Взаимообусловленность общей физической
работоспособности и типов энергообеспечения мышечной деятельности легкоатлетов
- спринтеров и стайеров
Э.А. Лазарева Ульяновский государственный университет,
Ульяновск
Введение.
Понятие
"физическая работоспособность" широко используется в физиологии
труда, спорта, авиации [26, 34, 19, 8] и является интегральным показателем
физических возможностей человека [3, 24, 16, 6, 13]. Для определения общей
физической работоспособности человека используются показатель максимального
потребления кислорода (МПК) [35, 27, 11, 15, 5, 37, 14], данные теста PWC170
[40, 14, 9, 10], а также параметры анаэробного порога [11, 29, 25, 7, 28, 23,
13]. Эти показатели являются некими критическими точками, по которым можно
установить общую подготовленность спортсменов и специфические сдвиги в системе
энергообеспечения мышечной деятельности в ответ на предъявляемую нагрузку.
Наибольшее
распространение в оценке общей физической работоспособности получил метод
определения МПК. Он широко используется в различных областях физиологии и
применяется не только для определения состояния тренированности спортсменов
[27, 36], но и для оценки уровня профессиональной трудоспособности [33, 42],
воинской пригодности [3] и в целях диагностики сердечно-сосудистых и легочных
заболеваний [3]. Отражая максимальную аэробную производительность и будучи эквивалентен
производимой организмом работе, МПК рекомендован Всемирной Организацией
Здравоохранения (ВОЗ) как один из наиболее надежных показателей оценки общей
физической работоспособности и дееспособности человека [31, 38].
Имеются
сведения о взаимообусловленности общей физической работоспособности и
энергетического обеспечения мышечной деятельности человека [21]. Цель настоящей
работы - определение характера взаимоотношений между общей физической
работоспособностью и типами энергетического обеспечения мышечной деятельности у
легкоатлетов, специализирующихся в беге на короткие (спринтеры) и длинные
(стайеры) дистанции, преодоление которых, как известно [20, 22, 12], связано с
различным вкладом основных источников энергии в общую энергопродукцию.
Методы
и организация исследования. В исследовании приняли участие 55 юношей в возрасте
17 - 21 года. Испытуемые были разбиты на три группы. Первую (контрольную)
группу составили нетренированные юноши. Во вторую и третью группы вошли
легкоатлеты - спринтеры и стайеры высших спортивных разрядов.
Характеристики
индивидуальных особенностей энергообеспечения принято описывать в терминах
мощности и емкости энергетического источника, которые можно рассчитать по
уравнению A. Мюллера [39], описывающему зависимость предельного времени
удержания нагрузки от мощности выполняемой нагрузки, а также емкости систем
энергообеспечения и имеющему следующий вид:
tlim
= eb/Wa,
где
tlim - предельное время удержания заданной нагрузки, е - основание натурального
логарифма, W - мощность нагрузки, а и b - показатели, отражающие индивидуальные
характеристики энергообеспечения.
Для
отнесения испытуемых к тому или иному типу энергообеспечения с помощью
уравнения А. Мюллера [39] в зависимости от времени удержания нагрузки
рассчитывали индивидуальные коэффициенты a и b, отражающие емкостные
возможности анаэробно-гликолитического и аэробного источников энергии, а также
мощность нагрузки, которую испытуемый может поддержать в течение 10, 40, 240 и
900 с: W10, W40, W240 и W900 соответственно.
Для
определения показателей а и b оценивали предельную продолжительность работы
испытуемого на велоэргометре "Ритм ВЭ-05" при двух (W1 и W2)
различных по мощности нагрузках [17, 16, 13]. Первая тестирующая нагрузка
соответствовала зоне большой (W1 = 4,5 Вт/кг), а вторая - зоне субмаксимальной
(W2 = 9 Вт/кг) мощности. Испытуемые выполняли тестирующие нагрузки "до
отказа". За отказ от работы принимали прекращение педалирования либо
резкое снижение его интенсивности. На основе расчета индивидуальных коэффициентов
a и b, а также мощностных показателей W10, W40, W240 и W900 испытуемые были
разделены на три типа энергообеспечения: анаэробный, смешанный и аэробный.
Общую
физическую работоспособность определяли с помощью МПК по тесту со ступенчато
возрастающей нагрузкой. Нами использовался метод прямого определения МПК [2,
3], так как главным недостатком косвенных методов является их дедуктивность
[14].
