ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 5, с. 80-86
УДК 796.422.14/16+612.216.2
ПОКАЗАТЕЛИ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СТОИМОСТИ И РЕСПИРАТОРНОГО ОТВЕТА В КРИТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У СПОРТСМЕНОВ, СПЕЦИАЛИЗИРУЮЩИХСЯ В БЕГЕ НА СРЕДНИЕ И ДЛИННЫЕ ДИСТАНЦИИ © 2014 г. Н. И. Волков, Т. Г. Корниенко, Р. В. Тамбовцева
Научно-исследовательский институт спорта РГУФКСМиТ, Москва E-mail: planeta_8888@list.ru Поступила в редакцию 26.08.2013 г.
Рассчитаны значения вентиляционного прихода, вентиляционного долга и вентиляционного запроса упражнения на основе анализа динамики показателей легочного дыхания во время работы и восстановления у высококвалифицированных легкоатлетов-бегунов при выполнении ими предельных нагрузок. Установлено, что показатели вентиляционной стоимости упражнения близко воспроизводят изменения основных параметров кислородного запроса при мышечной работе предельной мощности и продолжительности, и могут быть использованы в целях квантификации и нормирования физических нагрузок в спорте. Определены три важнейших фактора аэробного обмена в организме, обеспечивающие высокий уровень спортивных достижений в беге: общее увеличение уровня легочной вентиляции (VE), потребление кислорода (VO2) и выделение углекислого газа (CO2); скорость поставки кислорода (O2) от легких к работающим мышцам; степень оксигенации (StO2) и суммарная скорость кровотока в работающих мышцах.
Ключевые слова: вентиляционная стоимость упражнения, уровень аэробной и анаэробной работоспособности, уровень легочной вентиляции, критические режимы мышечной деятельности, уровень спортивных достижений в легкоатлетическом беге.
Б01: 10.7868/80131164614040158
Прошедшее столетие ознаменовалось выраженным направленным развитием рекордных достижений в беге, что в первую очередь сопровождалось концентрацией усилий спортсменов и тренеров, направленных на повышение анаэробной работоспособности. Проблема физической работоспособности легкоатлетов-бегунов в зависимости от их специализации исследовалась на протяжении многих лет большим количеством ученых с помощью самых разнообразных методов и протоколов испытаний. По данным Дэвида Дила [1, 2], одного из родоначальников биоэнергетических исследований в беге, за последние 40 лет каких-либо существенных изменений в проявлениях максимальной аэробной работоспособности в беге не происходит. Адаптационные возможности в развитии этого показателя у ведущих спортсменов мира уже исчерпаны. Дэвид Дил считает, что повышение работоспособности в беге в ближайшие 20—30 лет будет обусловлено возрастанием анаэробной нагрузки, с применением более эф-
фективных методов тренировки, дополнительных эргогенических средств, а также успешным использованием изменяющихся биоклиматических условий.
Наиболее информативными методами контроля за уровнем развития специальной выносливости в беге могут служить эргометрические методы диагностики спортивной работоспособности на основе результатов стандартизированных лабораторных и полевых тестов. Регистрацию параметров, оказывающих существенное влияние на спортивный результат в беге на средние и длинные дистанции (внешнее дыхание, уровень тканевой оксигенации, уровень максимального потребления кислорода, уровень порога анаэробного обмена, максимальная мощность), можно регулярно выполнять как в лабораторных, так и в полевых условиях [3].
Специальные исследования, ориентированные на изучение факторов, определяющих анаэробную работоспособность легкоатлетов и позво-
Средние характеристики по группам испытуемых
Мужчины (n = 34) Женщины (n = 6)
возраст, лет рост, см вес, кг возраст, лет рост, см вес, кг
20.2 ± 3.4 179.1 ± 6.8 66.4 ± 5.6 20.0 ± 2.4 170 ± 0.4 56.1 ± 0.8
ляющие вносить необходимые коррективы в процесс развития этих способностей, представляются вполне актуальными и значимыми для дальнейшего совершенствования современной теории и практики данного вида спорта.
Цель настоящего исследования — изучение паттернов дыхания, динамических изменений показателей вентиляционной стоимости [4—7] и степени тканевой оксигенации в упражнениях разной мощности и предельной продолжительности у высококвалифицированных легкоатлетов-бегунов в стандартизированных лабораторных и полевых испытаниях.
МЕТОДИКА
В исследовании приняли участие 40 спортсменов (34 мужчины и 6 женщин), специализирующихся преимущественно в беге на средние и длинные дистанции, спортивная квалификация обследованных спортсменов — от 1-го спортивного разряда до мастеров спорта международного класса (таблица).
Каждый из спортсменов, принимавший участие в эксперименте, преодолел с соревновательной интенсивностью одну или две дистанции, в которых он специализируется. Всего в исследовании было использовано 5 различных дистанций — 200, 400, 600, 1000 и 2000 метров. На этих дистанциях мы смогли определить энергетический запрос избранных упражнений и проанализировать полученные нами результаты у легкоатлетов различной квалификации (от спринта до длинных дистанций) на разных этапах спортивной подготовки.
