Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Уровень функциональной подготовленности и специально-техническая результативность спортсменов в весьма большое мере определяется степенью экономизации функционирования организма и его эффективности [2, 4, 8]. В свою очередь экономичность и эффективность функционирования всего организма в целом обусловливается возможностями отдельных физиологических систем и совершенством механизмов их деятельности.

Экономизация функционирования организма выражается в трех основных адаптационных проявлениях. Во-первых, в быстром повышении уровня функционирования в начале работы. Во-вторых, в минимизации функциональных реакций и уменьшении расхода энергии в процессе выполнения работы. В третьих, в увеличении скорости восстановления [3, 9].

Исходя из этого одной из важнейших задач функциональной подготовки спортсменов является задача целенаправленного повышения экономичности функционирования тех физиологических систем организма, которые обусловливают и лимитируют специальную физическую работоспособность организма спортсменов. Вместе с тем, процесс целенаправленного развития механизмов повышения функциональной экономизации требует разработки рациональной и эффективной методики тренировки, основанной на понимании физиологических закономерностей повышения функциональной экономичности и знании взаимосвязи ее с индивидуально-типологическими особенностями организма, факторами влияния, обусловливаемыми особенностями локомоций в том или ином виде спорта, особенностями этапа многолетней адаптации к физическим нагрузкам.

Цель исследования - выяснение уровня различных параметров функциональной экономизации у спортсменов различной степени функциональной и специально-технической подготовленности в условиях покоя и при выполнении физических нагрузок стандартной и предельной мощностей.

Методика исследования. Для достижения поставленной цели были осуществлены комплексные исследования с участием спортсменов футболистов трех возрастно-квалификационных групп: III-II спортивного разряда, 13-14 лет (n = 26), I разряда, 15-16 лет (n = 29) и КМС-МС, 17-20 лет (n = 31).

В условиях мышечного покоя определяли величины жизненной емкости легких (VC), частоты сердечных сокращений (HR). Затем испытуемым предлагалось выполнить физическую нагрузку на велоэргометре трех уровней мощности: 1 нагрузка подбиралась таким образом, чтобы частота сердечных сокращений находилась в диапазоне 120 - 150 уд/мин.; 2 нагрузка должна была обеспечивать учащение пульса до 150 - 170 уд/мин.; 3 нагрузка, максимальная, при которой частота сердечных сокращений была не менее 180 уд/мин. При третьей нагрузке (W_max) определялось максимальное потребление кислорода (VО_{2 max}) и частота сердечных сокращений при этой нагрузке (HR_max).

Параметры сердечно-сосудистой и дыхательной систем определяли при помощи комплексного метабалографа «Ergo-oxyscreen (Jaeger)».

Для анализа были определены следующие прямые и расчетные показатели: ЧСС_покоя - частота сердечных сокращений в условиях покоя; fb_покоя - частота дыхания в условиях покоя; VE_покоя - легочная вентиляция в условиях покоя; Vт_покоя - величина дыхательного объема в условиях покоя; Vт/fb_покоя - коэффициент соотношения дыхательного объема к частоте дыхания в покое; HRW₁ / HR_nокоя - увеличение ЧСС при стандартной мышечной работе; VE W₁ / VE_nокоя - увеличение легочной вентиляции при стандартной мышечной работе в %; VО₂ W₁ / VО_2nокоя - увеличение потребления кислорода при стандартной мышечной работе в %; VEW₁/МВЛ - % использования МВЛ при стандартной мышечной работе; VтW₁/VC - % использования жизненной емкости легких при стандартной мышечной работе; VО₂W₁/ VО_2max - % использования МПК при стандартной мышечной работе; W₁/HRw₁ - ватт-пульс при стандартной мышечной работе; КПw₁ (VО₂ W₁ / HRW₁) - кислородный пульс при стандартной мышечной работе; КИО₂W₁(VО₂ W₁ / VE W₁) - коэффициент использования кислорода при стандартной мышечной работе; КЭдцw₁ (VО₂ W₁ / fbW₁) - кислородный эффект дыхательного цикла при стандартной мышечной работе; Vт/fb W₁ - коэффициент соотношения дыхательного объема к частоте дыхания при стандартной мышечной работе; W_max/HR_max - ватт-пульс при максимальной мышечной работе; КП_max (VО_2max/ ЧСС_max) - кислородный пульс при максимальной мышечной работе; КИО_2max (VО₂max/ VE_max) - коэффициент использования кислорода при максимальной мышечной работе; КЭдц_max (VО_2max/ fb _max) - кислородный эффект дыхательного цикла при максимальной мышечной работе; Vт/fb_max - коэффициент соотношения дыхательного объема к частоте дыхания при максимальной мышечной работе.

