CC BY
76
гиена и санитария. 2016; 95(7)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642_
Оригинальная статья
предельно допустимых концентраций промышленных химических аллергенов в воздухе рабочей зоны и атмосферы. М.: Информационно-издательский центр Минздрава России; 1997.
9. Навакатикян М.А., Платонов Л.А. Лабиринт для исследования двигательной активности белых крыс. Гигиена и санитария. 1988; (2): 60-2.
10. Методические указания N 2196-80. Методические указания к постановке исследований по изучению раздражающих свойств и обоснованию предельно допустимых концентраций избирательно действующих раздражающих веществ в воздухе рабочей зоны. М.; 1980.
References
1. Burov Yu.V., Rozhnov G.I. Actual ecological-hygienic problems in chemical-pharmaceutical and biotechnological industry. Gigi-ena i sanitariya. 1995; (4): 21-5. (in Russian)
2. Rakhmanin Yu.A. Updating the problems of human ecology and environmental hygiene and ways of their solution. Gigiena i sanitariya. 2012; (5): 4-8. (in Russian)
3. Martynova N.A., Gorokhova L.G., Romanova T.V. Toxicological evaluation of fluoxetine as the basis of its hygienic standardization in the air of working zone. Toksikologicheskiy vestnik. 2013; (6): 16-20. (in Russian)
4. Izmerov N.F., Denisov E.I., Molodkina N.N. Fundamentals of risk management of damage to health in occupational medicine.
Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya.1998; (3): 1-8. (in Russian)
5. Gorokhova L.G., Surzhikov D.V., Mikhaylova N.N., Martynova N.A. Risk assessment of the adverse impact of industrial synthesis of benzodiazepine drugs on human health. Byulleten' Vostoch-no-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya RAMN. 2013; (3-2): 57-9. (in Russian)
6. Zakharenkov V. V., Kislitsyna V. V. Hygienic assessment of working conditions and occupational hazards to health in coal mine workers. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2013; (11): 14-8. (in Russian)
7. Oleshchenko A.M., Zakharenkov V.V., Surzhikov D.V., Panaiotti E.A., Tsay L.V. Evaluation of risk of morbidity among workers of coal open-cast mines in Kuzbass. Meditsina truda i pro-myshlennaya ekologiya. 2006; (6): 13-6. (in Russian)
8. Methodical instructions 1.1.578-96. Requirements to the experimental researches on a substantiation of maximum permissible concentrations of industrial chemical allergens in the air of working zone and atmosphere. Moscow: Information and Publishing Center Russian Ministry of Health; 1997. (in Russian)
9. Navakatikyan M.A., Platonov L.A. Labyrinth for the study on motor activity of white rats. Gigiena i sanitariya. 1988; (2): 602. (in Russian)
10. Methodical instructions № 2196-80. Methodical instructions to performance of the studies on irritating properties and substantiation of the maximum permissible concentrations of selective irritating substances in the air of working zone. Moscow; 1980. (in Russian)
Поступила 16.08.15 Принята к печати 17.11.15
Гигиена детей и подростков
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 613.955:371.7
Криволапчук И.А., ЧерноваМ.Б., Полянская Н.В.
ФАКТОРНАЯ СТРУКТУРА ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕТЕЙ 7-8 ЛЕТ
ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», 119121, Москва
Настоящее исследование посвящено комплексному изучению физической работоспособности здоровых школьников 7-8 лет (п = 159) во всем диапазоне доступных нагрузок. В процессе работы идентифицированы 5 значимых факторов, определяющих структуру физической работоспособности учащихся рассматриваемой возрастной группы. Это общая работоспособность, анаэробная алактатная работоспособность, анаэробная гликолитическаяработоспособность, аэробная мощность и аэробная емкость. Выделенные факторы, за исключением фактора общей работоспособности, соотносятся с максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной зонами относительной мощности соответственно. В ходе исследования выявлены выраженные различия между мальчиками и девочками по уровню развития аэробных и анаэробных компонентов физической работоспособности. При этом наиболее существенные отличия наблюдались в отношении переменных, характеризующих работоспособность в зонах большой и умеренной мощности, связанных преимущественно с аэробным энергообеспечением мышечной деятельности, а наименее значимые - в отношении параметров работоспособности в зоне субмаксимальной мощности, связанных с анаэробной гликолитической системой. Полученные данные могут найти применение при решении практических задач по гигиеническому нормированию и контролю величины физических нагрузок различной относительной мощности в процессе физического воспитания, а также для донозологической диагностики уровня здоровья детей на основе оценки адаптационных возможностей их организма.
