Особенности формирования кинематической структуры ациклических локомоций и биоэнергетики мышечной системы девочек школьного возраста

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ АЦИКЛИЧЕСКИХ ЛОКОМОЦИЙ И БИОЭНЕРГЕТИКИ МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ДЕВОЧЕК ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

С.А. Баранцев1, Ю.А. Копылов, И.А. Криволапчук, Д.М. Пискова, Н.В. Полянская Институт возрастной физиологии РАО, Москва

Проведён сравнительный анализ изменений кинематических характеристик прыжков в длину с разбега, показателей биоэнергетики скелетных мышц, физического развития и двигательной подготовленности девочек 7-13 лет. Установлено, что в естественных условиях совершенствование техники ациклических локомо-ций происходит на фоне стабилизации биоэнергетических характеристик мышц (мощности фосфагенного источника энергообеспечения), двигательных способностей и физического развития. И наоборот, ухудшение в формировании кинематической структуры прыжков отмечается на фоне активного развития механизмов энергообеспечения мышц (фосфагенного, гликолитического и смешанного), двигательных качеств и показателей физического развития.

Ключевые слова: Биомеханический анализ, кинематическая структура прыжков в длину с разбега, биоэнергетические характеристики мышц, двигательная подготовленность, физическое развитие.

A comparative analysis of changes in kinematic characteristics of long jumps from a running start, bioenergetics of skeletal muscles, physical development and impellent readiness of 7-13-year-old girls was carried out. In natural conditions perfection of acyclic locomotion techniques is accompanied by stabilization of muscle biopower parameters (power of phosphagenic energy source), impellent abilities and physical development. To the contrary, deterioration in jump kinematic structure formation is observed along with active development of all muscle power supply mechanisms (phosphagenic, glycolytic and combined), impellent qualities and physical development parameters.

Key words: biomechanical analysis, kinematic structure of long jumps with a running start, muscle biopower parameters, impellent readiness, physical development.

В №3 ж.«Новые исследования» за 2009 год изложены результаты исследования по изучению особенностей формирования кинематической структуры ациклических локомоций и биоэнергетики мышечной системы мальчиков школьного возраста. Результаты эксперимента, представленные в этой статье, являются продолжением предыдущего исследования.

Задачей исследования было сопоставить изменения кинематической структуры прыжков в длину с разбега (ПД) девочек 7-13 лет с возрастной динамикой биоэнергетических факторов, влияющих на формирование техники ациклических локомоций.

1 Баранцев С.А.: E-mail: barancev_sergei@mail.ru

-5-

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Методы исследования изложены в предыдущей статье.

Исследование проводили на базе школы-гимназии №710 г. Москвы. Все испытуемые по состоянию здоровья относились к основной медицинской группе. Был проведен шестилетний лонгитудинальный эксперимент. В таблице 2 представлено количество испытуемых, принявших участие в эксперименте.

Таблица 2

Количество девочек, участвовавших в эксперименте по изучению кинематической структуры прыжков в длину с разбега

с ч К £ и и

II III IV V VI VII

В О З Р А С Т

7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13

Кинематика прыжков в длину с разбега

25/22 15/22 14/26 16/17 16/17 24/20

Двигательные способности

24/24 19/23 23/21 25/28 25/27 26/25

Примечание: в числителе - количество испытуемых, участвовавших в эксперименте в начале учебного года, в знаменателе - в конце учебного года

Киноциклографию прыжков в длину с разбега (ПД), тестирование двигательных способностей, исследование показателей физического развития проводили в каждом классе в начале и в конце учебного года.

Совершенствование техники ПД проводилось традиционно, в соответствии с Комплексной программой физического воспитания учащихся 7-13 лет (П^П классов) общеобразовательной школы (1985 г.) и существующими методическими рекомендациями.

В исследовании энергетических показателей мышечной работоспособности принимали участие 1036 девочек в возрасте 7-13 лет.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Возрастные особенности кинематики прыжков в длину с разбега и двигательной подготовленности девочек 713 лет

Результаты углублённого биомеханического анализа показали, что у второклассниц (7-8 лет) в течение учебного года на фоне улучшения результатов ПД отсутствуют значительные изменения в технике исследуемого движения. В 8-9 лет (III класс) преобладают негативные изменения в технике прыжков (уменьшаются скорость перемещения тела, угол отталкивания, кинетическая энергия движения и др.). В 9-12 лет (^^1 классы) наблюдается стабилизация техники ПД. В 12-13 лет (VII класс) преобладают позитивные изменения компонентов техники движения.