Результаты исследования

В таблице 1 приведены средние величины изучаемых показателей в условиях мышечного покоя у спортсменов футболистов различного возраста и функциональной подготовленности. Можно видеть, что средние значения частоты сердечных сокращений в условиях покоя прогрессивно снижается с ростом подготовленности спортсменов. Аналогичная динамика наблюдается и по показателю частоты дыхания. При этом одновременно отмечается увеличение средних величин дыхательного объема.

Таблица 1

Средние величины показателей функциональной экономичности у спортсменов футболистов различной квалификации в условиях мышечного покоя (Х±m)

Примечание: Здесь и далее достоверность различий по t-критерию Стьюдента.

Известно, что функциональные параметры, определяемые в условиях покоя являются довольно информативным показателем тренированности спортсменов и используются в качестве критериев экономизации функций организма, которая в этом случае проявляется в урежении частотных и в увеличении объемных параметров, прежде всего, вегетативных систем [5, 7, 8].

В литературе отмечается, что рациональное соотношение объемно-временных параметров внешнего дыхания является одним из показателей экономичности дыхательной функции в целом [3, 6]. В то же время рациональное соотношение параметров дыхания характеризуется низкими значениями частоты дыхания и более высокими величинами дыхательного объема [1]. Указывается, что за счет такого соотношения обеспечивается более эффективный газообмен при одновременной минимизации энерготрат на сами дыхательные движения [6, 11]. Исходя из этого для оценки экономичности внешнего дыхания нами был использован специальный коэффициент соотношения объемно-временных характеристик паттерна дыхания, который выражается в отношении величины дыхательного объема к значению частоты дыхания - Vт/fb [10].

Сравнение значений этого коэффициента у спортсменов разного уровня подготовленности показывает его устойчивое увеличение параллельно с ростом функциональной подготовленности спортсменов, с 28,3±2,6 у.е, у спортсменов низкой квалификации, до 42,0±3,5 у.е. (P<0,05), у высококвалифицированных футболистов.

Таким образом, обнаруженная многолетняя динамика параметров вегетативных систем организма в условиях мышечного покоя в полной мере отражает планомерный рост функциональной экономичности у спортсменов с повышением их специальной спортивной подготовленности.

Известно, функциональная экономичность отчетливо проявляется в уменьшении сдвигов со стороны физиологических систем организма и снижении энерготрат во время нагрузок, и прежде всего нагрузок стандартной мощности [3]. Имея это в виду, нами было осуществлено сравнение показателей, отражающих экономичность и эффективность функционирования физиологических систем организма при выполнения физических нагрузок стандартной и максимальной мощностей спортсменами различного уровня подготовленности. Рассматривались средние величины степени усиления частоты сердечных сокращений, легочной вентиляции и потребления кислорода при нагрузке относительно уровня мышечного покоя, кислородного пульса, коэффициента использования кислорода из вдыхаемого воздуха, кислородного эффекта дыхательного цикла, ватт-пульса, а также коэффициент соотношения дыхательного объема к частоте дыхания. Кроме того, анализировались значения степени использования испытуемыми собственных величин жизненной емкости легких и максимальной вентиляции легких.

Приведенные в таблице 2 данные свидетельствуют, что спортсмены, имеющие низкий уровень подготовленности, выполняют физическую нагрузку стандартной мощности при значительно большем напряжении функциональных систем, а, следовательно, и менее экономично.

Таблица 2

Средние величины показателей функциональной экономизации у спортсменов футболистов различной квалификации при физической нагрузке стандартной мощности (Х±m)

У них наблюдается достоверно большее увеличение частоты сердечных сокращений, более значительное увеличение уровня текущей легочной вентиляции и большее увеличение минутного потребление кислорода относительно уровня покоя (P<0,05), чем у более квалифицированных спортсменов. При этом с ростом уровня подготовленности спортсменов выше обозначенные показатели статистически достоверно уменьшаются (P<0,05) от одной возрастно-квалификационной группы к другой, что можно рассматривать как закономерный процесс.