Ключевые слова: физическая работоспособность; факторная структура; механизмы энергообеспечения;
зоны относительной мощности; адаптационные возможности; мальчики и девочки.
Для цитирования: Криволапчук И.А., Чернова М.Б., Полянская Н.В. Факторная структура физической работоспособности детей 7-8 лет. Гигиена и санитария. 2016; 95(7): 636-642. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642
Для корреспонденции: Криволапчук Игорь Альперович, д-р. биол. наук, рук. лаб. физиологии мышечной деятельности и физического воспитания, ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», 119121, Москва. E-mail: i.krivolapchuk@ mail.ru
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(7)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642
Оriginal article
Krivolapchuk I.A.1, Chernova M.B.1, Polyanskaya N.V.1
FACTORIAL STRUCTURE OF PHYSICAL PERFORMANCE IN CHILDREN AGED OF 7-8 YEARS
Institute of Developmental Physiology, Moscow, 119121, Russian Federation
The given research is devoted to the comprehensive investigation of physical working capability within the whole range of accessible loads in healthy schoolchildren aged of 7-8 years (n=159). During the working process there were identifiedfive important facts determining the structure ofpupils 'physical working capability in the researched aged group. They include common working capability, aerobic alactant working capability, anaerobic glycolytic working capability, aerobic power and aerobic volume. The pointed out facts except the fact of common working capability, are associated with the maximum, sub maximum, large and medium zones of relative capacity respectively. During the study there were found out the expressed differences between boys and girls according to the development level of aerobic and anaerobic components ofphysical working capability. Therewith the most substantial differences were observed concerning the variables characterizing the working capability in zones of large and medium power dealing predominantly with aerobic muscle activity power supply, and the least valuable ones - in accordance with working indices in the sub maximum power dealing with anaerobic glycolytic system. The received data can be applied in solving practical problems of hygienic rating and control ofphysical loads value of different relative power during the process of physical education as well as in prenosological diagnostics of children's health on the base of the evaluation of their organism's adaptative capabilities.
Keywords: physical working capability; factorial structure; power supply mechanisms; relative power zones; adaptative capabilities; boys and girls.
For citation: Krivolapchuk I.A., Chernova M.B., Polyanskaya N.V. Factorial structure of physical performance in children aged of 7-8 years. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(7): 636-642. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642
For correspondence: Igor A. Krivolapchuk, MD, PhD, head of the Laboratory of the physiology of muscular activity and physical education of Institute of Developmental Physiology, Moscow, 119121, Russian Federation. E-mail: [email protected]
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Funding. This work was supported by the Russian Humanitarian Science Foundation (grant number: 15-06-18014e). Received: 19 April 2015 Accepted: 17 November 2015
Введение
Проблема физической работоспособности молодежи занимает одно из центральных мест в гигиене физического воспитания и возрастной физиологии мышечной деятельности. Во многом это обусловлено тем, что уровень физической работоспособности является количественным показателем здоровья детей [1, 2]. Острота этой проблемы связана с наблюдаемым в последнее десятилетие снижением адаптационных возможностей и физической пригодности школьников, в значительной степени обусловленным последствиями малоподвижного образа жизни
[2-4].
Важно подчеркнуть, что данная проблема раскрыта еще недостаточно. Прежде всего это относится к оценке физической работоспособности детей младшего школьного возраста. Многочисленные исследования учащихся этой возрастной группы, выполненные ранее, базировались главным образом на изучении показателей, характеризующих либо аэробные, либо анаэробные возможности организма, в то время как сведения об особенностях их работоспособности в широком диапазоне доступных нагрузок единичны [5-9]. Сложилась ситуация, при которой наиболее изученными аспектами физической работоспособности детей явились мощность и эффективность аэробных процессов энергообеспечения мышечной деятельности, тогда как емкость энергетических систем практически выпала из поля зрения исследователей [9, 10].
В значительной степени это связано с тем, что работоспособность является интегральной характеристикой, отражающей совокупность рабочих возможностей организма и для ее всесторонней оценки
необходимо определять мощность, емкость и эффективность аэробного, лактацидного и фосфагенного источников энергообеспечения [6, 9, 11]. Вместе с тем никакая единичная функциональная проба не может полностью охарактеризовать работоспособность [9].
