Исследованию газообмена у спортсменов посвящено много работ, однако до настоящего времени нет обобщенных данных об особенностях газообмена у женщин, занимающихся спортом. Целью работы являлось изучение работоспособности спортсменок при выполнении мышечных нагрузок в лабораторных условиях по показателям энергозатрат, КПД, потребления кислорода и сердечной деятельности в процессе нагрузки и в период восстановления. Моделями служили педалирование на велостанке в равномерном темпе и нагрузки переменной и ступенчато повышающейся мощности на велоэргометре. Обследовано 12 велосипедисток II и I разряда, КМС и мастеров спорта в возрасте 14-21 года. Предполагалось, что если спортсменкам задать работу одинаковой интенсивности, то ее длительность будет объективным критерием выносливости. По времени выполнения работы с различной интенсивностью и по динамике физиологических функций обследуемые были разделены на три группы: 1 – сильная, 2 – средняя, 3 – слабая.

Анализ экспериментальных данных показал (табл. 1), что у наиболее выносливых спортсменок (1 группа) при выполнении работы интенсивностью 60% от максимальной скорости педалирования кислородный запрос равен 2,5±0,12 л/мин.

Таблица 1. Энергетические показатели велосипедисток различной квалификации при нагрузках разной интенсивности

При этом наблюдается «истинное» устойчивое состояние, когда величина потребления кислорода во время нагрузки отражает ее энергетическую стоимость. При выполнении данной работы используется 65-75% максимальной аэробной емкости, что составляет калорическую затрату 10,6±0,33 ккал/мин или 0,17-0,27 ккал/мин на 1 кг. По окончании работы у спортсменок этой группы накапливается кислородная задолженность, ликвидируемая в первые 5 минут восстановления. У второй группы кислородный запрос также равен 2,5±0,13 л/мин, но во время работы используется свыше 86% максимальной аэробной емкости, что составляет калорическую затрату 16±0,27 ккал/мин, а±1,0. При максимальной аэробной емкости 75-100% работа может продолжаться не свыше получаса. При напряженной работе, длящейся более 15 минут, уровень потребления кислорода в устойчивом состоянии всегда ниже максимальных значений. Литературные данные свидетельствуют, что у спортсменов международного класса в велосипедных гонках уровень потребления кислорода в командной гонке на шоссе, после прохождения 50 км дистанции составил в среднем около 85% от МПК [В.В. Михайлов]. В этих случаях полностью развертываются аэробные процессы, однако они не исчерпывают всей энергетической потребности организма и значительная часть ее удовлетворяется за счет анаэробных реакций. Это выражается в большей величине кислородного долга (6,7±0,32 л, ±1,17).

У наименее выносливых спортсменок (3 группа) во время нагрузки кислородный запрос достигает 4±0,03 л/мин ( ±0.2), а потребление кислорода не превышает 3,0-3,3 л/мин, т.е. оно равно максимальной аэробной емкости для женщин. Работа, сопровождающаяся потреблением кислорода в 3,0-3,5 л/мин, является весьма напряженной, относящейся по квалификации D.В. Dill и Е.Н. Сristensen к категории «очень тяжелой». Калорическая затрата составляет 15±0,39 ккал/мин. Кислородный долг у испытуемых этой группы невелик. Тем не менее, продолжать работу они не были в состоянии, возможно из-за слабой выносливости к кислородной недостаточности. Установлено, что потребление кислорода на 1 кг веса тела у спортсменов первой группы составляет в среднем 39,5 мл/кг, 2 группы – 46 мл/кг, 3 группы – 52 мл/кг.

Таким образом, работа интенсивностью 60% от максимальной скорости педалирования у спортсменок 1 группы лежит в зоне умеренной мощности, для 2 группы – в зоне большой мощности, для 3 группы – в зоне субмаксимальной мощности.

