Скорость врабатывания и восстановления - критерии эффективности выполнения конькобежцами нагрузок различной интенсивности

СКОРОСТЬ ВРАБАТЫВАНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ -КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНЬКОБЕЖЦАМИ НАГРУЗОК РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

Е.А. ШИРКОВЕЦ, В.Н. МОРОЗОВ, ФГБУ ФНЦ ВНИИФК; А.Ю. ТИТЛОВ, М.В. БАКАНОВ, А.А. НАГИН, Коломенский государственный областной социально-гуманитарный институт

Аннотация

Цель работы - определить информативность таких критериев специальной работоспособности, как скорость врабатывания и скорость восстановления при выполнении различных по мощности мышечных нагрузок в конькобежном спорте. Выполнен анализ данных тестирования по соотношениям объемов тренировочных нагрузок к величине адаптационных перестроек организма у конькобежцев 11-17 лет. Показано, что константы скорости восстановления в быстрой фазе оплаты кислородного долга служат информативным критерием функционального состояния

спортсменов.

Ключевые слова: конькобежный спорт, критерии адаптации к нагрузкам, константы врабатывания и восстановления

Abstract

Objective is to determine the information content

of such special performance criteria,

as load adaptation speed and recovery speed

when performing different muscle power loads

in speed skating. Test data analysis

on relations training load volumes and size of adaptive

mutations in the organism of skaters 11-17 years old

has been performed. It is shown

that a constant rate of recovery in the fast phase

of oxygen debt payment is informative criterion

of the athletes' functional state.

Keywords: speed skating, the criteria of adaptation to the loads, constant engagement and recovery.

Для эффективного управления тренировкой необходим системный подход к получению, передаче и анализу информации о функциональном состоянии спортсмена в каждый период подготовки. Для его оценки в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости чаще других используются параметры максимальной производительности различных энергоисточников. Однако специфика отдельных видов спорта приводит к необходимости изучения таких показателей, которые адекватно отражают специфику подготовленности спортсменов в конкретном виде спорта [1-3].

В конькобежном спорте спортивная результативность обусловлена как скоростью прохождения дистанций различной длины, так и эффективностью процессов восстановления между забегами. Очевидно, что спортивная результативность в значительной степени обусловлена биоэнергетическими возможностями, тогда как скорость восстановления функциональных систем обеспечивает готовность к следующей соревновательной деятельности.

Цель работы

Обоснование информативности скорости врабаты-вания и восстановления при выполнении различных по мощности мышечных нагрузок, используемых в качестве критериев специальной работоспособности спортсменов. В основу исследований положен экспериментальный материал тестирования 11 молодых конькобежцев (возраст 17-19 лет), имеющих многолетний стаж специализиро-

ванной тренировки. Спортсмены регулярно проходили лабораторные испытания, в ходе которых измерялась реакция организма, как на стандартные тестирующие процедуры, так и на специфические упражнения, характерные для вида спорта нагрузки.

Методика исследования

Изучался срочный тренировочный эффект физических упражнений на различных этапах круглогодичной подготовки, который зависит от суммарной нагрузки на соответствующие функции организма. Для этого был проведен анализ динамики уровня 02-потребления, выделения СО2, лактата и ЧСС в пяти вариантах упражнений, различающихся по мощности. Пробы выдыхаемого воздуха забирались каждые 30 с, как во время работы, так и в период восстановления. Концентрация лактата в крови определялась на 2-3-й минуте восстановления. Работа длительностью 5 минут (в каждом упражнении) выполнялась спортсменами в реальных условиях тренировки.

Результаты исследования

Первый режим состоял из равномерного бега на коньках со средней скоростью 6,9 м/с (рис. 1). Следствием данной нагрузки было увеличение уровня О2-потребления с 0,25 л/мин до 2,0 л/мин, частота сердечных сокращений возросла до 130 уд./мин, тогда как концентрация лактата в крови оставалась на базальном уровне (2,2 ммоль). Отсюда следует, что данная нагруз-

ка выполнялась на уровне аэробного порога, которую в практике тренировочной работы принято обозначать как первую зону интенсивности. Такие нагрузки применяются на начальных этапах цикла подготовки, а также в восстановительных целях после тяжелых нагрузок.

Номер пробы

Рис. 1. Динамика О2-потребления при выполнении конькобежцем физической работы различной мощности.

Примечание: по абсциссе - время работы и восстановления (заборы проб - каждые 30 с). Кривые 1-5: варианты упражнений (режимов).