Продолжительность
работы на каждой ступени составляла 3 мин. Во время выполнения нагрузки (на
каждой ступени) измеряли ЧСС, регистрируя данные на электрокардиографе.
Величину
легочной вентиляции определяли методом Дугласа - Холдена, заключающимся в том,
что испытуемый дышит через респираторную маску, соединенную резиновым шлангом с
мешком из прорезиненной материи; устройство клапанов таково, что при вдохе
наружный воздух поступает в легкие, а выдыхаемый - собирается в мешках Дугласа.
Мешки Дугласа с выдохнутым воздухом в последующем переносили к газоанализатору
Spyrolit и газовым часам. С помощью газоанализатора измеряли величину дефицита
кислорода (О2*), а с помощью газовых часов - минутный объем дыхания - легочную
вентиляцию (МОД) для последующего расчета МПК [1]:
МПК
= МОД х О2* / 100,
где
О2* - дефицит кислорода.
Результаты
и обсуждение. В результате проведенного велоэргометрического тестирования и
расчета арифметических значений коэффициентов a и b, а также мощностных
показателей W10, W40, W240 и W900 были определены типы энергетического
обеспечения мышечной деятельности испытуемых
В
группе нетренированных юношей выявлено три типа энергообеспечения: анаэробный
(36%), смешанный (40%) и аэробный (24%). Группа спринтеров в100% случаев была
представлена юношами с анаэробным типом энергетики. У стайеров доминирующим (в
100% случаев) типом энергообеспечения оказался аэробный.
Для
юношей-спринтеров характерны меньшие значения времени удержания первой (W1),
аэробной по своей природе, нагрузки (tlim = 73,846±1,229 с). Время удержания
второй (W2) нагрузки, соответствующей зоне субмаксимальной мощности и
являющейся по своей природе анаэробной, составило 36±1,025 с. Юноши-спринтеры
характеризуются наибольшими значениями показателей W10 (33,333±3,141) и W40
(8,211±0,221). Среднегрупповые значения показателей W240 и W900,
характеризующие рабочие возможности в зоне смешанной и аэробной
энергопродукции, минимальны - 1,436±0,08 для W240 и 0,413±0,043 для W900.
Спортсмены-стайеры,
представленные исключительно аэробным типом энергопродукции, имеют максимальные
значения показателей W900 (4,486±0,012) и W240 (5,803±0,016), которые характеризуют
функциональные возможности в зоне аэробной и смешанной энергопродукции. Это
находит отражение в больших значениях времени удержания первой (W1), более
аэробной, нагрузки (tlim = 888,059±12,301 с) по сравнению со второй (W2),
субмаксимальной, нагрузкой (tlim = 25,294±0,799 с). Значения мощностных
показателей W40 и W10, отражающих развитие анаэробных источников энергии у
стайеров, составили 8,228±0,044 и 10,781±0,085 соответственно.
Полученные
данные о преобладании среди юных спортсменов-спринтеров с анаэробным, а среди
стайеров - с аэробным типом энергопродукции перекликаются со многими работами,
касающимися исследования профиля энергетического обмена [11, 18] и различий в
организации скелетной мускулатуры [41, 32, 30] у спринтеров и стайеров.
Высокие
показатели аэробной производительности у стайеров объясняются тем, что аэробная
производительность в наибольшей мере проявляется при тех нагрузках, где имеется
возможность полного удовлетворения кислородного запроса и где длительное время
сохраняется устойчивый уровень потребления кислорода [11, 18]. Анаэробная же
производительность, при которой отсутствует возможность обеспечить работающие
мышцы адекватным количеством кислорода, играет определяющую роль в
кратковременных упражнениях высокой интенсивности [11, 4].
Определение
общей физической работоспособности по тесту со ступенчато возрастающей
нагрузкой выявило, что самые низкие значения МПК, а следовательно и общей
физической работоспособности, характерны для группы нетренированных юношей.
Спортсмены-легкоатлеты имеют более высокий уровень общей физической
работоспособности по сравнению с нетренированными юношами. Среди легкоатлетов
общая физическая работоспособность выше у стайеров, чем у спринтеров.
Исходя
из того что аэробный механизм ресинтеза АТФ отличается наибольшей
производительностью [4, 12], испытуемые, имеющие аэробный тип
энергообеспечения, должны характеризоваться более высоким уровнем физической
работоспособности. Производительность же анаэробных процессов значительно
меньше [4, 12], в связи с чем следует ожидать, что испытуемые,
характеризующиеся анаэробным типом энергопродукции, должны иметь меньшие
значения физической работоспособности, чем испытуемые с аэробным типом
энергетики.