При изучении энергетических показателей работы интенсивностью 70% выявлены примерно одинаковые величины кислородного запроса (4,1 - 4,3 л/мин) у спортсменок всех групп. Однако энергозатраты у менее выносливых (3 группа) выше и достигают 22±0,52 ккал/мин. Считают, что при затрате энергии выше аэробной емкости (т.е. свыше 20 ккал/мин) работа является истощающей и может продолжаться всего несколько минут. У всех спортсменок в конце данной нагрузки потребление кислорода достигают максимума. Причем, потребление кислорода на 1 кг веса у более выносливых выше и составляет в среднем 55±0,71 мл/кг в 1 мин, а у менее выносливых - 49±0,98 мл/кг в 1 мин. По энергетическим показателям эта работа лежит в зоне субмаксимальной мощности. Кислородный запрос при выполнении нагрузки интенсивностью 90% у обследуемых 1 группы равен 6,7±0,1 л/мин ( ±0,55), у менее выносливых – 11±0,25 л/мин ( ±1,2). Потребление кислорода за 20-30 сек. работы максимальной мощности составляет 200-300 см/куб, а энергетические затраты – 0,42-0,57 ккал/мин на 1 кг веса тела.

В наших исследованиях переменная мощность осуществлялась путем чередования предельной нагрузки (при которой испытуемые могли работать не более 1 мин при пульсе 180-190 уд/мин) с периодами сниженной нагрузки в течение 3-4 минут (при пульсе 140-150 уд/мин). Величина предельной мощности у спортсменок колеблется от 1400 до 1500 кгм/мин, а суммарное количество выполненной нагрузки составляет 178±5,7 кгм/кг ( ±20,0). В периодах сниженной мощности работы используется в среднем 55% максимальной аэробной емкости спортсменок, а при предельной мощности нагрузки потребление кислорода достигает максимальных величин (51±0,7 мл/кг, ±2,8). При этом МПК одинаково часто наблюдается при втором и третьем повышении мощности нагрузки.

По данным В.В. Михайлова, переменная работа с большими колебаниями темпа и мощности работы была на 6,6-9,7% энергетически более дорогостоящей по сравнению с равномерной мышечной деятельностью. Экономичность работы переменной мощности у спортсменок не велика - КПД равен в среднем 13,1+0,6 ( ±2,1).

В опытах со ступенеобразным повышением мощности работы проводилось последовательное увеличение сопротивления в системе велоэргометра при стандартном числе оборотов. Испытуемые выполняли нагрузку мощностью 500 или 800 кгм/мин в течение 3 минут скоростью 75 об/мин. Далее нагрузка повышалась каждую минуту на 100 кгм до тех пор, пока заданная скорость вращения педалей не начинала снижаться.

Работоспособность велосипедисток составляет в среднем 126+0,5 кгм/кг ( 24,0). Потребление кислорода увеличивается в линейной зависимости от мощности нагрузки, и на последней ступени ее (1200-1400 кгм/мин) достигает 47,5±1,42 мл/кг ( ±6,7). При ступенчато повышающейся нагрузке КПД у спортсменок значительно выше, чем при работе переменной мощности, и равен в среднем 18,8±0,48 ( ±2,4).

В результате исследований было установлено, что у спортсменок средняя величина кислородного долга равна 4,7 л (3,2-7,5). Судя по этим данным устойчивость организма женщин к недостатку кислорода не велика. Погашение кислородного долга после выполнения нагрузок повышающейся мощности происходит у большинства обследуемых на 23-28-й мин, а после работы переменной мощности - на 18-23-й мин восстановления.

Сравнение исследования с применением различных видов лабораторных нагрузок показали, что у спортсменок максимальные величины потребления кислорода достигаются при равномерной работе интенсивностью около 80%, если последняя продолжается 4-5 минут. Этот показатель имеет место при нагрузке переменной мощности, а также при равномерной работе с интенсивностью 60% и продолжительностью не менее 15 минут. Разница средних величин МПК статистически достоверна. Относительно более низкие средние величины потребления О₂ при нагрузках ступенчато повышающейся мощности, по-видимому, объясняются тем, что в силу местного утомления спортсменки не могут показать границы своих аэробных возможностей.