В этой связи необходимо отметить, что, несмотря на богатый опыт изучения рассматриваемой проблемы в онтогенетическом аспекте, существует дефицит эмпирических данных относительно структуры факторов, определяющих рабочие возможности организма и половые особенности физической работоспособности здоровых детей младшего школьного возраста во всем диапазоне доступных нагрузок. Последнее существенно затрудняет гигиеническое обоснование оптимальных физических нагрузок и разработку современных эффективных двигательных режимов для детей.
Цель исследования - выявить факторную структуру и особенности физической работоспособности здоровых детей 7-8 лет во всем диапазоне доступных нагрузок, обусловленные их половой принадлежностью.
Материал и методы
В исследовании, организованном в соответствии с Хельсинкской декларацией ВМА, принимали участие здоровые дети 7-8 лет, не имеющие медицинских противопоказаний к занятиям по физическому воспитанию (п = 159). Тестирование проводили в хорошо проветриваемом помещении при температуре воздуха 18-24°С в первой половине дня, спустя несколько часов после приема пищи. В работе принимал участие врач с опытом осуществления данного
гиена и санитария. 2016; 95(7)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642_
Оригинальная статья
вида функциональных исследований. В помещении, где проводилось нагрузочное тестирование, были обеспечены условия для оказания неотложной и первой медицинской помощи [12].
В процессе исследования использовали гетерогенную батарею функциональных и эргометрических тестов, измеряющих разные аспекты физической работоспособности. Она включала неэквивалентные тесты, позволяющие оценить возможности анаэробного алактатного, анаэробного гликолитического и аэробного механизмов энергообеспечения. Определяли интенсивность накопления пульсового долга (ИНПД) [9], мощность нагрузки при пульсе 170 в
1 мин (PWC170), максимальное потребление кислорода (VO2 max), ватт-пульс (ВтП) [13], максимальную силу (МС) и предельное время работы (tj, t2) при выполнении «до отказа» нагрузок большой (2 Вт/кг) и субмаксимальной (4 Вт/кг) мощности [10].
По данным выполнения работы «до отказа» на основе уравнения Muller определялись величины мощности нагрузок, максимальное время реализации которых составляло 1 (W1), 40 (W40), 240 (W240), 400 (W400), 900 с (W900), коэффициенты, отражающие емкость аэробного (b) и соотношение возможностей аэробного и анаэробно-гликолитического источников (a) [6, 9].
Поскольку в детской спортивной медицине для массовых обследований рекомендуют использовать расчетные методы определения VO2 max [13], в нашем исследовании применяли непрямой метод оценки данного показателя по Добельну (v. Döbeln), позволяющий учитывать возраст и пол детей. Точность определения VO2 max по этому методу у детей, не занимающихся спортом, высокая [7].
Физическая нагрузка задавалась с помощью ве-лоэргометра. Протокол нагрузочного тестирования включал работу равномерной и ступенчато повышающейся мощности. В первом случае для определения VO2 max выполнялась одна стандартная нагрузка 2,5 Вт/кг массы тела длительностью 5 мин и для расчета параметров уравнения Muller две нагрузки «до отказа» 2 и 4 Вт/кг массы тела. Во втором случае для определения PWC170 нагрузка ступенчато повышающейся мощности выполнялась с интервалами отдыха. Ступени нагрузки составляли 1, 2, 2,5 или 3 Вт/кг массы тела. Время работы на каждой ступени 5 мин, а интервал отдыха между ступенями 3 мин. Первые две ступени работы выполняли все испытуемые. Дети, у которых пульс после второй ступени работы не достигал 150 в 1 мин, выполняли также и третью ступень мощностью 2,5-3 Вт/кг [13]. Испытания с нагрузками проходили в отдельные дни. Интервал между двумя тестами составлял не менее
2 дней, а при выполнении нагрузок «до отказа» - не менее 7 дней [6, 9].
Отказ от выполнения работы фиксировали при снижении частоты педалирования более чем на 10%. В процессе нагрузочного тестирования не зафиксировано ни одного случая появления выраженных клинических признаков, указывающих на необходимость прекращения работы. Это согласуется с
данными о том, что организм детей этого возраста хорошо адаптируется к физическим нагрузкам «до отказа» как равномерной, так и ступенчато возрастающей мощности [1, 9].
