CC BY
131
УДК 612+796.012.6
ЭРГОСПИРОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕВУШЕК-ПЛОВЦОВ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗРАСТНЫХ И КВАЛИФИКАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
А.В. Шепилов, А.В. Ненашева, А.П. Исаев
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Физиологическая оценка физической работоспособности (ФР) спортсменов в зависимости от их возрастных и квалификационных характеристик имеет не только важное теоретическое значение в связи с расширением и углублением спектра полученных данных, но и прикладное значение с целью прогнозирования и моделирования адаптационных процессов и спортивной результативности. Исследование кислородтранспорт-ных (вентиляционных, газообменных, циркуляции крови) значений позволяет выявить фоновые данные в предрабочем состоянии, выход на анаэробный порог в ступенчатой возрастающей нагрузке, установить резервные возможности системообразующих функций спортсменов. Особенно важно проведение таких исследований в мезоциклах заключительной подготовки к социально-значимым соревнованиям.
Ключевые слова: объемные характеристики, кислородный пульс, дыхательный коэффициент, спортивный онтогенез.
Актуальность. Отставание в спортивном плавании РФ от ведущих держав требует поиска и обоснования новых технологий подготовки (тренировка, восстановление). Это требует просмотра содержания тренировочного процесса в подготовительном периоде, использование нетрадиционных средств подготовки, включающей эффективные методы восстановления. К ним следует отнести двигательные действия специализированного характера, выполняемые в режиме аэробного порога (АЭП), технологии привыкания к работе в условиях гипоксии, отбор юных спортсменов, предрасположенных к виду спорта и специализации в нем.
Организация и методы исследования. В работе представлены результаты возрастных и квалификационных характеристик обследованных юных пловцов 11-12, 13-14 и 17-19 лет соответственно спортивных квалификаций III, II, I разрядов и званий КМС, МС. В исследовании применялась диагностирующая эргоспирометрическая система «Шиллер». Спортсмены обследовались в начале заключительного мезоцикла подготовки к соревнованиям. В исследовании соблюдались все условия физиологического эксперимента. Общее количество обследованных пловцов равнялось 37.
Результаты исследования и их обсуждение. В табл. 1 представлены результаты исследования пловцов высокой квалификации (МС, КМС).
Как следует из табл. 1, нагрузка при достижении анаэробного порога (АнП) варьировала и составляла 171,88 ± 9,38 Вт. Объем потребления О2 последовательно увеличивался, достигая 1,65 л/мин при максимальной нагрузке. Соответственно возрастал объем относительно потребляемого кислорода (на 1 кг массы тела). При этом темпы измене-
ний анализируемых показателей соответственно были: 20,63; 1,09; 19,10 и 1,09 усл. ед. Объем выдыхаемого СО2 последовательно увеличивался, составляя повышение в 24,50 раза и 1,16 раза. Значения дыхательного коэффициента возросли в 1,64 и 1,05 раза. При этом нагрузка от АнП до максимальной повысилась в 1,09 раза. Следовательно, пропорциональность показателей на пике нагрузок сохранялась. Однако обследуемые спортсмены исходно находились в диапазоне доминирования жирового питания (Я^ > 0,7), что вызывает соединение кислорода с жирами, вместо двуокиси углерода образуется вода [1]. Что касается вентиляционных характеристик, то соответственно увеличивались: объем вдыхаемого воздуха в 19,40 раза и 1,15 раза; дыхательный объем в 2,8 и 1,09 раза; частота дыхания в 3,18 и 1,06 раза; отношение вентиляции физиологически мертвого пространства к дыхательному объему в 0,64 и 0,89 раза. Итак, среди факторов, определяющих легочную вентиляцию, объемы оказывали большее влияние на ее производные. У данной группы спортсменок при реакции О2 с жирами большее количество кислорода соединяется с атомами водорода жира и вместо СО2 образуется вода. При функциональном питании дыхательный коэффициент в модельных значениях равен 0,825 ед.