Определение МПК спортсменок проводилось в начале тренировочного цикла и повторно через 6 месяцев. При сравнении данных двух определений МПК выявились индивидуальные различия. С нарастанием тренированности уровень МПК либо не изменяется, либо повышается на 8-25%, либо снижается на 7-15%. Хотя рост тренированности спортсменов не всегда сопровождался повышением МПК, заметно возрастала величина кислородного пульса, свидетельствуя о более экономной деятельности аппаратов дыхания и кровообращения.

Анализ данных показал, что максимальные величины кислородного пульса у велосипедисток составляют в среднем 16,2 мл, а у наиболее выносливых - 20 мл. Следует отметить, что при выполнении различных видов лабораторных нагрузок на выносливость у спортсменок нами не выявлено существенных различий в уровне максимального кислородного пульса. При выполнении различных видов лабораторных нагрузок вентиляция легких у велосипедисток увеличивается в большей мере за счет глубины дыхания.

Частота сердечных сокращений у спортсменок в условиях МПК достигает 180-204 уд/мин. Средние данные не превышают 188-195 уд/мин. Наиболее высокая пульсовая реакция наблюдается у обследуемых при выполнении работы интенсивностью 60% и продолжительностью 30-40 минут. Максимальные величины пульса у спортсменок на последней ступени нагрузок достигают в среднем 192 уд/мин, не превышая 196-198 уд/мин. Эти данные совпадают с результатами исследований Р.Е. Мотылянской с соавт.

Анализ первых переходных процессов с учетом всех изучаемых функций и их взаимосвязи дает объективную информацию о процессах регулирования функций организма при выполнении работы различного характера и интенсивности. Результаты исследования, в частности при работе интенсивностью 60% от максимума, показывают, что у более выносливых спортсменок (1 группа) стабилизация взаимосвязанных функций на относительно более экономном уровне происходит медленнее, чем у остальных.

Литературные данные показывают, что динамика показателей системы дыхания и кровообращения непосредственно в процессе нагрузки, последовательность развертывания физиологических функций находятся в прямой связи с характером и видом выполняемой работы. При ступенчато повышающихся нагрузках величины функций постепенно нарастают от начала к концу. При работе переменной мощности наблюдаются колебания показателей газообмена и частоты пульса соответственно изменению мощности нагрузки. При длительной работе равномерного характера отчетливо выявляются период врабатывания и устойчивое состояние, а при более высокой интенсивности устойчивое состояние не удается обнаружить.

В первые 5 минут по окончании различных видов работы восстановительные процессы протекают примерно одинаково. С большей скоростью восстанавливается частота дыхания, позже глубина дыхания, вентиляция легких, оксигенация крови, потребление кислорода и частота сердцебиений.

Моделирование нагрузок на выносливость в ранее проведенных исследованиях отдельных авторов позволяют изучить физиологические пути адаптации. Особенности адаптивных реакций организма у отдельных групп спортсменок наиболее четко выявляются при выполнении работы интенсивностью 60% от максимума. При этом удается выделить три основных типа адаптации. Первый тип – врабатывание длится в среднем 8 минут. Раньше всего переходные процессы заканчиваются для частоты сердечных сокращений, затем для частоты дыхания. Медленнее протекают переходные процессы вентиляции легких и потребление кислорода. Адаптация сердца к мышечной работе осуществляется в большей мере за счет увеличения ударного объема сердца, о чем косвенно свидетельствуют величины кислородного пульса. Во время устойчивого состояния наблюдается относительно невысокий, но стабильный уровень легочной вентиляции (50-63 л/мин) и потребление кислорода (2,1-2,6 л/мин). При этом устанавливается более высокий процент поглощения кислорода (4,6-5) и развиваются выраженные гипоксимические сдвиги (оксигенация крови снижается в среднем на 10%). Средняя величина кислородного долга не превышает 3,3 л, а погашение его происходит в первые пять минут восстановительного периода. Второй тип – врабатывание продолжается в среднем 6 минут. Повышение функции сердечно-сосудистой системы происходит за счет, как учащения сердечных сокращений, так и увеличения ударного объема сердца. Во время устойчивого состояния наблюдается высокая реакция показателей внешнего дыхания, а потребление кислорода не превышает 3,25-3,5%. Оксигенация крови снижается незначительно (на 3 – 4%).