Комплекс контрольных упражнений состоял из показателей, характеризующих уровень развития кондиционных физических качеств: 1) бег 20 м с хода; 2) прыжок в длину с места; 3) подтягивание из виса на высокой перекладине (мальчики) и подтягивание из виса лежа на низкой перекладине (девочки); 4) челночный бег 4 х 9 м; 5) шестиминутный бег; 6) поднимание туловища из положения лежа на спине за 1 мин; 7) наклон вперед. На этой основе рассчитывали общую оценку физической подготовленности (ОФП).
Общую ОФП учащихся определяли посредством подсчета баллов, полученных за выполнение 7 контрольных упражнений. Алгоритм расчета включал распределение испытуемых по уровню каждого показателя на 3 функциональных класса: низкий (< М -0,67), средний (М ± 0,67) и высокий (> М +0,67). Низкому уровню показателя соответствовала оценка в 1 балл, среднему - 2 балла, высокому - 3 балла. Затем баллы суммировались и сопоставлялись с контрольными показателями. На этой основе определялась общая оценка физической подготовленности (8 баллов - низкая, 12 баллов -средняя, 16 баллов - высокая).
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета статистических программ. Значимость различий определяли посредством применения параметрических и непараметрических критериев достоверности оценок. Для изучения структуры физической работоспособности применяли факторный анализ - метод главных компонент с последующим вращением референтных осей по варимакс-критерию. В целях получения воспроизводимых результатов факторного анализа обследовали выборку испытуемых по объему, значительно превышающую количество изучаемых переменных.
Результаты и обсуждение
На основе использования факторного анализа в структуре физической работоспособности детей 7-8 лет выделены 5 значимых факторов, вклад которых в суммарную дисперсию переменных превысил 77% (табл. 1).
Фактор I (32% общей дисперсии) объединил показатели, характеризующие разные аспекты физической работоспособности в широком диапазоне доступных нагрузок независимо от преимущественного пути удовлетворения энергетических запросов организма при выполнении конкретной мышечной деятельности (см. табл. 1). Сильной и средней степенью корреляции с этим фактором связаны ВтП, прыжок в длину, ОФП, шестиминутный бег, У02тах (абсолютные значения), бег 20 м, ИНПД4вт/кг, W240, ИНПДмах. Основу внутренних связей данного фактора составляют его корреляции с показателями аэробной и анаэробной производительности организма в различных зонах относительной мощности, а
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(7)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642
также физической подготовленности. Рассматриваемый фактор, по-видимому, отражает базирующуюся на механизмах положительной перекрестной адаптации способность человека к выполнению любой физической работы. Учитывая физиологическое содержание переменных, связанных с анализируемым фактором, он идентифицирован как общая работоспособность.
В фактор II (18% дисперсии) со значимыми положительными весами вошли такие показатели, как предельное время удержания «до отказа» нагрузки мощностью 4Вт/кг (T2), показатель мощности работы, максимальное время выполнения которой составляет 40 с (W40), коэффициент А уравнения Muller, поднимание туловища за 1 мин, ИНПД4Вт/кг, W1. Важно отметить, что все эти показатели характеризуются преобладанием анаэробного компонента энергетического обеспечения мышечной деятельности с преимущественным вовлечением лактацидной и в меньшей степени алактатной систем. Исключение составляет только показатель максимальной анаэробной мощности (W1), отличающийся преимущественно анаэробным алактатным энергообеспечением. В этой связи данный фактор интерпретирован как анаэробная гликолитическая работоспособность (см. табл. 1).
В фактор III (12% дисперсии) выделились различные показатели аэробной производительности организма, характеризующие способность к выполнению работы предельной продолжительности (см. табл. 1). Сильной и средней степенью корреляции с этим фактором связаны следующие переменные: коэффициент B уравнения Muller, W240, T1, коэффициент «а» уравнения Muller, W900, ИНПД2Вт/кг. В данном факторе объединились показатели, отражающие главным образом функциональную устойчивость кислородтранспортной системы и общий объем метаболических изменений в организме при выполнении мышечной деятельности аэробного характера. Исходя из содержания переменных, включенных в состав данного фактора, определяем его как аэробную емкость.