Второй режим - бег на коньках со средней скоростью 8,6 м/с - сопровождался увеличением уровня О2-потребления до 3 л/мин, ЧСС возрастал до 150 уд./мин, а концентрация лактата в крови увеличилась до 4,0 ммоль. Такая работа идентифицируется как вторая зона интенсивности. Она соответствует уровню анаэробного порога и в тренировочном процессе используется для развития аэробной производительности.

Третий режим представлял бег со скоростью 9,5 м/с. Здесь уровень О2-потребления возрос в среднем до 3,8 л/мин, ЧСС - до 165 уд./мин, концентрация лактата в крови возросла до 6,7 ммоль. Интенсивность этого режима работы превышает анаэробный порог. Такая нагрузка оказывает смешанное аэробно-анаэробное воздействие на организм, ее принято относить к третьей зоне (подзона «а»).

В четвертом упражнении, где скорость бега составила в среднем 10,4 м/с, уровень О2-потребления превысил 4,0 л/мин, ЧСС достигала 185 уд./мин, концентрация лактата в крови в конце упражнения равнялась 9,5 ммоль. Мощность такой работы близка к критической, когда уровень О2-потребления находится в субмаксимальной зоне. Такая нагрузка также оказывает смешанное аэробно-анаэробное воздействие на организм, ее относят к третьей зоне, но это подзона «б» - с большим акцентом воздействия на гликолитический механизм энергообеспечения.

Наконец, в пятом режиме работы, когда средняя скорость бега превышала 11 м/с, уровень О2-потребления

достиг максимальных значений, ЧСС - 198 уд./мин, концентрация лактата в крови на финише увеличилась до 12,8 ммоль. Такая интенсивность мышечной работы наряду с предельной интенсификацией аэробной производительности приводит к значительному усилению анаэробного метаболизма.

В результате анализа динамики 02-потребления для всех режимов работы были вычислены константы враба-тывания на первых 1,5 минутах упражнения и константы восстановления в быстрой фазе оплаты кислородного долга. Скорость врабатывания зависит от мощности работы. Кривая потребления кислорода в первые 1,5 минуты работы аппроксимируется логарифмической функцией вида:

Y = Ь х 1П (%)) + a,

где Ь - константа скорости врабатывания, Ы (х^) -натуральный логарифм функции (х), а - начальное значение показателя, тогда как кривая восстановления в быстрой фазе оплаты кислородного долга аппроксимируется экспоненциальной функцией вида:

Y = а х е-Ьх ,

где Ь - константа скорости восстановления, е - число Эйлера.

Для всех видов упражнений в соответствии с представленными функциями были определены величины констант врабатывания и восстановления. На рис. 2 представлен график, показывающий соотношение констант врабатывания (верхняя кривая) и констант восстановления в быстрой фазе оплаты кислородного долга последовательно от легкой работы до бега с максимальной интенсивностью.

Номер упражнения

_ _ Константа __ __ Константа

врабатывания восстановления

Рис. 2. Константы скорости процессов при выполнении работы различной мощности

Скорость врабатывания наибольшая в субкритических режимах мышечной деятельности, равно как и скорость восстановления организма (в «быстрой фазе»). Как было показано ранее, это - режимы наибольшей слаженности работы функциональных систем организма [4, 5]. Они обозначались как зоны оптимальной мощности физической работы.

Комплексные измерения функций организма (интенсивности аэробного и анаэробного метаболизма, частоты сердечных сокращений и т.п.) позволяют дать количественную оценку суммарных воздействий на спортсмена различных вариантов тренировки и в конечном счете измерить срочный тренировочный эффект тех или иных упражнений. Еще одним критерием срочного эффекта тренировок служит величина константы О2-потребления в быстрой фазе восстановления. Повышенный уровень потребления кислорода в начальный период восстановления обусловлен следующими физиологическими процессами:

• ресинтезом фосфатных макроэргов, который во всех случаях обеспечивает мышечную деятельность;

• повышенным расходом кислорода при интенсивно функционирующих кардиореспираторных системах организма;

• процессом реоксигенации миоглобина;

• восстановлением должной концентрации кислорода в биологических жидкостях и венозной крови.

Следует отметить, что суммарный излишек О2-потреб-ления в быстрой фазе оплаты О2-долга не корректно идентифицировать с размерами алактатной фракции кислородного долга. В данных расчетах не учитывается та часть кислорода, которая идет на ресинтез лактата в медленной фазе восстановления.