Кроме того, все спортсмены выполнили испытания по программе стандартных лабораторных тестов, проведение которых обеспечивало комплексную оценку их аэробной и анаэробной работоспособности в критических режимах мышечной деятельности. Тест "ступенчатого повышения нагрузки" проводился для определения величины максимального потребления кислорода и критической мощности [4, 8, 9], тест "однократной предельной работы" (Шп§а1е-1е81) — для определения анаэробной гликолитической емкости и мощности [2, 10, 11] и тест "максимальной
анаэробной мощности" (МАМ) — для определения алактатной анаэробной мощности [12—15].
Газовые объемы и состав вдыхаемого воздуха измеряли с помощью мониторной системы "MetaLayser" ("CORTEX", Германия). Частоту сердечных сокращений (ЧСС) регистрировали с помощью пульсовых мониторов "Teem Polar RS 800" (Финляндия). Измерение величины процентного содержания оксигемоглобина в работающих мышцах (StO2) выполняли с помощью монитора тканевого насыщения кислородом "InSpectra" (США). Непрерывная регистрация показателей уровня легочной вентиляции выполнялась в течение трех минут во время работы и в течение пяти минут восстановительного периода в режиме каждого выдоха с использованием волюметра "SV3000" (Россия). Определялись величины вентиляционного прихода, вентиляционного долга и вентиляционного запроса выполняемого упражнения с использованием специализированного программного обеспечения. Данные обрабатывались с помощью специальной программы "SV3000.exe". При проведении графоаналитических расчетов кривых динамики уровня легочной вентиляции до, во время работы и в период восстановления использовали пакеты стандартных компьютерных программ Statistica и Microsoft Excel [16].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Общая картина динамики изменения уровня легочной вентиляции при однократном выполнении спортсменами 2-минутного упражнения максимальной аэробной мощности представлена на рис. 1.
Биэкспоненциальные выражения, аппроксимирующие кривые динамики уровня легочной вентиляции во время работы и восстановления, были использованы для расчета показателей суммарной вентиляционной стоимости упражнения и вентиляционных "излишков" работы и восстановления. Значения уровней вентиляционной стоимости работы и восстановления были рассчитаны как отношение величины вентиляционных "излишков" ко времени упражнения. Расчет показателей вентиляционной стоимости упраж-
150 г
0 1 2 0 |-«—Работа—>-|
Вентиляционный "излишек" работы
Вентиляционный "излишек" восстановления
Время, мин
Рис. 1. Кривая изменения уровня легочной вентиляции во время работы и восстановления. Заштрихованная область в период работы соответствует сумме "вентиляционного излишка работы" (Д у)Т), затушеванная область под кривой восстановления соответствует величине "вентиляционного излишка восстановления" (Д У§). Общая вентиляционная стоимость упражнения: = ДУ)Т + ДУ^.
нения адекватно отражает изменения энергетического запроса при выполняемой работе [10].
Наиболее точные результаты показателей вентиляционной стоимости упражнения могут быть получены в условиях проведения стандартизированных лабораторных испытаний в тесте "максимальной анаэробной мощности" (МАМ) и "однократной предельной работы" (^п§а1е-1е81) [3].
На рис. 2 и 3 представлена динамика уровня оксигенации тканей и уровня легочной вентиля-
ции при выполнении спортсменами теста МАМ. Полученные данные о динамике вентиляционного ответа свидетельствуют о том, что значение вентиляционного "излишка", характеризующего количество потребления кислорода, которое поступает в организм спортсмена при выполнении работы, непрерывно возрастает от повторения к повторению. Размеры вентиляционного долга увеличиваются в период восстановления с каждым новым повторением упражнения. Наиболее высокие значения уровня легочной вентиляции,
¿£100 90 80 70 60 50 40 б 30 вен20 ров10 ^ 0
Работа Работа
* * « » Работа
11:50 11:52
11:55 11:57 12:00 Время, ч:мин
12:02 12:05
н ми180 >160 §140 «120 ля100 80
нт
е в ая
н ч
о
1-1
е Ле
60 40 20 0
Работа Работа
Работа
Начало работы
йч
| Отдых
1
1
Отдых
3 4 5 Время, мин
7
Рис. 2. Динамика показателей тканевой оксигенации в работающих мышцах при выполнении лабораторных испытаний в тесте максимальной анаэробной мощности на велоэргометре.
Рис. 3. Динамика показателей уровня легочной вентиляции при выполнении лабораторных испытаний в тесте максимальной анаэробной мощности на вело-эргометре.
как правило, отмечаются в период 15—20 с после окончания упражнения.
При выполнении теста "однократной предельной работы" (^п§а1е-1е81;) величины вентиляционного долга заметно выше, чем в тесте МАМ (рис. 4). Для данного теста характерно повышение содержания молочной кислоты в работающих мышцах, что приводит к замедлению процессов "срочного" восстановления в первые 5 мин после завершения работы (при оплате "алак-татного" кислородного долга).
Динамика показателей тканевой утилизации кислорода в работающих мышцах в тесте МАМ представлена на рис. 2. Необходимо отметить, что начало падения
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.