпос, с 0,08 ± 0,01 0,06 ± 0,00 0,07 ± 0,00 0,07 ± 0,00 - - -

Твыд, с 2,01 ± 0,21 1,76 ± 0,16 1,90 ± 0,12 1,88 ± 0,09 - - -

Примечание: Р - статистическая достоверность различий между группами.

Объединение исследуемых в одну группу спортсменов циклических видов спорта определяет средние значения показателей мгновенной объёмной скорости после выдоха 25 % ФЖЕЛ (МОС25) у девушек на уровне 6,66 ± 0,22 л/с и 8,24 ± 0,41 л/с - у юношей, после выдоха 50 % ФЖЕЛ (МОС50) 4,87 ± 0,21 л/с - у девушек и 5,75 ± 0,29 л/с - у юношей, после выдоха 75 % ФЖЕЛ (МОС75) 2,68 ± 0,15 л/с - у девушек и 3,22 ± 0,15 л/с - у юношей, средней объёмной скорости в интервале между 25 % и 75 % ФЖЕЛ (СОС25-75) - у девушек 2,23 ± 0,13 л/с и 2,64 ± 0,12 л/с - у юношей.

Закономерно, в соответствии с полученными значениями скоростных показателей легочной вентиляции исследуемых спортсменов, определены общее время выдоха ФЖЕЛ (Твыд) и время, необходимое для достижения пиковой объёмной скорости выдоха (Тпос). Так, у спортсменов-лыжников Тпос составляет 0,07 ± 0,01 с - у девушек и 0,08 ± 0,01 с - у юношей, у биатлонистов - 0,08 ± 0,01 с- у девушек и 0,06 ± 0,00 с у юношей, у пловцов - 0,08 ± 0,01 с -у девушек и 0,07 ± 0,00 с - у юношей.

При расчете отношения фактических величин скоростных показателей легочной вентиляции к должным оказалось, что СОС 25-75 у девушек составляет 117,44 %, у юношей -106 %, МОС25 у девушек - 112,24%, у юношей - 97,96, М0С50 у девушек - 112,32 %, у юношей - 101,63 %, МОС 75 у девушек - 119,96 %, у юношей - 112,29 %. Наиболее высокие значения данных показателей были у девушек и юношей, занимающихся лыжными гонками -от 123,33 до 147,67 % у девушек и от 110,17 до 126,5 % у юношей. Самые низкие показатели выявлены у спортсменов-пловцов - от 101,78 до 106,44 у девушек и от 94 до 99,71 % у юношей (рис. 3, 4).

Анализ скоростных показателей легочной вентиляции спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре, позволяет заключить, что экспираторная мускулатура исследуемых развита очень хорошо и нарушений проходимости бронхиального дерева нет. При этом наиболее мощный выдох способны выполнить спортсмены, занимающиеся лыжными гонками. Наименьшие скорости воздушного потока и соответственно наибольшая продолжительность выдоха выявлены в группе спортсменов-пловцов.Такие результаты, возможно, обусловлены спецификой среды, в которой пловцы выполняют основной объем тренировочной работы. Во время плавания тело человека находится в воде, которая оказывает постоянное давление на грудную клетку и, соответственно облегчает работу мышц, отвечающих за акт выдоха.

Рис. 3. Процент должных величин скоростных показателей легочной вентиляции девушек, занимающихся циклическими видами спорта

Рис 4. Процент должных величин скоростных показателей легочной вентиляции юношей, занимающихся циклическими видами спорта. *р < 0,05 - статистическая достоверность различий между группами

Выводы: 1. Объемные показатели легочной вентиляции спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре (ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВО.5, ОФВ1) отражают высокий уровень развития и, соответственно, большой функциональный резерв системы внешнего дыхания, определенные направленностью тренировочного процесса.

2. Полученные значения скоростных показателей легочной вентиляции (СОС25-75, МОС25, МОС50, МОС75) определяют высокий уровень развития экспираторной мускулатуры и бронхиальной проходимости у спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре.

3. Объемные показатели легочной вентиляции наиболее развиты у спортсменов-пловцов относительно лыжников и биатлонистов. При этом скоростные показатели свидетельствую о слабом развитии экспираторной мускулатуры девушек и юношей, занимающихся спортивным плаванием, что может быть обусловлено облегчением работы этих мышц в процессе тренировки вследствие давления воды на грудную клетку спортсмена.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Агаджанян Н.А. Адаптационная медицина и здоровье // Вестник Уральской медицинской академической науки. Средне-уральский научный центр Российской академии медицинских наук и правительства Свердловской области. - 2005. - № 2. - С. 10-18.

2 Бове А.А. Легочные аспекты упражнений в спорте // MDCVJ. - 2016. - № 12 (2).

3 Булгакова Н.Ж., Попов О.И. Возрастная динамика и биологическая зрелость показателей физического развития и специальной работоспособности, лимитирующих скорость плавания // Новые исследования. - 2009. - № 4 (21). - С. 15-22.

4 Влодаржук О.М., Баринов-Воеводский А. Влияние сопротивления дыхательных мышц на функцию легких, физическую работоспособность, а также снижающих качество жизни респираторных заболеваний // Кардиохирургия. Торакохирургия. - 2015. - № 12 (4).

5 Граевская Н.Д. Долматова И.Т. Спортивная медицина : курс лекций и практические занятия. В 2-х частях. Часть 2. - М.: Советский спорт, 2004. - 360 с.

6 Капилевич Л.В. Физиологический контроль технической подготовленности спортсменов // Теория и практика физической культуры. - 2010. - № 11. - С. 12-15.

7 Нарскин А.Г., Мельников С.В., Врублевский Е.П. и др. Эффективность использования жизненной емкости легких у пловцов различной специализации // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2016. -№ 2(132). - С. 135-139.

8 Погодина С.В. Возрастные особенности реакции кардио-респираторной системы пловцов в процессе адаптации к специфическим физическим нагрузкам // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского Серия «Биология и химия». Том 19(59). - 2006. - № 1. - С. 86-92.

9 Солопов И.Н., Горбанева У.П., Чемов В.В., Шамарин А.А. Физиологические основы функциональной подготовки спортсменов // Волгоград: ВГАФК. - 2010. - 346 с.

10 Шамсутдинова М.Е. Мирошниченко И. В. Особенности параметров внешнего дыхания у мужчин с различным уровнем физической работоспособности и выносливости // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2016. - № 11, ноябрь. - С. 75-79.

Рукопись получена: 7 февраля 2018 г. Принята к публикации: 13 февраля 2018 г.