Типологические особенности энергообеспечения скелетных
мышц и работоспособность лыжников-гонщиков
А. А. Богатов, Мордовский государственный
педагогический институт, Саранск
Считается,
что энергия, обеспечивающая сокращения мышц, образуется в процессе расщепления
АТФ и существует три основных пути ее ресинтеза, названные источниками
энергообеспечения: аэробный (окислительный), анаэробно-гликолитический и
фосфагенный [1, 2, 18, 19, 22, 23].
Известно,
что преобладание анаэробной или аэробной энергетики у человека определяется
составом мышечных волокон и выявляется уже в детском возрасте [8]. Считается,
что подобная специфика метаболических реакций генетически детерминирована
[13,16]. В зависимости от индивидуальной организации энергетики скелетных мышц
выделяют различные типы (варианты, профили) энергообеспечения. Так, Л.А. Марчик
и Л.Л. Каталымов [11], изучая особенности энергетики мальчиков 7-8 лет, выявили
в этом возрасте 6 типов энергообеспечения. В.Ф. Воробьев [3] определил у
мальчиков 10 - 11 лет 4 варианта энергообеспечения мышечной работы. При
изучении особенностей энергетической структуры у нетренированных
студентов-мужчин 17-18 [12] и 18-22 лет [16] было показано наличие трех
энергопрофилей.
Подобное
снижение вариативности индивидуальной организации энергетики скелетных мышц
может быть связано с онтогенетическими дифференцировками скелетных мышц,
основные волны которых приходятся на 1 и 3 года, 5 - 6, 10 - 11 и 14 -16 лет
[9].
В
настоящее время все больше исследователей, работающих в области физического
воспитания, приходят к мнению, что проблема индивидуализации тренировочных
режимов не может быть исчерпана учетом только пола и возраста [5]. Одним из
возможных условий оптимизации тренировочного процесса может явиться его
программирование, базирующееся на основе учета типологических особенностей
энергообеспе чения скелетных мышц.
Показано,
что у мальчиков, не занимающихся спортом, тип энергообеспечения определяет
работоспособность в различных зонах мощности [12]. Можно предположить, что тип
энергетики будет обуславливать рабочие возможности спортсменов в специфических
условиях тренировки и соревновательной деятельности.
Имеются
данные, указывающие, что структура энергетики независимо от методики занятий
развивается по специфическому для нее пути [13]. В этом случае определение типа
индивидуальной организации энергообеспечения скелетных мышц на
учебно-тренировочном этапе занятий в ДЮСШ могло бы позволить прогнозировать
результат, которого может добиться спортсмен.
В
свете вышесказанного целью нашего исследования было изучение типологических
особенностей энергетики скелетных мышц лыжников-гонщиков и их взаимосвязи с
работоспособностью в процессе годичного тренировочного цикла.
Методика
исследований. В исследовании приняли участие 35 юношей в возрасте 17 - 18 лет,
имеющих II - III разряды по лыжным гонкам и занимающиеся в одной
учебно-тренировочной группе. Средний рост испытуемых - 174,33±3,74 см, вес -
66,6±7,02 кг. Наблюдения проводились во время переходного (май),
подготовительного (октябрь) и соревновательного (февраль) периодов годичного
тренировочного цикла.
Для
характеристики энергетических систем использовали такие понятия , как мощность
и емкость энергетического источника. Мощность определяется активностью тканевых
ферментов энергетического метаболизма, а также пропускными возможностями систем
транспорта кислорода. Емкость зависит от запаса доступных субстратов и от
состояния резервных возможностей вегетативных систем организма [3, 18].
С
помощью эргометрического метода тестирования, основанного на оценке
коэффициентов уравнения Мюллера [4, 6, 7, 24], испытуемые на велоэргометре Ритм
ВЭ-05 выполняли две нагрузки "до отказа" в зоне большой (3 Вт/кг) и
субмаксимальной (6 Вт/кг) мощности - W1 и W2, соответственно [15]. За
"отказ" от работы принимали прекращение педалирования либо резкое
снижение его интенсивнос ти. Время удержания нагрузок (t1 и t2) использовали
для расчета коэффициентов "a" и "b":
a = lg (t2 / t1) / lg (W1 / W2);
b = ln (t1 x W1a) = ln (t2 x W2a).
