Нагрузки различной метаболической направленности и двигательная подготовленность школьников: специфичность адаптационных эффектов

НАГРУЗКИ РАЗЛИЧНОЙ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ И ДВИГАТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВЛЕННОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ: СПЕЦИФИЧНОСТЬ АДАПТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ

И.А. Криволапчук1, С.А. Баранцев, А.А. Герасимова ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва

В процессе исследования выявлены неспецифические и специфические долговременные приспособительные изменения, формируемые физической нагрузкой различной метаболической направленности, касающиеся двигательной подготовленности детей 12-13 лет. Анализ полученных результатов показал, что программы занятий, базирующиеся на использовании комплексов упражнений преимущественно анаэробного характера, в большей степени, чем программы, основанные на применении нагрузок преимущественно аэробной направленности, способствую улучшению двигательной подготовленности школьников.

Ключевые слова: адаптация, тренировочный эффект, аэробная и анаэробная направленность нагрузки, двигательные способности.

Different metabolic direction tensions and motor fitness in pupils: peculiarity of adaptation effects. The study revealed nonspecific and specific long-term adaptive changes generated by exercise of various metabolic focus on motor readiness in 12-13-year-old children. The data analysis .showed that the training programmes based on the sets of anaerobic exercises improve motor fitness in schoolchildren better than those based on the aerobic exercises.

Keywords: adaptation, training effect, aerobic and anaerobic exercises, motor abilities.

Как известно специфика адаптации, развивающейся под влиянием занятий физическими упражнениями, во-многом, обусловлена выбором конкретных характеристик физической нагрузки, в зависимости от сочетания которых в организме происходят те или иные физиологические и биохимические перестройки, определяющие особенности срочных и долговременных тренировочных эффектов [1; 9; 11]. Изменения значений характеристик нагрузки обусловливают увеличение или уменьшение «силы воздействия» и, соответственно, модифицируют величину и направленность адаптационного эффекта. Влияние физических упражнений на формирование двигательных способностей также зависит от значений основных характеристик нагрузки. При этом для целенаправленного развития двигательных способностей используются такие упражнения и режимы занятий, которые в наибольшей степени влияют на физиологические системы и механизмы, способствующие их наиболее эффективному проявлению. Уровень развития двигательных способностей, во многом, определяется мощностью, емкостью и эффективностью энергетических систем, причем энергообеспечение упражнений

Контакты: 1 Криволапчук И.А. - E-mail: <i.krivolapchuk@mail.ru>

разной мощности и длительности требует различного участия процессов аэробного и анаэробного ресинтеза АТФ [1; 5; 11]. В связи с этим специалистами в области оздоровительной физической культуры непрерывно ведется поиск рациональных соотношений основных характеристик тренировочной нагрузки, обеспечивающих наиболее выраженное положительное воздействие на физическое состояние детей и подростков. Особый интерес в этом отношении представляет проблема определения оптимальных сочетаний нагрузок разной метаболической направленности для улучшения двигательной подготовленности школьников на различных этапах онтогенеза.

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния систематических занятий физическими упражнениями преимущественно аэробного и анаэробного характера на двигательную подготовленность школьников 11-12 лет.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для достижения поставленной цели был проведен педагогический эксперимент, в котором приняли участие дети школьники 11 -12 (п=84) лет, отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе. Исследования проходили в соответствии с Хельсинской декларацией.

В процессе работы были организованы 4 рандомизированные экспериментальные группы. Во всех группах в структуре основной части занятия выделяли два основных блока - обучающий и тренирующий [7]. Обучающий блок был однотипным во всех опытных группах. Средняя интенсивность нагрузки была низкой и не превышала 40 % максимального пульсового резерва. На решение задач этого блока отводилось 30-45 минут в неделю. В тренирующем блоке выделены 4 «модуля» двигательных заданий, отнесенных к различным зонам относительной мощности. На их реализацию отводилось от 60 до 120 минут в неделю. Экспериментальные нагрузки, предлагаемые занимающимся, были сопоставимы по средней интенсивности (70-80 % максимального пульсового резерва) и объему, но различались по метаболической направленности (табл. 1). Перед началом и после окончания педагогического эксперимента проводилось изучение двигательной подготовленности.