Средняя величина кислородного долга достигает 6,37 л. Восстановление несколько затянуто. Третий тип – работа продолжается не более 5 минут. Характерной особенностью является 5 отсутствие устойчивого состояния. Преобладает приспособление за счет повышения частоты сердечных сокращений при меньшем увеличении кислородного пульса и вентиляции лёгких. Потребление кислорода увеличивается с большой скоростью и достигает максимальных величин (2,9-3,45 л/мин), а в последнюю минуту работы значительно снижается. Такие случаи, повидимому, обусловлены несоответствием нагрузки функциональным возможностям спортсменок, первоначальное усиление вегетативных функций сменяется признаками дискоординированной деятельности организма, и работа прекращается.

Одной из важных причин снижения работоспособности является недостаток кислорода при утомлении, что происходит, главным образом, за счет значительного снижения вентиляции легких. При этом процент поглощения кислорода и выделения углекислого газа не изменяется, и наблюдается слабое падение насыщения крови кислородом (90-92%). Кислородный долг не превышает 3-4 л. Восстановительные процессы протекают с меньшей скоростью, чем у наиболее выносливых обследуемых.

При выполнении нагрузок повышающейся мощности во всех случаях снижается процент поглощения кислорода при увеличении мощности нагрузки. Максимальные величины потребления кислорода при предельной нагрузке достигаются в основном за счет повышения вентиляции легких. Однако у наиболее выносливых спортсменок кислородный пульс увеличивается до 20-24 мл. По-видимому, повышенное потребление кислорода связано и со значительным ростом артериовенозной разницы кислорода, а также с выраженным повышением систолического объема сердца.

ВЫВОДЫ

1)Правильная методика развития выносливости в оптимальном сочетании средств общего и специального воздействия на организм велосипедисток, способствует росту показателей кислорообеспечивающих систем.

2) Основываясь на показателях работоспособности и физиологическим ее обеспечением, было установлено, что работа интенсивностью 60% от максимальной скорости педалирования у наиболее выносливых спортсменок лежит в зоне умеренной мощности, у менее подготовленных – в зоне большой мощности, а у наименее выносливых – в зоне субмаксимальной мощности.

3)Использование велоэргометрической нагрузки повышающейся мощности до 80-85% или «до отказа» не во всех случаях дает возможность выявить МПК, поскольку работоспособность часто лимитируется не состоянием дыхательно-циркуляторной системы, а местным утомлением. Модель нагрузки субмаксимальной и переменной мощности позволяет точней определять у женщин уровень МПК.

Исследования аэробной работоспособности спортсменок позволяют констатировать, что показатели общей работоспособности при нагрузках, выявляющих выносливость, тесно связаны с аэробной производительностью организма и закономерно нарастают с возрастом.

4)Показатели энерготрат кислорообеспечивающих систем исследуемых велосипедисток оценивались по-разному, в зависимости от степени подготовленности спортсменов:

– 1группа (сильная) – все показатели при нагрузках 60% и 80% не являлись критическими и соответствовали общепринятым физиологическим нормам по литературным данным других авторов.

– 2 группа (средняя) – показатель максимальной аэробной емкости соответствовал 90-95% и приближался к критическому порогу, что вызывало накопление кислородного долга в небольших величинах. Следовательно, ЧСС определялась на уровне ПАНО.

– 3 группа (слабая) – показатели кислорообеспечивающих систем при нагрузках 60% от максимальной находятся в пределах функциональных возможностей спортсменок, однако при интенсивности 80% калорическая затрата близка к критической и составляла, в среднем, 22±0,52 ккал/мин; значительная кислородная задолженность вызвала в дальнейшем «отказ» от работы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1.Предложенные модели нагрузок на скоростную и силовую выносливость могут быть эффективно использованы при определении выносливости юных спортсменок на различных этапах подготовки.

2. Выявленные различия в показателях работоспособности и адаптации к мышечной работе могут быть использованы в педагогической практике при построении рационального режима тренировки с учетом допустимых объемов и интенсивности нагрузок, адекватных методам тренировки, а также во врачебно-спортивной практике при подборе средств определения работоспособности спортсменок.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондарчук А.П. Управление тренировочным процессом спортсменов высокого класса. – Олимпия Пресс, 2007. – 272 с.