Величина
коэффициента "а" характеризует положение ветвей кривой
"мощность-время" относительно осей координат и выражает соотношение
возможностей аэробного и анаэробно-лакта цидного источников. Коэффициент
"b" характери зует аэробную емкость [3, 6].
Исходя
из схемы участия основных источников энергии (фосфагенного, лактацидного и
аэробного) в энергообеспечении мышечной деятельности в зависимости от ее
длительности [2, 23, 25], подставляя значения коэффициентов в уравнение Мюллера
t = eb / Wa, рассчитывали мощность нагрузки, которую испытуемый может
поддерживать в течение 1, 10, 40, 240 и 900 с (показатели Wmax, W10, W40, W240,
W900).
Показатели
Wmax и W10 характеризуют мощность фосфагенного компонента энергообеспечения,
W40 - гликолитического, W240 - рабочие возможности в зоне смешанной
анаэробно-аэробной энергопродукции, а W900 - мощность аэробной энергосистемы
[6, 11].
Для
определения типа энергообеспечения скелетных мышц рассчитывали
среднеарифметические значения мощностных показателей для всей выборки. Отличие
величины индивидуального значения показателя на±0,67s от среднего (M) позволило
оценить степень развития источников энергообеспечения. Если индивидуальная
величина не выходила за пределы M±0,67s, развитие энергоисточника принимали за
среднее. Если индивидуальное значение меньше или больше M±0,67s, то говорили,
соответственно, о низком или высоком уровне развития источника энергии.
Работоспособность
спортсменов оценивали по времени удержания велоэргометрических нагрузок
умеренной (1,5 Вт/кг), большой, субмаксимальной мощностей и результатам,
показанным на соревнованиях по лыжным гонкам на 10 и 5 км.
Полученные
данные математически обработаны на ЭВМ с помощью стандартной программы.
Для
определения достоверности различий рассчитывали доверительный коэффициент (t)
Стъюдента. На основании величины t и числа наблюдений по таблице [9] определяли
процент возможной ошибки, выражаемый в виде значения вероятности различия - p.
Результаты
исследования и их обсуждение. На первом этапе исследования (переходный период)
был проведен анализ индивидуальных значений эргометрических показателей,
характери зующих возможности энергосистем. Выявлено три варианта индивидуальной
организации энергообеспечения мышечной деятельности. Полученные данные
представлены в табл. 1.
В
11,4 % случаев юноши обладали высокой степенью развития фосфагенного
(показатели Wmax, W10), высокой, средней или низкой степенью развития
гликолитического (W40) и низкой степенью развития аэробного (минимальные
значения b, W240, W900) компонентов энергообеспечения мышечной деятельности.
Этих испытуемых выделили в фосфагенный тип энергетики (см. табл. 1). Согласно
[13], высокое значение Wmax при данном варианте энергообеспечения отражает не
столько уровень мощности фосфагенной системы, сколько тот факт, что ее
характеристики являются наиболее консервативными, генетически предопреде
ленными и стабильными признаками.
В
77,1% случаев развитие источников энергии было пропорциональным, т.е. каждый из
компонентов имел в основном среднюю степень развития энергетических систем.
Такой тип энергетики был назван смешанным (пропорциональным).
У
11,4 % испытуемых наблюдали высокую степень развития аэробного, среднюю -
анаэробно -гликолитического и низкую - фосфагенного источников энергии (см.
табл. 1). Этот тип энергообес печения скелетных мышц назвали аэробным.
Как
видно, типы энергетики достоверно отличаются по большинству представленных в
табл. 1 показателей.