Таблица 1

Дизайн исследования

Группы Направленность нагрузки Количество занятий Недельный объем нагрузки

ЭГ-1 Преимущественно аэробная 3 раза в неделю 60 мин

ЭГ-2 6 раз в неделю 120 мин

ЭГ-3 Преимущественно анаэробная 3 раза в неделю 60 мин

ЭГ-4 6 раз в неделю 120 мин

Комплекс преимущественно аэробной направленности содержал 50 % упражнений, обеспечивающих развитие двигательных способностей, тесно свя-

занных с аэробными возможностями, 25 % упражнений, способствующих улучшению двигательных способностей, базирующихся на анаэробной производительности организма. Комплекс преимущественно анаэробной направленности имел обратное соотношение указанных выше средств. В обоих случаях для упражнений, характеризующихся смешанным энергообеспечением, выделялось 25 % времени. Комплексы физических упражнений различной направленности были составлены таким образом, что имели одинаковую продолжительность, среднюю интенсивность и, соответственно, величину нагрузки.

Батарея тестов двигательной подготовленности включала показатели, характеризующие уровень развития кондиционных двигательных способностей: 1) бег 30 метров; 2) прыжок в длину с места; 3) подтягивание из виса на перекладине; 4) челночный бег 4 х 9 м; 5) шестиминутный бег; 6) бег на 1,5 км; 7) поднимание туловища из положения "лежа на спине" за 1 минуту; 8) наклон вперед. Определяли также предельное время работы ^2, t5) при выполнении "до отказа" нагрузок преимущественно аэробной (2 Вт/кг) и анаэробной (5 Вт/кг) направленности и становую силу. Физическая нагрузка задавалась с помощью велоэр-гометра "РИТМ" ВЭ-05.

На основе сдвигов отдельных переменных, полученных за время педагогического эксперимента, определяли среднюю величину сдвига всех показателей двигательной подготовленности (интегральный параметр), а также показателей, связанных с аэробными и анаэробными возможностями организма.

Полученный фактический материал обработан общепринятыми методами статистического анализа. Определялись статистические характеристики ряда измерений и проводилась проверка статистических гипотез. Достоверность различий оценивали с помощью параметрических и непараметрических критериев для корреляционно связанных и независимых выборок.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение эффективности разработанных программ занятий в большинстве случаев выявило статистически значимые приросты показателей двигательной подготовленности после окончания педагогического эксперимента (рис.1).

В группах с преимущественно аэробной направленностью нагрузки (ЭГ1, ЭГ2) обнаружены достоверные ф<0,05-0,001) сдвиги результатов выполнения шестиминутного бега, бега на 1500 м, времени выполнения «до отказа» нагрузки мощностью 2 Вт/кг, становой динамометрии, прыжка в длину с места, наклона вперед, челночного бега. Наряду с этим в ЭГ2 произошли выраженные изменения ф<0,05-0,001) показателя времени выполнения «до отказа» нагрузки мощностью 5 Вт/кг, количества подтягиваний, результатов бега на 20 м.

В группах с преимущественно анаэробной направленностью нагрузки (ЭГ3, ЭГ4) также обнаружены значимые ф<0,05-0,001) сдвиги показателя времени выполнения «до отказа» нагрузки мощностью 5 Вт/кг, становой динамометрии, бега на 20 м, понимания туловища, подтягивания, прыжка в длину с места, наклона вперед, челночного бега, времени выполнения «до отказа» нагрузки мощностью 2 Вт/кг, шестиминутного бега. Наряду с этим в ЭГ4 произошли достоверные приросты (р< 0,001) результатов бега на 1500 м.

Рис. 1 - Приросты показателей двигательной подготовленности под влиянием нагрузок различной направленности.

Примечание: I - ЭГ1, II - ЭГ2 (аэробная направленность 60 и 120 мин соответственно); III - ЭГ3, VI - ЭГ4 (анаэробная направленность 60 и 120 мин соответственно).

Анализ различий, обусловленных направленностью занятий, показал, что группы школьников с преобладанием в структуре нагрузок аэробных упражнений превосходили (р<0,05-0,001) группы детей с превалированием анаэробных упражнений в отношении показателя времени выполнения «до отказа» работы мощностью 2 Вт/кг, шестиминутного бега, бега на 1500 м, наклона вперед. В свою очередь, группы школьников с преобладанием анаэробных нагрузок имели преимущество (р<0,05-0,001) в отношении приростов результатов выполнения «до отказа» работы мощностью 5 Вт/кг, прыжка в длину с места, челночного бега, становой динамометрии, бега 20 м, поднимания туловища, подтягиваний.