Фактор IV (9% дисперсии) включал показатели работоспособности, характеризующие максимальные аэробные возможности организма. Это относительные и абсолютные значения VO2 max и PWC170, а также относительная величина ВтП (см. табл. 1). Ведущими физиологическими системами и механизмами, определяющими уровень рассматриваемых параметров, являются предельные функциональные возможности кислородтранспортной системы и скорость окислительных реакций в работающих мышцах. При этом сохраняется значительный вклад анаэробных, главным образом гликолитических, процессов. Содержание показателей, выделившихся в данном факторе, и величина их факторных нагрузок дают основание интерпретировать его как аэробную мощность.
В фактор V (6% дисперсии) со значимыми положительными весами вошли показатели, характеризующие главным образом возможности анаэроб-
Оriginal article
Таблица 1
Факторная структура физической работоспособности детей 7-8 лет
Фактор
Факторная нагрузка
Фактор
Факторная нагрузка
ВтП, кгм/уд Прыжок, см ОФП, баллы Бег 6 мин, м VO2 max, л/мин ИНПД4№ уд/с W240, Вт/кг ИНПДмах, уд/с Бег 20 м, с
II t2, с
W40, Вт/кг
а, отн.ед.
Поднимание туловища, раз
ИНПД4№ уд/с
W1, Вт/кг
0,912 III b, отн.ед 0,935
0,897 W240, Вт/кг 0,793
0,866 tp с 0,769
0,853 а, отн.ед. 0,767
0,818 W900, Вт/кг 0,431
0,508 ИНПД2Вт/кг, уд/с -0,678
0,488 IV PWC170, кгм/мин^кг 0,903
0,485 VO2 max, мл/мин^кг 0,760
-0,704 ВтП, кгм/уд^кг 0,724
0,918 PWC170, кгм/мин 0,720
0,904 VO2 max, л/мин 0,473
-0,513 V МС, кг 0,829
0,504 W1, Вт/кг 0,661
-0,491 ИНПДмах, уд/с -0,652
0,358 ИНПД4Вт/1д, уд/с -0,346
ного алактатного механизма энергообеспечения. Всего в него выделились 4 переменные: показатель максимальной силы (МС) и максимальной мощности (W1) нагрузки, а также интенсивность накопления пульсового долга после нагрузок максимальной (ИНПДмах) и субмаксимальной (ИНПД4Вт/кг) мощности (см. табл. 1). Все эти переменные связаны с анаэробными механизмами мышечной энергетики. Важно отметить, что энергетическое обеспечение тестовых нагрузок, используемых для определения рассматриваемых показателей, осуществляется главным образом за счет алактатного механизма при незначительном участии гликолитической энергетической системы. Учитывая физиологическое содержание показателей, коррелирующих с анализируемым фактором, он был идентифицирован как анаэробный алактатный компонент работоспособности.
Таким образом, на основе факторного анализа выделены 5 значимых факторов, определяющих структуру физической работоспособности детей 7-8 лет: I - общая работоспособность; II - анаэробная гликолитическая работоспособность; III - аэробная емкость; IV - аэробная мощность; V - анаэробная алактатная работоспособность.