Как
было указано выше, преобладание анаэробной или аэробной энергетики в
обеспечении мышечной деятельности человека определяется составом мышечных
волокон, генетически детерминируемо [8, 13, 20] и может проявляться уже в
детском возрасте [3, 11, 17]. Известно также, что нейромоторные свойства мышц
находятся под более жестким контролем генетического аппарата в сравнении с
метаболическими характеристиками мышцы, которые способны адаптивно изменяться
под воздействием тренировки [13,16]. Однако к настоящему времени невозможно
достаточно точно ответить на вопрос: изменяется ли тип энергообес печения
скелетных мышц под влиянием тренировки параллельно с адаптивными сдвигами
метаболических параметров, поскольку имеются данные [13], указывающие, что
структура энергетики независимо от направленности занятий развивается по
специфичному для нее пути. В таком случае правомерно предположение [11], что
либо тип энергетики скелетных мышц генетически детермини рован, а
целенаправленная тренировка расширяет его потенциальные возможности, не изменяя
типологии метаболизма, либо генетически обусловлена программа развития
энергетических систем.
Таблица
1. Показатели, характеризующие мощность и емкость энергетических источников у
лыжников-гонщиков с разными типами энергообеспечения в различные периоды
годичного тренировочного цикла (М±т)
Показатели
По всей выборке
Тип энергообеспечения
аэробный
смешанный
фосфатный
Переходный период
n, %
35(100)
4(11,4)
27(77,1)
4(11,4)
a
4,05±0,07
4,53±0,09^^^
4,12±0,05***
3,16±0,17***
b
11,08±0,13
11,96±0,21^^^
11,18±0,1***
9,54±0,23***
Wmax, Вт/кг
15,66±0,43
14,06±0,32^^
15,11±0,27*
20,95±1,68**
W10, Вт/кг
8,79±0,12
8,45±0,18^
8,67±0,11
9,99±0,46**
W40 Вт/кг
6,21±0,06
6,22±0,14
6,18±0,07
6,4±0,17
W240, Вт/кг
3,97±0,05
4,19±0,11^^
3,99±0,05
3,61±0,06***
W900, Вт/кг
2,86±0,05
3,13±0,09^^^
2,9±0,04*
2,37±0,08***
Подготовительный период
п, чел. (в %)
35(100)
8 (22.9)
23 (65.7)
4(11,4)
a
4,32±0,12
5,14±0,12^^^
4,25±0,11***
3,13±0,2***
b
11,62±0,23
13,12±0,24^^^
11,5±0,2***
9,25±0,31***
Wmax, Вт/кг
15,3±0,47
12,87±0,2^^
15,35±0,42***
19,88±1,76*
W10, Вт/кг
8,74±0,12
8,22±0,07^
8,81±0,14***
9,34±0,38
W40 Вт/кг
6,25±0,06
6,26±0,05^^
6,3±0,09
5,94±0.08**
W240, Вт/кг
4,1±0,07
4,41±0,06^^^
4,12±0,06**
3,33±0,08***
W900, Вт/кг
3,01±0,07
3,41±0,06^^^
3,01±0,06***
2,18±0,11***
Соревновательный период
п, чел. (в %)
35(100)
8 (22.9)
21 (60)
6(17.1)
а
4,3±0,18
5,51±0,12^^^
4,31±0,15***
2,65±0,12***
b
11,43±0,32
13.5±0,18^^^
11,49±0,28***
8,49±0,18***
Wmax, Вт/кг
15,94±0,94
11,67±0,3^^^
14,77±0,44***
25,72±2,76***
W10, Вт/кг
8,64±0,19
7,66±0,13^^^
8,49±0,12***
10,49±0,56**
W40 Вт/кг
6,07±0,05
5.95±0.08
6,1±0,06
6,15±0,16
W240, Вт/кг
3,91±0,08
4.29±0,04^^^
4±0.08***
3,1±0,06***
W900, Вт/кг
2,86±0,1
3,37±0,04^^^
2,94±0,08***
1,88±0,08***
Примечание.
Различие
достоверно в сравнении с предыдущим: * - р
Различие
достоверно в сравнении с фосфатным: ^ - р
К
подготовительному периоду под влиянием целенаправленной тренировки 11,4 % от общего
числа испытуемых изменили смешанный тип энергетики на аэробный. Количество
юношей с фосфатным типом энергетики осталось прежним. Все испытуемые,
изменившие структуру энергетики, имели в своей группе исходно более высокие
значения: W240, W900 и b.