— 6 —

Следовательно (рис.1), у девочек в Ш классах происходят негативные изменения в технике выполнения прыжков в длину с разбега. Во II и IV классах отмечается как позитивные, так и негативные изменения в технике ПД, а в V-VI классах - наименьшее количество каких-либо изменений. В VII классе у девочек преобладают позитивные изменения компонентов техники ПД.

Таким образом, в процессе возрастного развития кинематики ациклических локомоций (также, как и циклических) у детей и подростков происходит чередование периодов стабилизации, роста и снижения характеристик кинематической структуры движения. В младшем школьном возрасте процесс формирования характеризуется снижением у девочек в 8-9 лет, а затем стабилизацией с последующим улучшением в 12-13 лет кинематической структуры прыжков.

18

к

II III IV V VI VII

7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 возраст

Рис.1. Совершенствование компонентов техники прыжков в длину с разбега

у девочек 11-У11 классов

Исследовали динамику показателей механической энергии при выполнении прыжка в длину с разбега: максимальной кинетической энергии и мощности отталкивания.

В таблице 3 представлена возрастная динамика показателей максимальной кинетической энергии при выполнении прыжков в длину с разбега (период опоры).

В течение учебного года достоверных изменений показателя не зарегистрировано, за исключением 3 класса (8-9 лет), где отмечено значительное уменьшение значений максимальной кинетической энергии. Достоверное увеличение изучаемого показателя отмечается в периоды летних каникул между 2 и 3 классами - в 8 лет (1=4,53; р<0,01), 3 и 4 классами - в 9 лет (1=2,72; р<0,05), 4 и

5 классами - в 10 лет (1=4,65; р<0,01), 5 и 6 классами - в 11 лет (1=2,30; р<0,05),

-7-

6 и 7 классами - в 12 лет (1=2,66; р<0,05). Следовательно, максимальные значения кинетической энергии при выполнении прыжков в длину с разбега у девочек более значительно увеличиваются в периоды летних каникул и, особенно, в 8, 10 и 12 лет.

Таблица 3

Возрастная динамика максимальной кинетической энергии

Возраст

7-8 206±59 212±51 0,68/ -

8-9 335±112 272±72 2,09/ <0,05

9-10 352±105 372±91 0,62/ -

10-11 543±148 516±109 0,58/ -

11-12 619±147 567±117 1,11/ -

12-13 818±375 787±145 0,36/ -

В таблице 4 представлена возрастная динамика показателей мощности отталкивания при выполнении прыжков в длину с разбега (за период опоры).

Таблица 4

Возрастная динамика мощности отталкивания

Возраст

7-8 1322±802 1479±663 0,73/ -

8-9 2563±1410 1694±782 2,40/<0,05

9-10 2892±1381 1381±672 3,63/<0,01

10-11 1881±506 2564±1015 2,46/ <0,05

11-12 3901±1540 2193±868 3,95/ <0,01

12-13 3894±1555 4088±1826 0,38/ -

В течение учебного года 3 класса (8-9 лет), 4 класса (9-10 лет) и 6 класса (11-12 лет) мощность отталкивания снижается (р<0,05, р<0,01, р<0,05 - соответственно). В 7-8 (2 класс) и 12-13 лет (7 класс) она стабилизируется.

Значительное увеличение изучаемого показателя отмечается в период летних каникул между 2 и 3 классами - в 8 лет (1=3,15; р<0,01), между 3 и 4 классами -в 9 лет (1=3,33; р<0,01) и между 4 и 5 классами - в 10 лет (1=2,56; р<0,05), 5 и

— 8 —

6 классами - в 11 лет (1=2,96; р<0,01) и 6 и 7 классами (1=3,31; р<0,01). Следовательно, мощность отталкивания при выполнении прыжков в длину с разбега у девочек 7-13 лет имеет неравномерную динамику: в периоды летних каникул она значительно увеличивается. В течение учебного года третьего (8-9 лет) и четвёртого (8-10 лет) классов она достоверно снижается, а 5 (10-11 лет) и 6 классов (11-12 лет) - увеличивается. Стабилизация показателя отмечается в 7-8 лет (2 класс) и в 12-13 лет (7 класс).