Таким образом, в группах с анаэробной направленностью нагрузки улучшение физического состояния происходило за счет более значительного роста показателей скоростно-силовой подготовленности и выносливости, проявляемой при работе в зоне субмаксимальной мощности, и, в меньшей степени, за счет показателей общей выносливости, тогда как в группах с аэробной направленностью занятий двигательная подготовленность, наоборот, улучшалась в большей степени за счет увеличения общей выносливости, и, менее существенно, за счет показателей скоростно-силовой подготовленности и специальной выносливости.

Наряду с анализом изменений отдельных переменных, характеризующих двигательную подготовленность, эффекты воздействие нагрузки различной метаболической направленности изучали с помощью интегрального показателя среднего темпа прироста результатов в тестах, оценивающих уровень развития скоростно-силовых способностей и выносливости. Данные, представленные на

рис. 2а, показывают, что комплексы упражнений преимущественно анаэробной направленности вызывают более существенные приросты как скоростно -силовой подготовленности, так и выносливости по сравнению с идентичными по величине нагрузками аэробного характера. Сдвиги интегрального показателя выносливости были во всех экспериментальных группах выше, чем изменения обобщенного показателя скоростно-силовой подготовленности. Несколько иная картина наблюдалась при сравнении средней величины сдвига параметров общей и специальной выносливости. Установлено, что показатель общей выносливости изменялся наиболее существенно под влиянием комплексов преимущественно аэробной направленности, тогда как показатель выносливости в зоне субмаксимальной мощности - под влиянием нагрузок анаэробной направленности. Все это согласуется с представлением о тесной связи двигательных способностей с биоэнергетическими процессами при мышечной деятельности.

Поскольку проявление общей выносливости существенно зависит от аэробного энергообеспечения мышечной деятельности, а специальная выносливость и скоростно-силовые качества от анаэробного, целесообразно отдельно сопоставить обобщенные показатели, двигательной подготовленности, связанные с аэробными, анаэробными гликолитическими и анаэробными алактатными процессами (см. рис. 2б). Сравнение интегральных показателей двигательной подготовленности в экспериментальных группах, имеющих одинаковую недельную величину нагрузки, но различающихся по преимущественной метаболической направленности упражнений, выявило более высокую эффективность занятий анаэробного характера (см. рис. 2).

При этом с увеличением недельной величины тренировочной нагрузки, независимо от ее направленности, происходило значимое и примерно одинаковое улучшение этих показателей двигательной подготовленности. Последнее может указывать на то, что недельная величина нагрузки характеризует «силу стрессорного воздействия» на организм независимо от направленности используемых упражнений. Вместе с тем результаты исследования свидетельствуют, что под влиянием комплексов преимущественно аэробного характера наиболее существенно изменялись именно показатели, связанные с аэробной производительностью организма, а под влиянием комплексов анаэробного характера -показатели, связанные с анаэробным алактатным и анаэробным гликолитиче-ским источниками.

Эти данные находятся в соответствии с современными представлениями о механизмах долговременной адаптации к мышечной деятельности. Так, при адаптации к физической нагрузке, достигающей пороговой величины, мобилизуется специфическая доминирующая функциональная система, ответственная за приспособление к данному виду мышечной деятельности и, одновременно, запускается механизм общей адаптации, обусловливающий формирование неспецифических адаптационных изменений [4; 3; 6; 12; 11].

Благодаря этому, в процессе приспособления к физической нагрузке всегда имеются два компонента: специфический, определяемый конкретными параметрами работы и неспецифический, связанный с «силой стрессорного воздействия» и независящий от метаболической направленности занятий.

Результаты исследования хорошо согласуются с известной биологической закономерностью о специфичности адаптационных изменений, происходящих в организме в процессе занятий физическими упражнениями. Как было отмечено выше, физиологическая и метаболическая адаптация к физическим нагрузкам имеет специфический характер, соответствующий особенностям применяемых тренировочных нагрузок [1; 5; 8; 9; 11]. Эта специфичность находит отражение на разных уровнях организации живой материи - от субклеточного до организ-менного [1]. Она проявляется, в частности, в преимущественном повышении уровня развития ведущих двигательных качеств, возможностей энергетических систем и мышечных групп, участвующих в реализации конкретных видов физической активности [2]. В результате в соответствии с характером применяемых средств и методов физического воспитания в организме происходят только те функциональные изменения, которые имеют решающее значение для достижений в избранном виде упражнений [1; 8; 9; 11].

Школьники 11-12 лет

1

л

б^

ИАнаэробные алактатные О Анаэробные гликолитические п Аэробные Ш Интегральный показатель подготовленности

Рис. 2. Обобщенные показатели двигательной подготовленности при нагрузках различной направленности. Примечание: I - ЭГ1, II - ЭГ2 (аэробная направленность 60 и 120 мин соответственно); III - ЭГ3, VI - ЭГ4 (анаэробная направленность 60 и 120 мин соответственно).