При
сопоставлении уровня физической работо-способности и типа энергообмена
обнаружено, что спортсмены-стайеры, характеризующиеся самым высоким уровнем
физической работоспособности, имеют аэробный тип энергетики, а спортсмены
-спринтеры, имеющие более низкие значения физической работоспособности,
являются представителями анаэробного типа энергопродукции.
Заключение.
Велоэргометрическое тестирование позволило выявить у юношей 17 - 21 года три
типа энергообеспечения: анаэробный, смешанный и аэробный. Нетренированные юноши
представлены на 36% анаэробным, на 40% смешанным и на 24% аэробным типом
энергопродукции. Доминирующим типом энергетики у легкоатлетов-спринтеров
является анаэробный (100%), а у стайеров - аэробный (100%), что определяет
наибольшую работоспособность спринтеров в зоне максимальной, а стайеров - в
зонах умеренной и большой мощности.
Самый
низкий уровень общей физической работоспособности характерен для
нетренированных юношей. Среди легкоатлетов общая физическая работоспособность
выше у стайеров по сравнению со спринтерами. Более высокие показатели
работоспособности стайеров определяются большим вкладом аэробного источника в
общую энергопродукцию, а более скромные величины работоспособности спринтеров
связаны с преобладанием у них анаэробных энергопоставляющих процессов,
являющихся, как известно, менее производительными.
Список литературы
1.
Аверьянов В.А., Карев И.И. Газовый анализ воздуха для
функционально-диагностических целей. Л.,1976, с. 23 - 30.
2.
Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. - М.:
Медицина, 1979. - 192 с.
3.
Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. - М.:
Медицина, 1990, с. 10 - 170.
4.
Биохимия: Учебник для ин-тов физ. культуры / Под ред. В.В. Меньшикова, Н.И.
Волкова. - М.: ФиС, 1986. - 384 с.
5.
Борилкевич В.Е. О применении респираторных показателей при оценке физической
работоспособности // Вопросы физического воспитания студентов. - Л.: Изд. ЛГУ,
1974, вып. 9, с. 49 - 57.
6.
Борилкевич В.Е. К вопросу о понятии феномена "Физическая
работоспособность" // Теория и практика физ. культуры. 1983, № 9 - 10, с.
18 - 19.
7.
Булнаева Г.И. Определение и оценка порога анаэробного обмена у спортсменов в
циклических видах спорта. М.,1986, с. 5 - 68.
8.
Бурчик М.В., Зайцева В.В., Сонькин В.Д. Физическая работоспособность в условиях
120-суточной антиортостатической гипокинезии и факторы, ее обусловливающие //
Физиология человека. 2000. т. 26, № 4, с. 88 - 93.
9.
Вайнбаум Я.С., Аскеров А.А. Степ-тест с субмаксимальной нагрузкой для оценки
физической работоспособности // Теория и практика физ. культуры. 1970, № 2, с.
26 - 28.
10.
Велитченко В.К., Перхуров А.М. Модельное тестирование как метод контроля за
функциональной подготовленностью юных спортсменов // Вестник спортивной
медицины России. 1993, № 4, с. 15 - 21.
11.
Волков Н.И. Энергетический обмен и работоспособность человека в условиях
напряженной мышечной деятельности: Автореф. канд. дис. М., 1968. - 57 с.
12.
Волков Н.И. Биоэнергетические процессы при мышечной деятельности // Физиология
человека: Учебник для вузов физ. культуры и фак. физ. воспитания пед. вузов.
М., 2001, с. 259 - 308.
13.
Зайцева В.В., Сонькин В.Д., Бурчик М.В. и др. Оценка информативности
эргометрических показателей работоспособности // Физиология человека. 1997, т.
23, № 6, с. 58.
14.
Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной
медицине. - М.: ФиС,1988. - 208 с.
15.
Колчинская А.З. Кислородные режимы организма ребенка и подростка. - Киев:
Здоровье, 1973. - 319 с.
16.
Корниенко И.А., Сонькин В.Д., Воробьев В.Ф. Эргометрическое тестирование
работоспособности // Моделирование и комплексное тестирование в оздоровительной
физической культуре: Сб. науч. трудов ВНИИФК. М., 1991, с. 68.
17.
Король В.М., Сонькин В.Д. Мышечная работоспособность подростков 13-14 лет //
Физиология человека. 1983, т. 9, № 6. с. 907.