В целом изучение энергообмена в восстановительном периоде после интенсивной работы позволяет адекватно оценить состояние организма, поскольку константы восстановления адекватно отражают кинетику потребления кислорода, двуокиси углерода, уровень легочной вентиляции и эксцесса СО2. Во время интенсивной мышечной работы содержание креатинфосфата по-разному снижается в быстрых и медленных мышечных волокнах. Определено, что при исходных средних величинах креатинфос-фата, соответственно 83,0 и 73,0 ммоль/кг сырой массы мышцы, снижение происходит на 71,0% в быстрых и на 60,0% в медленных волокнах. После 1-й минуты отдыха креатинфосфат восстанавливается до 50% от исходного уровня в быстрых и до 68% в медленных волокнах [4]. В покое его содержание достоверно выше в быстрых, а в быстрой фазе восстановления - в медленных волокнах, что влияет на функциональное состояние мышц [5-7] .

Сравнение констант врабатывания и восстановления выявило нелинейность их взаимосвязи (рис. 2). Наиболее быстро идет восстановление уровня потребления кислорода, тогда как изменение эксцесса СО2, отражающего ресинтез лактата, происходит более медленно. Гетерохронность скорости восстановления различных функциональных показателей обусловлена сложным характером взаимодействия биохимических реакций при напряженной мышечной деятельности.

Обсуждение исследования

Управление тренировкой спортсмена в достаточно длительные периоды времени возможно при наличии набора критериев эффективности, удовлетворяющих

следующим требованиям: они должны отражать основную цель операции, а также достоверно изменяться при тренировочных воздействиях разной направленности.

В основе способности длительное время поддерживать высокий уровень потребления кислорода лежит, прежде всего, специально спланированный тренировочный процесс. При адаптации к длительной мышечной деятельности циклического характера повышаются запасы гликогена, увеличивается плотность капилляров в работающих мышцах, возрастает роль липидов в общем энергообеспечении. Изменяется реакция ферментных и эндокринных систем на физические нагрузки, то есть происходят изменения на всех уровнях биологической системы.

Повышение аэробной производительности под влиянием систематической тренировки в спорте связано в первую очередь с улучшением деятельности сердечнососудистой и дыхательной систем, но оно также сказывается на эффективности тканевого дыхания [6, 7]. Экспериментальные исследования показали улучшение васкуляризации мышечных тканей, повышение содержания миоглобина, увеличение митохондриальной массы в скелетной мускулатуре, повышение активности ферментов митохондриального комплекса в этих условиях. Увеличение количества митохондрий в работающих мышцах и активности ферментов дыхательной цепи повышает способность мышц ресинтезировать АТФ аэробным путем.

Максимальную аэробную производительность определяют три основных независимых параметра: пиковое значение О2-потребления, длительность его удержания и скорость врабатывания, или время достижения пикового уровня. В приведенной ниже таблице показано, насколько удовлетворяют этим требованиям такие критерии эффективности тренировочного процесса, как прирост максимальной аэробной мощности, а также прирост величины алактатного и лактатного компонентов О2-долга.

Здесь дано сравнение прироста перечисленных функциональных показателей конькобежцев одного тренировочного года и объема тренировочных нагрузок аэробной, смешанной, лактатной и алактатной направленности. Анализ данных показал, что выполненные объемы работы привели к значительному увеличению аэробного потенциала (максимум О2-потребления в среднем возрос на 0,42 ± 0,2 л/мин).

Увеличение размеров алактатного О2-долга в среднем составило 0,65 л, однако индивидуальные сдвиги имеют разную направленность воздействия на функции организма. У 4-х испытуемых отмечено уменьшение данного показателя. В отношении лактатной фракции О2-долга в средних величинах не наблюдается достоверного прироста, а индивидуальные сдвиги распределились примерно поровну между положительными и отрицательными значениями.

Корреляционный анализ не выявил достоверной связи между объемом выполненной работы соответствующей направленности и величиной прироста представ-

ленных функциональных показателей. Анализ взаимосвязей затрудняется тем, что на ту или иную функцию организма оказывают воздействие нагрузки разной направленности. Например, прирост аэробной мощности происходит при выполнении работы как аэробной, так и алактатной и смешанной аэробно-анаэробной

направленности. Очевидно, что накопление большого экспериментального материала о величине прироста функциональных показателей под влиянием различных объемов нагрузок, а также применение соответствующего математического аппарата позволят вскрыть закономерности этих взаимосвязей.