Достоверное увеличение максимальных значений кинетической энергии и мощности отталкивания при выполнении прыжков в длину с разбега связано, прежде всего, со значительным ростом массы тела девочек. На рисунке 2 представлена динамика показателей массы тела девочек 7-13 лет. Рисунок показывает, что наиболее значительные достоверные увеличения массы тела девочек происходят именно в периоды летних каникул.

II III IV V VI VII классы Возрастает): 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13

Рис.2. Динамика показателей массы тела девочек 7-13 лет

Жирная линия - достоверное изменение показателя, тонкая - недостоверное.

На рисунке 3 представлена возрастная динамика двигательных способностей девочек 7-13 лет по результатам изменений в течение каждого учебного года.

Наиболее значительное развитие двигательных качеств у девочек наблюдается в 7-8 лет (II класс) и несколько меньшее в 8-9 лет (III класс). В 10-13 лет (^^П классы) развитие большинства двигательных способностей стабилизируется. Достоверно увеличивается сила мышц-разгибателей ног в 10-11 и в 12-13 лет, а 11-12 лет относительная сила уменьшается.

— 9 —

Двигательные способности Возраст

7-8 8-9 9- 10 lo- ll 11- 12 12- 13

1. Абс. сила мышц-разгибателей спины

2. Отн. сила мышц-разгибателей спины

3. Абс. сила мыщц-разгибателей ног

4. Отн. сила мышц-разгибателей ног

5. Скоростно-силовые возможности

6. Быстрота

7. Гибкость

Способности управлять движениями

8. в пространстве(К() т-т т-т т-т о-о т-т о-т

9. по степенимышеч-ных усилий (Кг) т-т т-т о-о о-о Т-0 т-т

10. во времени(Кз) о-о т-т о-о т-т Т-0 т-т

Рис.3. Динамика двигательных способностей девочек 7-13 лет

Примечание: СГ1, СГ1 или  - соответственно, достоверное улучшение,

стабилизация или ухудшение показателя в течение учебного года. Прочерк -отсутствие изучаемого показателя. «т» - точное выполнение двигательного задания, «о» - значительные ошибки при его выполнении. Первая буква - начало учебного года, вторая - конец учебного года.

У девочек 12-13 лет (VII классы) на фоне значительного улучшения техники прыжков в длину с разбега стабилизируется большинство из изучаемых показателей двигательной подготовленности, особенно такие, как быстрота и скоростносиловые возможности.

Следовательно, совершенствование техники ациклических локомоций является самостоятельным процессом, который непосредственно не зависит от развития двигательных способностей.

Наибольший интерес представляют показатели скоростно-силовых возможностей, от которых в большей мере, чем от других физических качеств зависит результативность прыжков в длину с разбега.

Достоверное увеличение скоростно-силовых возможностей отмечается в течение учебного года второго (7-8 лет) и третьего классов (8-9 лет). Следовательно, скоростно-силовые возможности девочек значительно увеличиваются в 7-9 лет. В этот возрастной период отмечается ухудшение кинематической структуры ПД.

— 10 —

Возрастные особенности биоэнергетики скелетных мышц

В таблице 5 представлена возрастная динамика эргометрических показателей биоэнергетики скелетных мышц девочек 7-13 лет.