Таким образом, обозначенные обстоятельства указывают на то, что у менее подготовленных спортсменов физическая нагрузка стандартной мощности вызывает значительно более выраженные реакции со стороны физиологических, что указывает на большую степень напряжения их функционирования, чем у более подготовленных спортсменов. С повышением уровня подготовленности спортсменов наблюдается закономерное повышение экономичности вегетативного обеспечения мышечной работы, что выражается в существенном уменьшении степени функциональных сдвигов.

Это подтверждается и закономерным уменьшением процента использования собственных максимальной вентиляции легких, жизненной емкости легких и максимального потребления кислорода при стандартной работе с соответственно росту подготовленности спортсменов. Одновременно с этим с ростом квалификации спортсменов наблюдается улучшение соотношения объемно-временных параметров внешнего дыхания, что выражается в увеличении коэффициента соотношения величин дыхательного объема и частоты дыхания с 32,5±2,9, у спортсменов более низких разрядов, до 36,7±3,6 и 41,9±5,9 у.е., у более квалифицированных спортсменов.

Оценка экономичности функционирования организма при выполнении физических нагрузок максимальной мощности должна производиться на основе несколько иных критериев, чем оценка функциональной экономичности при выполнении стандартных нагрузок. Низкие значения показателей реакции функциональных систем при выполнении нагрузок предельной мощности не следует рассматривать как критерий высокой экономичности и эффективности. Предельные физические нагрузки по определению должны обеспечиваться максимальные функциональными сдвигами. В противном случае нагрузки не будут являться предельными.

В литературе указывается, что при оценки функциональной экономичности при выполнении физических нагрузок максимальной мощности в качестве основных критериев следует рассматривать такие параметры, как ватт-пульс, кислородный пульс, коэффициент использования кислорода из вдыхаемого воздуха, кислородный эффект дыхательного цикла [6, 7].

В таблице 3 представлены средние величины выше обозначенных показателей. Эти данные весьма полно отражают динамику повышения экономичности и эффективности функционирования физиологических систем организма при мышечной работе максимальной мощности параллельно с ростом специальной подготовленности спортсменов.

Таблица 3

Средние величины показателей функциональной экономизации у спортсменов футболистов различной квалификации при максимальной мощности физической нагрузки (Х±m)

Все анализируемые показатели экономичности и эффективности функционирования однозначно и в большинстве случаев статистически значимо, увеличиваются с ростом подготовленности спортсменов. При этом обращает на себя внимание закономерное увеличения коэффициента соотношения объемно-временных параметров внешнего дыхания в условиях выполнения физической нагрузки максимальной мощности, хотя статистически и не достоверное.

На основании полученных результатов можно вполне уверенно утверждать, что оценка уровня функциональной экономизации наиболее адекватна именно по показателям, фиксируемым в процессе выполнения физических нагрузок предельных мощностей. Имея в виду то обстоятельство, что функциональные возможности, планомерно наращиваемые в процессе тренировки, должны трансформироваться в максимально высокий спортивный результат, демонстрируемый на фоне предельных физических напряжений, это крайне важно для адекватной оценки уровня подготовленности спортсменов.

Заключение

Таким образом, результаты осуществленных исследований позволяют сделать заключение, что с ростом функциональной и специально-технической подготовленности спортсменов происходит закономерное повышение уровня функциональной экономизации, проявляющееся как в условиях мышечного покое, так и в процессе выполнения физических нагрузок стандартной и предельной мощностей.

В условиях покоя это прежде всего проявляется в снижении величин частотных и увеличении объемных показателей вегетативных функций и оптимизации их соотношения. При физических нагрузках стандартной мощности у менее подготовленных спортсменов наблюдаются более выраженные функциональные реакции, которые с ростом квалификации существенно минимизируются. Закономерное увеличение параметров функциональной экономичности и эффективности с повышением функциональной подготовленности спортсменов в процессе выполнения физических нагрузок максимальной мощности проявляется в более существенном увеличении показателей экономичности и эффективности деятельности физиологических систем организма. Одной из причин этого является то обстоятельство, что весь процесс физической тренировки спортсменов направлен на повышение уровня функциональных возможностей организма, и в не малой степени, и на повышение экономичности и эффективности его функционирования [9].

Рецензенты:

Сентябрёв Н.Н., д.б.н., профессор, профессор кафедры анатомии и физиологии ФГБОУ ВПО «ВГАФК», г. Волгоград;

Клаучек С.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии, декан лечебного факультета ФГБОУ ВПО «ВолгГМУ», г. Волгоград.