Обращает на себя внимание то обстоятельство, что выделенные факторы могут быть соотнесены с зонами относительной мощности. Факторы аэробной работоспособности характеризуют функциональные возможности организма при работе в зоне большой и умеренной мощности. Фактор анаэробной гликоли-тической работоспособности отражает способность к выполнению работы в зоне субмаксимальной мощности. И, наконец, фактор анаэробной алактатной работоспособности определяет физические возможности, связанные с выполнением работы максималь-
I
гиена и санитария. 2016; 95(7)
РРк 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642_
Оригинальная статья
Таблица 2
Показатели физического состояния детей 7-8 лет
Показатель Мальчики (n = 73) Девочки (n = 86)
M ± m M ± m
Возраст испытуемых, годы 7,5 ± 0,04 7,6 ± 0,04
Масса тела, кг 26,4 ± 0,47 25,9 ± 0,49
Длина тела, см 125,3 ± 0,57 124,7 ± 0,60
PWC170, кгм/мин^кг 13,3 ± 0,32 11,9 ± 0,34**
VO2 max, мл/мин^кг 56,8 ± 0,7 50,2 ± 0,6***
ВтП, кгм/уд^кг 0,142 ± 0,005 0,126 ± 0,005*
ИНПД2Вт/к, уд/С 0,9 ± 0,07 1,4 ± 0,07***
ИНПД4№ уд/с 4,8 ± 0,31 5,9 ± 0,30*
^ с 481,8 ± 63,9 299,3 ± 51,7*
33,5 ± 2,09 30,6 ± 2,98
a, отн. ед. 3,0 ± 0,11 2,8 ± 0,10
b, отн. ед. 6,9 ± 0,2 6,0 ± 0,2**
W1, Вт/кг 12,8 ± 1,8 15,6 ± 1,9
W40, Вт/кг 3,5 ± 0,07 3,4 ± 0,06
W240, Вт/кг 2,1 ± 0,05 1,8 ± 0,06***
W900, Вт/кг 1,4 ± 0,06 1,2 ± 0,07*
МС, кг/кг 1,23 ± 0,04 1,08 ± 0,03**
Челночный бег 4 S 9м, с 12,0 ± 0,08 12,3 ± 0,09*
Прыжок в длину с места, см 133,2 ± 1,7 125,7 ± 1,7**
Бег 20 м, с 4,5 ± 0,05 4,6 ± 0,06
Поднимание туловища за 1 мин, абс. число 31,4 ± 0,6 31,8 ± 0,6
Шестиминутный бег, м 1074,3 ± 20,6 979,7 ± 21,9**
Наклон вперед, см 2,1 ± 0,86 4,4 ± 0,75*
Примечание: Достоверность различий между мальчиками и девочками: * -p < 0,05; ** -p < 0,01; *** -p < 0,001.
ной мощности. Полученные результаты показывают, что биоэнергетические возможности являются важнейшим аспектом, определяющим физическую работоспособность и уровень развития кондиционных двигательных способностей детей 7-8 лет.
Дифференцированный анализ физической работоспособности с учетом половой принадлежности детей позволил выявить существенные различия между мальчиками и девочками. Данные, представленные в табл. 2, свидетельствуют о том, что мальчики 7-8 лет превосходят (р < 0,05-0,001) своих сверстниц по большинству используемых показателей физической работоспособности и двигательной подготовленности.
Исключение составляет выполнение теста «наклон вперед», по результатам которого девочки опережают мальчиков (р < 0,05). Необходимо отметить, что эти отличия проявляются во всех зонах относительной мощности. Так, выявлены существенные межгрупповые различия (см. табл. 2) в отношении ряда переменных, характеризующих работоспособность в зоне максимальной мощности. Это касается показателя максимальной силы (МС), прыжка в длину с места и челночного бега (р < 0,05-0,01).
В зоне субмаксимальной мощности мальчики по сравнению с девочками (см. табл. 2) характеризовались меньшей величиной показателя интенсивности накопления пульсового долга (ИНПД) после нагрузки 4 Вт/кг (p < 0,05).
Наиболее выраженные различия между мальчиками и девочками выявлены при выполнении упражнений большой мощности, характеризующихся преимущественно аэробным энергообеспечением при значительном участии гликолитической энергетической системы. Мальчики превосходили девочек по величине показателей PWC170, VO2 max, W240, ВтП, ИНПД2Вт/кг, tj, бег 6 мин (см. табл. 2) (p < 0,05-0,001).
В зоне умеренной мощности различия (p < 0,05-0,01) касались показателя интенсивности нагрузки, предельное время удержания которой составляет 900 с (W900), и величины коэффициента «b» уравнения Muller. Последний критерий напрямую характеризует емкость аэробного источника энергообеспечения и показывает время, в течение которого испытуемый будет работать при нагрузке 1 Вт/кг.