2. Верхошанский Ю.В. Основы специальной физической подготовки спортсменов. – М.: Физкультура и спорт, 1988.

3. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н., 2000. Биохимия мышечной деятельности. – Киев, изд. Олимпийская литература, 2000.

4. Волков Л.В. Теория и методика детского и юношеского спорта. – Киев, изд. Олимпийская литература, 2002.

5. Дж. Дункан Мак-Дугалл, Говард Э. Уенгер, Говард Дж. Гринн Физиологическое тестирование спортсмена высокого класса – Киев, изд. Олимпийская литература, 1998.

6. Зимкин Н.В., Коробков П.В., Лехтман Я.Б., Эголинский Я.А., Яродский А.И. Физиологические основы физической культуры и спорта. – М., 1955.

7. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Исследование физической работоспособности у спортсменов. М. 1974, с.94.

8. Китманов В.А., Шпичко А.М., Сычев А.В. методические рекомендации по написанию курсовых и дипломных работ (для студентов факультета физической культуры). Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2002. 31 с.

9. Михайлов В.В. – Теория и практика физ. культуры. – М., 1968. – №1. – с. 55 – 62.

10. Мотылянская Р.Е. – В кн.: Выносливость у юных спортсменов. – М., 1969. с. 74 – 75.

11. Перхунов А.М. Принципы построения функционально-диагностического исследования спортсменов, имеющего донозологическую направленность (Методическое пособие для врачей кабинетов функциональной диагностики и врачей по спорту). – М.: ИД «МЕДПРАКТИКА-М», 2007, 76 с.

12. Пярнат Я., Виру А., Нурмекиви А. Оценка различных методов для определения аэробной работоспособности у спортсменов. В кн.: тез. IV науч. – метод. Конф. По вопросам спортивной тренировки. Таллин, 1972, с. 72 – 75.

13. Роженцев В.В., Полевщиков М.М. Утомление при занятиях физической культурой и спортом: проблемы, методы исследования: монография / В.В. Роженцев, Полевщиков М.М. – М.: Советский спорт, 2006. – 280 с.

14. Селуянов В.Н., Мякинченко Е.Б., Холодняк Д.Б., Обухов С.М. Физиологические механизмы и методы определения аэробного и анаэробного порогов. Теория и практика физической культуры, 1991, №10, с. 10 – 18.

15. Современная система спортивной подготовки. Издательство «СААМ». Москва, 1995. 448 с.

16. Спортивная биология и медицина в повышении качества жизни: XXI век. Сборник научных трудов, посвященный 30-летию кафедр нормальной анатомии и спортивной медицины МГАФК/ Под ред. П.К. Лысова. – М.: Советский спорт, 1999. – 272 с.

17. Спортивная физиология: Учебник для институтов физ. культ. /Под ред. Я.М. Коца. – М.: Физкультура и спорт, 1986. – 240 с.

18. Теория и методика физического воспитания. Учебник для институтов физической культуры. Под общей ред. Л.П. Матвеева и А.Д. Новикова. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Фис, 1976.

19. Федотова Е.В. Основы управления многолетней подготовкой юных спортсменов в командных игровых видах спорта. – М.: Компания Спутник+, 2001. – 245 с.

20. Физиология: Методическое пособие. М.: Фис, 1962, с. 190

21. Фомин Н.А., Филин В.П. На пути к спортивному мастерству. М.: физкультура и спорт. 1986

22. Фомин Н.А. Физиология человека. М.: просвещение, 1982, с.320.

23. Фомин Н.А., Вавилов Ю.Н. Физиологические основы двигательной активности. – М.: физкультура и спорт, 1991.

24. Чусов Ю.Н. Физиология человека. М.: Просвещение, 1981.

25. Н.Н. Биохимия спорта. – М.: Физкультура и спорт, 1974. – 288 с.

26. Янсен Петер ЧСС, лактат и тренировки на выносливость : Пер. с англ. – Мурманск: Издательство «Тулома», 2006. – 160 с.