Известно, что комплексное использование разнообразных нагрузок аэробного и анаэробного характера способствует развитию силовых, скоростных,

а

ш

скоростно-силовых способностей и выносливости. Вместе с тем прирост кондиционных двигательных способностей, при сочетании в занятиях по физическому воспитанию анаэробной нагрузки с нагрузкой, направленной на развитие аэробных возможностей, оказывается меньшим, чем вследствие избирательного применения упражнений аэробного или только анаэробного характера [9, 10]. В основе этого явления, вероятно, лежат формирование «компромиссной адаптации», которая обеспечивает эффективное неспецифическое приспособление ко всему спектру используемых нагрузок, на фоне снижения специфического адаптационного эффекта, обусловленного изолированным использованием упражнений только одной направленности [3]. Эффективность компромиссной адаптации к комплексному применению разнообразных упражнений в значительной степени зависит от взаимодействия нагрузок различной направленности, которое может быть положительным, отрицательным и нейтральным [1]. Важно подчеркнуть, что наиболее выраженные адаптационные изменения всех сторон двигательной подготовленности в процессе систематических занятий достигаются в случае положительного взаимодействия срочных и долговременных тренировочных эффектов нагрузок аэробного и анаэробного характера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ полученных результатов показал, что программы занятий, базирующиеся на использовании комплексов упражнений преимущественно анаэробного характера, в большей степени, чем программы, основанные на применении нагрузок преимущественно аэробной направленности, способствую улучшению двигательной подготовленности школьников 11-12 лет.

В процессе исследования выявлены неспецифические и специфические долговременные приспособительные изменения, формируемые физической нагрузкой, касающиеся показателей двигательной подготовленности детей. Специфические адаптационные эффекты характеризуются тем, что наибольшие приросты уровня развития двигательных способностей, связанных аэробным механизмом энергообеспечения мышечной деятельности, происходят под влиянием нагрузок преимущественно аэробной направленности, а двигательных способностей, зависящих от анаэробных возможностей организма, - под влиянием мышечной работы анаэробного характера. Неспецифическими, по-видимому, являются изменения интегрального показателя двигательной подготовленности, зависящие главным образом от недельной величины нагрузки, отражающей «силу стрессорного воздействия» на организм.

В заключение важно отметить, что для выявления неспецифических и специфических компонентов адаптации школьников к упражнениям разной метаболической направленности необходимы дальнейшие исследования их двигательной подготовленности и физической работоспособности в комплексе с физиологическими, психологическими и поведенческими показателями функционального состояния в условиях двигательных режимов преимущественно аэробного и анаэробного характера, идентичных по недельной величине физической нагрузки. Работа поддержана грантом РГНФ (проект №14-06-00211а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности / Н.И. Волков, А.А. Осипенко, Э.Н. Несен, С.Н. Корсун. - Киев: Олимпийская литература, 2000. - 503 с.

2. Коц Я.М. Спортивная физиология. - М.: Физкультура и спорт, 1986. -240 с.

3. Медведев В.И. Адаптация человека. - СПб.: Институт мозга РАН, 2003. -584 с.

4. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. - М.: Медицина, 1988. - 256 с.

5. Мохан Р., Глессон М., Гринхафф П.Л. Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки. - Киев: Олимпийская литература, 2001. - 295 с.

6. Платонов В. Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения. - М.: Советский спорт, 2005. -820 с.

7. Романов К.Ю. Организация и содержание уроков физической культуры с оздоровительной направленностью // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2004. - № 1. - С. 6-9.

8. Уилмор Дж.Х., Костилл Д.Л. Физиология спорта и двигательной активности. - Киев: Олимпийская литература, 1997. - 503 с.

9. Швеллнус М. Олимпийское руководство по спортивной медицине. - М.: Практика, 2011. - 672 с.

10. Dodley G.A., Fleck S.J. Strenght and training: Are they mutually exclusive?// Sports Med. - 1987. - 4(2). - Р. 79-85.

11. Kenney W.L., Wilmore J., Costill D. Physiology of Sport and Exercise. - Published by Champaign, IL; Human Kinetics, 2011. - 640 p.

12. Sothmann M.S. The cross-stressor adaptation hypothesis and exercise training // Psychobiology of physical activity / Eds. Acevedo E.O., Ekkekakis P. Champaign: Human Kinetics Publishers, 2006. P. 152.