Значения газообмена изменялись следующим образом от состояния относительного покоя к АнП и максимальной нагрузке: эквивалент О2 в 2,07 и 1,05 раза; эквивалент СО2 в 1,75 и 1,00 раза; давление О2 в конце вдоха в 1,31 и 1,02 раза; давление СО2 в конце выдоха в 1,73 и 0,99 раза. Следовательно, в период повышения эргоспирометрической нагрузки газообменные сдвиги произошли
Интегративная физиология
Таблица 1
Эргоспирометрические значения девушек-пловцов 17-19 лет (п = 12)
Параметры Ед. измерен. Показа- тель АнП Макс. нагр. Показа- тель АнП Макс. нагр.
М1 М! М! Ш: Ш2 Ш3
Нагрузка Вт - 171,88 187,50 - 8,28 9,38
Объем потребляемого кислорода л/мин 0,08 1,51 1,65 0,02 0,16 0,18
Объем потребляемого кислорода на 1 кг веса мл/кг/мин 1,39 26,58 28,91 0,31 2,35 2,41
Объем выдыхаемого СО2 л/мин 0,06 1,47 1,70 0,01 0,18 0,19
Дыхательный коэффициент RER усл. ед. 0,59 0,97 1,02 0,01 0,05 0,03
Кровообращение
Частота сердечных сокращений 1/мин 81,75 172,75 179,38 2,63 3,13 4,00
Кислородный пульс мл/уд. 0,99 8,73 9,18 0,19 0,96 0,99
Систологическое артериальное давление мм рт. ст. 110,00 172,38 170,38 2,99 5,38 7,38
Диастологическое артериальное давление мм рт. ст. 60,00 98,75 92,00 3,00 3,13 7,88
Вентиляция
Объем вдыхаемого воздуха л/мин 2,00 38,88 44,75 0,38 3,00 3,13
Дыхательный объем л 0,45 1,26 1,37 0,03 0,13 0,14
Частота дыхания 1/мин 9,61 30,59 32,38 1,28 1,94 2,03
Отношение вентиляции физиологического мертвого пространства к дыхательному объему 98,25 63,00 56,38 0,95 2,63 5,63
Газообмен
Эквивалент О2 усл. ед. 11,75 24,38 25,63 0,38 0,68 1,25
Эквивалент СО2 усл. ед. 14,25 25,00 25,00 0,25 0,45 0,88
Давление О2 в конце вдоха мм рт. ст. 79,91 104,88 106,99 1,39 1,56 1,61
Давление СО2 в конце выдоха мм рт. ст. 23,10 39,85 39,63 0,79 0,95 1,04
векторно к усилению кислородзависимых характеристик. Известно [2], что около % потребляемого кислорода метаболизируется в углекислый газ. Соответственно выделение СО2 (УС02) в покое составляет примерно 190 мл/мин, а отношение УС02/У02 (дыхательный коэффициент Кр=0,75...0,85 ед.). Пока кислород доставляется тканям в достаточном количестве для обеспечения мышечной работы У02 и УС02 растут пропорционально друг другу. При очень интенсивной работе потребление О2 достигает такого уровня, когда реакции кровообращения не успевают его обеспечивать. Нами отмечались неадекватные реакции диастолического давления, низкие значения кислородного пульса, давления СО2 в конце выдоха, лактацид при максимальной нагрузке, исходно высокая ЧСС. Эти данные свидетельствуют о том, что на этом этапе подготовительного периода применяемые трени-
ровочные воздействия не соответствовали функциональным возможностям девушек-пловцов 17-19 лет.
Показатели частоты сердцебиений последовательно возрастали от покоя к АнП в 2,11 и от АнА к максимальной нагрузке в 1,04 раза соответственно. Кислородный пульс варьировал от 8,82 до 1,05 раза, систолическое АД в 1,57 и 0,99 раза. Диастолическое давление увеличилось в 1,65 и 0,93 раза.