Большие рабочие возможности у мальчиков хорошо отражают и отношение предельной длительности работы мощностью 4 Вт/кг к максимальному времени удержания нагрузки 2 Вт/кг (см. табл. 2). Снижение мощности нагрузки в два раза с 4 до 2 Вт/кг приводит у девочек к 10-кратному возрастанию предельной продолжительности работы, а у мальчиков к 14-кратному. Важно также отметить, что у мальчиков продолжительность удержания нагрузки мощностью 2 Вт/кг в 1,6 раза больше, чем у девочек, а нагрузки 4 Вт/кг в 1,1 раза (см. табл. 2). Выявленные половые различия в отношении продолжительности удержания «до отказа» нагрузок субмаксимальной и большой мощности необходимо учитывать при отборе информативных критериев оценки физической работоспособности, а также в процессе гигиенического контроля эффективности занятий по физическому воспитанию и создания системы донозологиче-ской диагностики уровня здоровья мальчиков и девочек 7-8 лет. Важно подчеркнуть, что по мере снижения интенсивности тестовой нагрузки, выполняемой «до отказа», различия между мальчиками и девочками нелинейно нарастают. И в зоне большой мощности они достигают колоссальной величины, отражая разницу в приспособительных возможностях организма. Это обстоятельство требует разработки релевантных сопоставительных норм оценки уровня работоспособности, а также гигиенически обоснованных критериев нормирования параметров объема и интенсивности нагрузки, особенно в зоне большой мощности, отдельно для мальчиков и девочек.
Результаты исследования свидетельствуют о том, что наибольшие факторные нагрузки в структуре физической работоспособности детей рассматриваемого возраста имеют показатели, характеризующие биоэнергетические процессы при мышечной деятельности. Установлено, что структуру физической
работоспособности детей рассматриваемой возрастной группы характеризуют 5 значимых факторов: общая работоспособность; анаэробная гликолитическая работоспособность; аэробная емкость; аэробная мощность; анаэробная алактатная работоспособность.
Как было отмечено выше, фактор общей работоспособности отражает базирующуюся на механизмах положительной перекрестной адаптации способность человека к выполнению любой физической работы. Эффекты положительной перекрестной адаптации к мышечной деятельности, как известно, не только улучшают приспособление организма к различным физическим нагрузкам, но и повышают его резистентность к повреждающим воздействиям и неблагоприятным факторам [2, 14-16]. Последнее имеет непосредственное значение для здоровья человека, поскольку позволяет использовать адаптацию к физическим нагрузкам как средство профилактики заболеваний у здоровых людей, а также реабилитации и лечения больных [14].
Аэробная работоспособность, как видно из полученных данных, оказалась многокомпонентным фактором. В ее составе четко выделяются субфакторы аэробной мощности и аэробной емкости. Это свидетельствует о том, что аэробные возможности организма в этом возрасте более дифференцированы, чем анаэробные. Можно полагать, что выявленные особенности структуры аэробных возможностей детей данного возраста во многом обусловлены началом очередной передифференцировки мышечных волокон, связанной с увеличением доли особых богатых миоглобином медленных волокон I типа с хорошо развитым аппаратом митохондрий [6, 9]. В целом высокая аэробная производительность организма школьников данного возраста базируется не только на перестройке состава мышечных волокон, но и существенном повышении активности тканевых окислительных ферментов и расширении возможностей кислородтранспортной системы [13, 17, 18]. Вместе с тем вся совокупность полученных данных согласуется с представлением о том, что возраст 7-8 лет является у детей обоего пола периодом поступательного развития всех механизмов энергетического обеспечения с преимуществом аэробных систем [6, 9].
Имеющийся материал подтверждает также точку зрения о том, что особенности энергетического обеспечения мышечной деятельности в значительной степени определяют структуру и уровень физической работоспособности человека на различных этапах онтогенеза [9, 11, 19].
Сравнительный анализ комплекса показателей физического состояния школьников 7-8 лет позволил сделать заключение о том, что мальчики превосходят девочек по уровню работоспособности, проявляемой в максимальной (фактор V), субмаксимальной (фактор II), большой (фактор IV) и умеренной (фактор V) зонах относительной мощности. Наименее выраженные различия обнаружены в отношении переменных, характеризующих произво-
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(7)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642
Original article
дительность анаэробной гликолитической системы энергообеспечения, тогда как по критериям аэробной мощности, емкости и эффективности они были максимальными.
Как было показано выше, девочки в этот период начинают отличаться от мальчиков по характеру и уровню развития мышечной энергетики. Полученные материалы показывают, что у девочек 7-8 лет механизмы энергообеспечения, особенно аэробный, развиты слабее, а эффективность функционирования кислородтранспортной системы у них ниже, чем у мальчиков [5, 9, 18]. Результаты исследования не только подтверждают информацию о специфике физической работоспособности мальчиков и девочек 7-8 лет, но и свидетельствуют о том, что по емкости аэробной системы энергообеспечения межгрупповые различия достигают поразительно больших значений. Это надо учитывать в процессе гигиенического нормирования физических нагрузок в занятиях по физическому воспитанию с мальчиками и девочками рассматриваемого возраста. Возникает также необходимость разработки гигиенически обоснованных технологий развития кондиционных физических качеств дифференцированно для мальчиков и девочек, с учетом структуры и половых особенностей работоспособности в различных зонах относительной мощности.