18.
Коцарь Ю.А. Оценка динамики показателей функциональных резервов легкоатлетов в
спринтерских и стайерских двигательных режимах с помощью автоматизированных
программ: Канд. дис. Кемерово, 1997, с. 5.
19.
Кузив П.П., Сливка Ю.И. Физическая работоспособность и состояние центральной
гемодинамики у женщин с алиментарным ожирением в процессе
разгрузочно-диетической терапии // Физиология человека. 1998, т. 24, № 1, с.
141 - 142.
20.
Озолин Э.С. Спринтерский бег. - М.: ФиС, 1986. - 156 с.
21.
Пискова Д.М. Индивидуализация физического воспитания юношей 17-18 лет на основе
учета структуры моторики: Автореф. канд. дис. М., 1996. - 24 с.
22.
Смирнов М.Р. Теоретические основы беговой нагрузки. - Новосибирск. 1996. - 216
с.
23.
Сонькин В.Д. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности школьников:
Автореф. докт. дис. М., 1990. - 50 с.
24.
Сонькин В.Д. Энергетика мышечной деятельности // Физиология подростка / Под
ред. Д.А. Фарбер. - М.: Педагогика, 1988, с. 83 - 93.
25.
Суслов Ф.П., Попов Ю.А., Кулаков В.Н. и др. Бег на средние и длинные дистанции.
- М.: ФиС, 1982. - 150 с.
26.
Фарфель В.С. Физиологические особенности работ различной мощности //
Исследования по физиологии выносливости: Труды ЦНИИФК. М., 1949, т. 7, вып. 3,
с. 238.
27.
Фарфель В.С., Михайлов В.В. Максимальное потребление кислорода как показатель
объема окислительных процессов и общей работоспособности организма //
Кислордный режим организма и его регулирование. - Киев: Наукова думка, 1966. -
254 с.
28.
Ширковец Е.А. Концепция анаэробного порога в спортивной практике и критический
анализ методов его определения // Теория и практика физ. культуры. 1986, № 3,
с. 37 - 40.
29.
Ширковец Е.А., Кубаткин Н.И. Анаэробный порог и критическая скорость - факторы
управления тренировкой спортсмена // Теория и практика физ. культуры. 1975, №
8, с. 19 - 25.
30.
Язвиков В.В. Состав мышечных волокон скелетных мышц спортсменов, выполняющих
работу различной длительности и мощности // Архив анатомии, гистологии и
эмбриологии. 1989, т. 96, № 2, с. 49.
31.
Andersen K.L., Shephard R.J., Denolin H. et al. Fundamentals of exercise
testing. - Geneva. - 1971. - 320 p.
32.
Apple Fred S., Tesch Per A. CK and LD isozymes in human single muscle fibers in
traind athletes // J. Appl. Physiol. - 1989. - V. 66. - № 6. - P. 2717.
33.
Astrand P.-O. Aerobic work capacity in men and women with special referenses to
age // Acta Physiol. Scand. - 1960. - 49. - Suppl. № 169. - P. 88.
34.
Astrand P.-O., Rodahl K. Textbook of work physiology. N.Y.: McGraw-Hill. -
1970. - 669 P.
35.
Hill A.V. Muscular movement in men. N. Y.: McBraun-Hill Co. - 1927. - 104 P.
36.
Hollman W. Hoch-tund Dauerleistugsfahigkeit des Sportlers. -Munchen. - 1963. -
150 s.
37.
Margaria R. Biomechanics and energetics of muscular exercise. - Oxford:
Clarendon Press, 1976. - 146 p.
38.
Masironi R., Denolin H. Physical activity in Disease prevention and treatment.
- Piccin: Butteworths. - 1985. - 126 p.
39.
Muller A. // Цит. по Фарфелю В. С. Физиологические основы классификации физических
упражнений // Физиология мышечной деятельности труда и спорта. Л., 1969, c. 425.
40. Sjostrand T. Changes in the
Respiratory organs of workmen at one oresmelding work // Acta Med. Scand. -
1947. - Suppl. 196. - P. 687 - 699.
41. Thorstensson A. Muscle strength,
fibre types and enzyme activites in man // Acta Physiol. Scand. (Suppl.)
- 1976. - V. 443. - P. 45.
42.
Wyndham C., Strydom N., Williams C. A physiological basis for the 'optimum'
level of energy expenditure // Nature.- 1962. - V. 22. - № 195. - P. 1210 -
1212.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://lib.sportedu.ru