Результаты исследования эргоспирометрических данных у пловцов высокого класса позволили заключить о наблюдаемой пропорциональности и некоторой десинхронизации изменений. Функциональная система в своей интегративной деятельности предполагает специфические автономные проявления адаптивных показателей. В порядке значимости эти сдвиги можно последовательно распределить: объемные значения О2 и СО2, парамет-
ры кровообращения, вентиляционные и газообменные характеристики. Наблюдается оптимальное соотношение энергообеспечения = 0,71) углеводного и жирового. Проявление лактацитоза во время нагрузки не наблюдалось.
Более приоритетно изменялись показатели вентиляционных эквивалентов О2 и СО2, давления О2 в конце вдоха и СО2 в конце выдоха, отношений вентиляции физиологического мертвого пространства к дыхательному объему у девушек 13-14 лет по сравнению со взрослыми спортсменами.
Альвеолярная вентиляция является одним из главных факторов, определяющих величину концентрации О2 и СО2 в альвеолах, растворимые в тканях тела газы оказывают давление, потому что молекулы растворимого газа находятся в случайном движении и обладают кинетической энергией [1]. Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе детерминирует переход молекул газа в альвеолярные капилляры, которые растворяются в кро-
ви. Скорость диффузии в жидкостях определяется растворимостью и молекулярной массой. Принимая диффузный коэффициент О2 за единицу, относительные диффузные коэффициенты важных для процесса дыхания газов в жидкостях тела имеют следующие значения: кислород - 1,0; двуокись углерода - 20,3; азот - 0,53; гелий - 0,95 ед. Все участвующие в процессе дыхания газы легко растворимы в липидах и соответственно в клеточных мембранах. Газы диффундируют через тканевую воду. Учитывая, что дыхательный коэффициент свидетельствует о липидном энергообеспечении, можно полагать наличие недостаточной диффузии и абсорбции газов.
Результаты исследования эргоспирометрических показателей у девушек 13-14 лет представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, нагрузка при АнП составила 172,00 ± 5,07 Вт, а при максимальной нагрузке мощность была 175,00 ± 5,27 Вт, т. е. увеличи-
Таблица 2
Эргоспирометрические значения девушек-пловцов 13-14 лет (n = 13)
Параметры Ед. измерен. Показа- тель АнП Макс. нагр. Показа- тель АнП Макс. нагр.
М1 Мі М1 Ш1 Ш2 Ш3
Нагрузка Вт - 172 175 - 5,07 5,27
Объем потребляемого кислорода л/мин 0,07 1,83 1,85 0,01 0,06 0,08
Объем потребляемого кислорода на 1 кг веса мл/кг/мин 1,4 37,2 37,8 0,04 1,14 1,24
Объем выдыхаемого СО2 л/мин 0,05 1,830 1,832 0,01 0,06 0,06
Дыхательный коэффициент RER усл. ед. 0,71 0,92 0,99 0,01 0,07 0,09
Кровообращение
Частота сердечных сокращений 1/мин 96 172 175 3,01 5,07 5,27
Кислородный пульс мл/уд. 0,7 96 10,6 0,02 0,22 0,32
Систологическое артериальное давление мм рт. ст. 115,84 172 170 2,78 3,07 3,37
Диастологическое артериальное давление мм рт. ст. 76,45 78 76 1,98 2,29 2,19
Вентиляция
Объем вдыхаемого воздуха л/мин 2,0 52 56,0 0,06 1,27 1,57
Дыхательный объем л 0,37 1,28 1,31 0,01 0,03 0,04
Частота дыхания 1/мин 11,0 40,5 40,83 112 1,22 0,33
Отношение вентиляции физиологического мертвого пространства к дыхательному объему 98 72 62 4,35 2,96 2,46
Газообмен
Эквивалент О2 усл. ед. 18,00 27 30,54 0,60 0,82 0,84
Эквивалент СО2 усл.ед. 16,00 27 30,00 0,001 0,81 0,61
Давление О2 в конце вдоха мм рт. ст. 104,2 104,7 113,14 3,12 3,15 3,44