В
соревновательном периоде 5,7 % от общего количества юношей, имевших в пределах
своей группы более высокие значения Wmax и W10, изменили смешанный тип
энергетики на фосфатный. Количество испытуемых с аэробным типом энергетики от
подготовительного к соревновательному периоду
не изменилось.
В
течение всего годичного цикла наблюдений не было ни одного случая перехода
фосфатного типа в аэробный, и наоборот. Таким образом, в процессе годичного
тренировочного цикла под воздействием регулярной тренировочной нагрузки лишь в
17,1 % случаев тип энергообеспечения изменился, а в 82,9 % случаев остался
прежним. По-видимому, тип энергообеспечения мышечной деятельности является
достаточно стабильной структурой, а происходящие под влиянием физической
нагрузки адаптивные изменения метаболических параметров мышц неспособны
радикально поменять типологию метаболизма.
В
переходном периоде тренировки лучшей работоспособностью в зоне умеренной
мощности обладают спортсмены аэробного и смешанного типов энергетики. Время
удержания нагрузки составило соответственно 3594,25±144,17 и 3669,52±97,44 с.
Достоверно меньше (p
Таблица
2. Уравнения регрессии для оценки работоспособности (времени - Т работы
заданной мощности или времени пробегания дистанции), коэффициента корреляции и
достоверности в соревновательном периоде
Время, Т
Уравнение регрессии
r
p
Умеренной мощности
932,1827a - 65,26936
0,771
5,86*10-8
52б,92035b - 2080,24359
0,772
5,53*10-8
1904,97483W240- 3504,82584
0,713
1,5б*10-6
1663,68167W900-807,71123
0,742
3,37*10-7
Большой мощности
544,1219a- 1312,31409
0,929
9,2б*10-16
314,17547b-2564,02928
0,95
3,4Г10-18
1165,21267W240- 3528,3045
0,899
2,19*10-13
1002,38448 W900- 1835,04001
0,922
3,73*10-15
Лыжной гонки на 10 км
3158,87105-1б3,б0578a
-0,616
0,00008
3523,6573-93,45329b
-0,623
0,00006
3768,52019-335,86766 W240
-0,572
0,00033
3276,21315-287,45209 W900
-0,584
0,00023
Лыжной гонки на 5 км
1933,651-130,03975a
-0,659
0,00002
2210,21082-73,10939b
-0,656
0,00002
2365,20171-253,40147W240
-0,581
0,00026
2009,46384-222,36682W900
-0,607
0,00011
Лучшими
рабочими возможностями в зоне большой мощности обладают юноши аэробного типа.
Они выдерживают нагрузку в течение 1110,5±132,73 с. Достоверно худшее время (p
В
подготовительном периоде работоспособность в зоне умеренной интенсивности
максималь на у испытуемых аэробного типа энергетики -4702,75±227,44 с.
Достоверно худшей работоспо собностью (p
В
том же периоде подготовки велоэргометри ческую нагрузку большой мощности дольше
удерживают спортсмены аэробного типа - 1826±195,81 с. Достоверно (p
Как
и в предыдущих периодах тренировки годичного тренировочного цикла, в
соревновательном лучшей работоспособностью в зонах умеренной и большой мощности
обладают юноши аэробного типа энергетики. Нагрузку умеренной интенсивности они
удерживают 5335,75±238,87 с. Юноши смешанного и фосфатного типов удерживают ту
же нагрузку, соответственно 3884,81±221,59 и 2299,67±182,75 с. Разница между
типами статистически достоверна - p
В
этом же периоде работу большой мощности дольше выполняют испытуемые аэробного
типа - 1743,25±109,7 с. Достоверно (p
Общеизвестен
факт, что максимально точное представление о работоспособности дает
специфическая соревновательная нагрузка. Дистанцию лыжных гонок на 10 км
быстрее всех пробегали испытуемые аэробного типа энергетики - 2111,87±43,95 с.
На пробегание той же дистанции лыжники смешанного и фосфатного типов затрачива
ли достоверно большее время (p
Дистанцию
5 км спортсмены аэробного типа проходили в среднем за 1129,38±26,58 с. Лыжники
смешанного и фосфатного типов - за 1406,46±38,9 и 1588±44,17 с, соответственно.
Разница между типами статистически достоверна - p