Таблица 5

Возрастная динамика эргометрических показателей мышечной биоэнергетики

девочек 7-13 лет

О

Показатели мышечной биоэнергетики а Ь Vmax V40 V240 V900 LnS F О А

7 лет, п=47 Меап 8,42 14,23 5,63 3,37 2,65 2,23 39,23 0,61 0,78 0,83

Std.Dev. 5,164 7,957 0,724 0,467 0,544 0,587 19,178 0,099 0,061 0,048

8 лет, п=60 Меап 8,01 13,91 5,82 3,47 2,73 2,30 39,96 0,60 0,78 0,83

Std.Dev. 3,194 5,229 0,688 0,498 0,577 0,607 14,108 0,100 0,065 0,052

9 лет, п=85 Меап 7,83 13,97 6,12* 3,68* 2,89* 2,43 42,23 0,61 0,78 0,83

Std.Dev. 2,395 3,744 0,740 0,387 0,420 0,445 9,991 0,076 0,047 0,037

10 лет, п=156 Меап 8,93* 16,00* 6,22 3,91* 3,14* 2,68* 48,83* 0,63* 0,80* 0,85*

Std.Dev. 3,927 6,096 0,713 0,464 0,521 0,556 15,483 0,088 0,053 0,042

11 лет, п=270 Меап 8,53 15,49 6,39* 3,97 3,17 2,69 48,59 0,63 0,80 0,84

Std.Dev. 3,236 4,731 0,764 0,422 0,467 0,497 12,027 0,082 0,051 0,040

12 лет, п=232 Меап 8,58 16,04 6,69* 4,16* 3,32* 2,83* 52,73 0,63 0,80 0,84

Std.Dev. 3,106 5,105 0,822 0,431 0,508 0,552 13,977 0,086 0,053 0,042

13 лет, п=186 Меап 8,99 16,90 6,77 4,30* 3,48* 2,98* 56,30* 0,64 0,81 0,85

Std.Dev. 2,908 4,873 0,853 0,454 0,524 0,567 14,215 0,085 0,052 0,041

Примечание: * - достоверные изменения при р<0,001-0,05.

В период от 7 к 8 годам достоверное изменение биоэнергетических характеристик мышечной системы не наблюдается. Отмечено незначительное увеличение темпов прироста мощности энергетической системы (фосфагенный источник, гликолитический, аэробный, анаэробно-аэробное энергообеспечение) и общей мышечной работоспособности; незначительное увеличение гомогенности энергосистемы в целом (снижение темпов приростов показателей а, F,G,A), а также незначительное снижение емкости аэробного источника.

В период от 8 к 9 годам достоверное увеличение темпов прироста наиболее выражено по показателям мощности гликолитического источника (р<0,001), и чуть менее выражено по показателям мощности фосфагенного источника и аэробного гликолиза (р<0,05). Изменения остальных показателей биоэнергетики недостоверны.

В период от 9 к 10 годам темпы изменения всех биоэнергетических показателей резко возрастают, за исключением мощности фосфагенного источника.

— 11 —

Максимально выражен прирост аэробной емкости (Ь) и мощности всех источников биоэнергетики - фосфагенного, гликолитического, аэробного, а также смешанного энергообеспечения и общей мышечной работоспособности (р<0,001). Несколько менее выражены, с достоверностью (р<0,05), изменения гетерогенности биоэнергетической системы (а, F, О, А).

В период от 10 к 11 годам отмечается достоверное увеличение темпа прироста мощности фосфагенного источника (р<0,001) на фоне незначительной отрицательной динамики всех остальных показателей. Изменения в структуре энергетической системы не наблюдаются.

В период от 11 к 12 годам отмечается достоверное увеличение показателей мощности фосфагенного, гликолитического и аэробного источников, а также аэробного гликолиза и общей мышечной работоспособности (р<0,001). Изменения в структуре энергетической системы отсутствуют.

В период от 12 к 13 годам достоверное увеличение отмечается по тем же параметрам биоэнергетики (мощность гликолитического и аэробного источников, мощность аэробного гликолиза и общая мышечная работоспособность (р<0,001)), за исключением мощности фосфагенного источника, темп прироста которого снижается.

По данным Р.В.Тамбовцевой (2002), исследовавшей возрастные и типологические особенности энергетики скелетных мышц, пик возрастных изменений анаэробной производительности у девочек приходится также на 9 и 12-13 лет (W40 и W900 в расчете на единицу массы тела); аэробной производительности - 9 и

11-12 лет. В 10 лет отмечено снижение анаэробной и аэробной производительности, что в целом согласуется с полученными данными.

Данные, представленные в сводной таблице 6 свидетельствуют об обратной зависимости между изменениями, происходящими в мощности фосфагенного источника и формировании компонентов техники прыжков в длину с разбега девочек 7-13 лет.

Так, например, у девочек в 8-9 лет значительно развиваются биоэнергетические показатели скелетных мышц (мощности фосфагенного, гликолитического, а также смешанного энергообеспечения), скоростно-силовые возможности, увеличивается длина и масса тела. Но значительно ухудшается формирование техники прыжков в длину с разбега. В 12-13 лет наступает стабилизация в развитии фос-фагенного источника, скоростно-силовых, силовых возможностей, быстроты, показателей физического развития. На этом фоне значительно улучшается техника прыжка в длину с разбега.