Давление СО2 в конце выдоха мм рт. ст. 29,7 38,1 40,89 3,15 4,15 5,19
Интегративная физиология
лось в 1,02 раза. При этом объем потребляемого О2 соответственно от покоя к АнП и максимальной нагрузке увеличился в 26,14 и 26,43 раза, а на 1 кг массы тела в 26,57 и 1,02 раза. Объем выдыхаемого СО2 возрастал соответственно в 36,60 и 1,00 раза, а дыхательный коэффициент был увеличен в 1,30 и 1,08 раза. Таким образом, у девушек-подростков (13-14 лет) по сравнению с девушками 17-19 лет наблюдались адекватные реакции периферических сосудов, объемных, вентиляционных и газообменных системообразующих характеристик интегративной деятельности организма. Приоритетно выглядели значения кислородного пульса, центральной гемодинамики подростков. Рост вентиляции был обусловлен преимущественно увеличением дыхательного объема. Давление СО2 в конце выдоха у девушек 13-14 лет превышало значения взрослых спортсменок. Известно, что альвеолярное РСО2 снижается обратно пропорционально легочной вентиляции и зависит от ско-
рости абсорбции или выделения газов и объема альвеолярной вентиляции [1].
Вентиляционные характеристики изменений в процессе функциональной пробы располагались следующим образом: объем выдыхаемого воздуха в 26,00 и 1,08 раза, частота дыхания в 3,67 и 1,01 раза, отношение вентиляции физиологически мертвого пространства к дыхательному объему в 0,73 и
0,86 раза. При этом значения газообмена возросли: по эквиваленту О2 в 1,5 и 1,13 раза, эквиваленту СО2 1,69 и 1,11 раза, давление О2 в конце вдоха увеличилось в 1,04 и 1,08 раза, давление СО2 в конце выдоха в 1,28 и 1,07 раза. Значения системы кровообращения соответственно изменялись следующим образом: частота сердцебиений увеличилась в 1,79 и 1,01 раза, кислородный пульс в 13,71 и 1,10 раза, систолическое АД в 1,48 и 0,99 раза, диастолическое АД в 1,02 и 0,97 раза.
Результаты обследования двух групп спортсменок показали, что в первой группе спортсменок
Таблица 3
Эргоспирометрические значения пловцов-девушек 11-12 лет (п = 15)
Параметры Ед. измерен. Показа- тель АнП Макс. нагр. Показа- тель АнП Макс. нагр.
М! М! М! Ш1 Ш2 Ш3
Нагрузка Вт - 141,67 166,67 3,89 2,19 2,89
Объем потребляемого кислорода л/мин 0,05 1,02 1,26 0,02 0,05 0,01
Объем потребляемого кислорода на 1 кг веса мл/кг/мин 3,80 24,17 29,47 0,01 0,59 0,61
Объем выдыхаемого СО2 л/мин 0,14 1,00 1,33 0,01 0,03 0,04
Дыхательный коэффициент RER усл. ед. 0,93 0,98 1,05 0,01 0,02 0,05
Кровообращение
Частота сердечных сокращений 1/мин 75,33 172,00 181,33 2,42 1,73 0,01
Кислородный пульс мл/уд. 1,80 5,93 7,00 0,09 0,12 0,24
Систологическое артериальное давление мм рт. ст. 115,36 158,67 162,00 5,43 5,98 6,47
Диастологическое артериальное давление мм рт. ст. 75,34 86,00 88,33 0,81 2,08 4,51
Вентиляция
Объем вдыхаемого воздуха л/мин 4,00 27,33 36,33 0,01 1,46 1,73
Дыхательный объем л 0,25 0,85 0,98 0,001 0,01 0,04
Частота дыхания 1/мин 18,20 33,00 37,20 0,62 1,92 1,94
Отношение вентиляции физиологического мертвого пространства к дыхательному объему 98,33 65,67 54,67 1,09 1,96 2,42
Газообмен
Эквивалент О2 усл. ед. 24,00 25,00 27,67 0,58 0,62 0,68
Эквивалент СО2 усл. ед. 25,00 25,33 26,00 0,58 0,69 0,93
Давление О2 в конце вдоха мм рт. ст. 113,40 105,13 107,43 0,36 0,44 0,76
Давление СО2 в конце выдоха мм рт. ст. 27,50 37,87 38,50 0,60 0,66 0,82
применяемые нагрузки были тренером завышены и не соответствовали фоновому функциональному и метаболическому состоянию. Эквивалент О2 был ниже аналогичного СО2.