Таблица

Сравнение объемов тренировочных нагрузок разной направленности и прироста функциональных показателей спортсменов

№ Аэробная Смешанная Гликолитическая Алактатная A max VO2 A Al O2 D A Lac O2 D

1 15 358 1929 550 99 0,176 0,56 0,08

2 12 405 2475 630 135 0,515 0,4 2,35

3 13 391 2341 629 125 0,169 0,49 0,21

4 10 505 2557 550 130 0,58 0,34 22

5 9283 1968 580 110 0,701 1,05 0,67

6 15 267 2986 450 120 0,683 1,45 0,59

7 9816 3396 630 125 0,381 1,93 3,25

8 9294 1540 595 150 0,307 0,27 1,81

9 5940 1702 610 140 0,466 1,61 4,75

10 10 874 1454 510 120 0,163 1,35 0,38

11 5875 3447 530 115 0,455 0,22 1,01

Среднее значение 10 728 2345,00 569,45 124,45 0,42 0,88 1,55

Sx 969,85 212,40 17,43 4,29 0,06 0,19 0,44

с 3216,63 704,43 57,80 14,22 0,20 0,62 1,46

Обозначения: S x - среднеквадратичная ошибка выборки. с - среднеквадратичное отклонение.

Выводы

Показатели скорости врабатывания и восстановления адекватно отражают изменения функционального состояния спортсменов. В разных режимах работы вариации численного значения констант восстановления достигают 25% от средних значений. Показатели скорости врабатывания и восстановления 02-потребления связаны с мощностью окислительного потенциала систем орга-

низма. Чем она больше, тем быстрее восстанавливаются запасы фосфатных макроэргов. Константы скорости восстановления в быстрой фазе оплаты кислородного долга служат информативным критерием функционального состояния спортсменов. Динамика рассмотренного комплекса показателей отражает характер изменений состояния спортсменов под влиянием специфической тренировочной деятельности.

Литература

1. Титлов, А.Ю. Критерии адаптации квалифицированных конькобежцев к тренировочным нагрузкам // Вестник спортивной науки. - 2011. - № 6. -С. 33-35.

2. Ширковец, Е.А., Титлов, А.Ю, Луньков, С.М. Критерии и механизмы управления подготовкой спортсменов в циклических видах спорта // Вестник спортивной науки. - 2013. - № 5. - С. 44-48.

3. Титлов, А.Ю., Ильин, А.А., Луньков, С.М., Ширковец, Е.А. Характеристика функциональных возможностей конькобежцев различной квалификации // Вестник спортивной науки. - 2014. - № 3. -С.35-39.

4. Davis,J.A., Storer, T.W., Caiozzo, V.J. Lower reference limit for maximal oxygen uptake in men // Clin. Physiol. and Funct. Imag. - 2002. - 22. - No. 5. - Pp. 332-338.

5. Shephard, K.J., Astrand, P.O. Endurance in sport // Encyclopedia of Sports Medicine, 1992. - V. 2. - 656 p.

6. Koning, J., Bobbert, M., Foster, C. Determination of optimal pacing strategy in track cycling with an energy flow model // Journal of Science and Medicine in Sport, 1999, 2 (3) - Pp. 266-277.

7. Scott, C.B. Contribution of blood Lactate to the energy expenditure of weight training. // J. Strength Cond. Res., 2006, 20 (2) - Pp. 404-411.

References

1. Titlov, A.Y. Criteria of adaptation of skilled skaters to training loads // Vestnik sportivnoy nauki. - 2011. -No. 6. - Pp. 33-35.

2. Shirkovets, E.A., Titlov, A.Y., et al. Criteria and management mechanisms preparation of sportsmen in cyclic sports // Vestnik sportivnoy nauki. - 2013. - No. 5. -Pp. 44-48.

3. Tiltov, A.Y., Il'yin, A.A., et al. Characteristics of the functional abilities of skaters of varying skill // Vestnik sportivnoy nauki. -2014. - No. 3. - Pp. 35-39.

4. Davis, J.A., Storer, T.W., Caiozzo, V.J. Lower reference limit for maximal oxygen uptake in men // Clin.

Physiol. and Funct. Imag. - 2002. - 22. - No. 5. -Pp. 332-338.

5. Shephard, K.J., Astrand, P.O. Endurance in sport // Encyclopedia of Sports Medicine, 1992. - V. 2. - 656 p.

6. Koning, J., Bobbert, M, Foster, C. Determination of optimal pacing strategy in track cycling with an energy flow model // Journal of Science and Medicine in Sport, 1999, 2 (3) - Pp. 266-277.

7. Scott, C.B. Contribution of blood Lactate to the energy expenditure of weight training. // J. Strength Cond. Res., 2006, 20 (2) - Pp. 404-411.