Период стабилизации в формировании техники движения - 9-12 лет - характеризуется развитием различных механизмов энергообеспечения и увеличением длины тела у девочек 7-13 лет.

Таким образом, развитие кинематической структуры ПД и биоэнергетических факторов проходит гетерохронно и реципрокно: в естественных условиях совершенствование техники ациклических локомоций происходит на фоне стабилизации биоэнергетических характеристик мышц, двигательных способностей и физического развития.

— 12 —

Таблица 6

Изменения компонентов техники прыжков в длину с разбега и показателей биоэнергетики скелетных мышц девочек 7-13 лет

О

Показатели техники прыжков в длину с разбега В О З Р А С Т

7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13

Результат прыжков +

Результ. ск. ОЦМТ (нач. ф. ам.) -

Результ. ск. ОЦМТ (кон. ф. ам.) - +

Результ. ск. ОЦМТ (нач. ф. отт.) -

Кинетическая энергия -

Отнош ск.ОЦМТ нач. и кон.ф.ам. + +

Постановка ноги на опору - - - + +

Скор. махового движения ногой +

Разгибание толч. ноги в кол. сус. + - +

Разгибание в голеностоп. суставе - -

Эффективность отталкивания

Амплитуда движений ног + - +

Скорость движений рук - +

Сгиб.толч.ноги в кол.суст.(ф. ам.) +

Угол вылета ОЦМТ - - -

Вертикальное перемещ. ОЦМТ - -

ИПТ -2 -5 1 -1 0 4

Показатели биоэнергетики скелетных мышц 8 лет п=28 9 лет п=15 10 лет п=67 11 лет п=67 12 лет п=34 13 лет п=29

LnS + +

Vmax + + +

V40 + + + +

V240 + + + +

V900 + + +

а +

Ь +

F +

О +

А +

Двигательные качества 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13

Скоростно-силовые возможности + +

Быстрота +

Сила (становая) +

Физическое развитие 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13

Длина тела + + + +

Масса тела +

ВРИ

ВЫВОДЫ

1. В естественных условиях совершенствование техники ациклических локомоций у девочек 7-13 лет происходит на фоне стабилизации биоэнергетических характеристик мышц (мощности фосфагенного источника энергообеспечения), двигательных способностей и физического развития. И наоборот, ухудшение в формировании кинематической структуры прыжков отмечается на фоне активного развития механизмов энергообеспечения мышц (фосфагенного, глико-литического и смешанного), двигательных качеств и показателей физического развития.

2. В процессе возрастного развития кинематики ациклических локомоций (как и циклических) у детей и подростков происходит чередование периодов стабилизации, роста и снижения характеристик кинематической структуры движения. У девочек в 8-9 лет от начала к концу учебного года зарегистрировано ухудшение компонентов техники прыжков в длину с разбега. С 9 до 12 лет отмечаются как позитивные, так и негативные изменения в технике исследуемого движения, что позволяет говорить о некоторой стабилизации или незначительных изменениях в технике движения. В 12-13 лет у девочек происходит значительное улучшение кинематики прыжков в длину с разбега.

3. Изменения в мышечной биоэнергетике девочек 7-13 лет носят циклический характер. Наиболее выраженные изменения отмечены в возрасте от 9 к 10 годам и от 11 к 13 годам.

4. Первый период выраженных изменений (9-10 лет) характеризуется не только увеличением мощности всех механизмов энергообеспечения и ростом общей мышечной работоспособности, но и интенсивной перестройкой структуры мышечной энергетики.

5. Второй период выраженных изменений (11-13 лет) характеризуется интенсивным ростом общей мышечной работоспособности и мощности всей биоэнергетической системы, но без изменений в ее структуре.

6. Периоды замедленного развития мощностных характеристик мышечной биоэнергетики и работоспособности - 7-8 лет и 10-11 лет.

7. Периоды развития анаэробных источников биоэнергетики - 8-9 лет и

12-13 лет. Развитие анаэробных источников биоэнергетики протекает реципрок-но развитию аэробного источника и сопровождается снижением темпа прироста общей мышечной работоспособности.