Результаты обследования юных пловцов 11-12 лет представлены в табл. 3.
Как следует из табл. 3, объем потребляемого О2 увеличивался от состояния относительного покоя к АнП в 20,40, а при максимальной нагрузке относительно значений при анаэробном пороге в 1,24 раза. Объем потребляемого О2 на 1 кг массы тела соответственно изменялся в 6,36 и 1,22 раза. Объем выдыхаемого СО2 в 7,14 и 1,33 раза. Дыхательный коэффициент в 1,05 и 1,07 раза. Усматривается сдвиг баланса энергообеспечения векторно к углеводам = 1). При максимальной нагрузке проявлялся лактоацидоз. Объем выдыхаемого воздуха изменялся соответственно в 6,83 и 1,33 раза, а дыхательный объем в 3,40 и 1,15 раза. Значения частоты дыхания в 1,81 и 1,13 раза. Отношение вентиляции физиологически мертвого пространства к дыхательному объему в 0,67 и 0,83 раза. Вентиляционный эквивалент О2 в 1,04 и 1,11 раза, а СО2 в 1,01 и 1,03 раза. Объем выделяемой через легкие двуокиси углерода в покое составила 104,17 % объема поглощаемого в легких кислорода. Давление О2 в конце вдоха изменялось в 0,93 и 1,02 раза, а давление СО2 в конце выдоха в 1,38 и 1,82 раза. Частота сердцебиений увеличивалась соответственно в 2,28 и 1,85 раза. Кислородный пульс повысился в 3,29 и 1,19 раза. Систолическое АД возрастало соответственно в 1,37 и 1,03 раза, диастолическое АД в 1,14 и 1,03 раза.
Объем выведенной через легкие двуокиси углерода составил 104,17 % объема поглощенного в легких кислорода. Дыхательный коэффициент сви-
детельствовал о доминировании углеводно-белкового энергообеспечения, что соответствует возрастным потребностям организма детей в стадии начала пубертатного развития. Потребление кислорода на 1 кг массы тела у младших подростков при максимальной нагрузке и в покое превосходил взрослых спортсменок и уступал подросткам 13-14 лет при достижении АнП и максимальной нагрузке. Можно полагать, что потребление О2 зависит от возможностей кислородтранспортной системы и системы утилизации кислорода. Скелетные мышцы получают основную часть сердечного выброса в зависимости от интенсивности работы и количества вовлеченных мышечных групп до 80-90 %. Для получения необходимой энергии в работающих мышцах усиливается менее эффективный путь ее образования - анаэробный, приводящий к повышенной продукции лактата. Его взаимодействие с бикарбонатным буфером является источником дополнительного СО2, который стимулирует дыхание и вызывает рост легочной вентиляции [2].
Таким образом, в исследовании убедительно показано, что тренировочные воздействия неадекватные функциональным возможностям приводят к негативным результатам, требующим коррекции тренировочного процесса и биоуправления динамическим гомеостазом.
Литература
1. Гайтон, А.К. Медицинская физиология /
A.К. Гайтон, Дж.Э. Холл / пер. с англ.; под ред.
B.И. Кобрина. - М.: Логосфера, 2008. - 1296 с.
2. Руководство по функциональной диагностике болезней сердца: науч.-практ. пособие по кардиологии / под ред. проф. А.Л. Сыркина. - М.: Золотой стандарт, 2009. - 368 с.
Поступила в редакцию 22 января 2012 г