Материалы исследования совпадают с результатами других работ, в которых подчеркивается, что в данном возрасте мальчики постепенно начинают опережать девочек по уровню работоспособности в зоне аэробного, смешанного аэробно-анаэробного и анаэробного энергообеспечения [5, 6, 9]. Обнаруженные особенности, по-видимому, с одной стороны, обусловлены спецификой функционирования генетических систем, контролирующих процессы роста и развития мальчиков и девочек на данном этапе онтогенеза, а с другой - половыми различиями в уровне привычной двигательной активности [20].
Данные настоящего исследования вызывают необходимость гигиенического нормирования физических нагрузок различной направленности в занятиях по физическому воспитанию с детьми 7-8 лет с учетом их половой принадлежности. Прежде всего это касается нормирования физических нагрузок, результаты выполнения которых, определяются емкостью аэробного механизма энергетического обеспечения мышечной деятельности. Материалы работы свидетельствуют, что при реализации таких нагрузок мальчики имеют колоссальные преимущества перед девочками. Поэтому оптимальная для них норма физических нагрузок аэробного характера (на выносливость), может быть неоптимальной или даже предельной для девочек того же возраста. В свою очередь постоянный выход за пределы оптимальной гигиенической нормы физических нагрузок различной направленности может привести к снижению адаптационных возможностей организма и уровня здоровья, а при определенных условиях развитию скрытой, а затем и явной патологии.
гиена и санитария. 2016; 95(7)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-7-636-642_
Оригинальная статья
Заключение
Полученные данные свидетельствуют о том, что мальчики 7-8 лет существенно превосходят девочек по уровню развития аэробных и анаэробных показателей физической работоспособности.
В ходе исследования идентифицировано 5 значимых факторов, определяющих структуру физической работоспособности детей. Это общая работоспособность, анаэробная алактатная работоспособность, анаэробная гликолитическая работоспособность, аэробная мощность и аэробная емкость. Выделенные факторы, за исключением фактора общей работоспособности, соотносятся с максимальной, субмаксимальной, большой и умеренной зонами относительной мощности соответственно.
Выявлены выраженные различия между мальчиками и девочками по уровню развития аэробных и анаэробных компонентов физической работоспособности. При этом наиболее существенные отличия наблюдались в отношении переменных, характеризующих работоспособность в зонах большой и умеренной мощности, связанных преимущественно с аэробным энергообеспечением мышечной деятельности. Наименее значимые межгрупповые различия обнаружены в отношении параметров работоспособности в зоне субмаксимальной мощности. Важно отметить, что показатели мощности, емкости и эффективности аэробного источника энергообеспечения отличались наибольшей дифференциальной чувствительностью по сравнению с другими энергетическими критериями работоспособности.
Полученные данные о структуре и особенностях физической работоспособности здоровых детей 7-8 лет могут найти применение при решении практических задач по гигиеническому нормированию и контролю величины физических нагрузок различной относительной мощности и дифференцированному использованию средств, методов и технологий физического воспитания в зависимости от половой принадлежности и уровня функциональных возможностей занимающихся.
Материалы исследования могут также быть использованы для гигиенического контроля динамики физической работоспособности в процессе подготовки детей к сдаче нормативов Всероссийского физкультурно-спортивного комплекса ГТО.
Финансирование. Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда (грант № 15-0б-18014е).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литер ату р а
(п.п. 5, 7, 8, 16, 17, 19, 20 см. References)
1. Сухарев А.Г. Здоровье и физическое воспитание детей и подростков. М.: Медицина; 1991.
2. Сухарев А.Г. Формирование адаптационных возможностей организма детей и подростков. Вестник РАМН. 2008; (8): 15-8.
3. Баранов А.А., Кучма В.Р., Скоблина Н.А., Милушкина О.Ю., Бока-рева Н.А. Основные закономерности морфофункционального развития детей и подростков в современных условиях. Вестник РАМН. 2012; (12): 35-40.
4. Кучма В.Р., Соколова С.Б. Поведение детей, опасное для здоровья: современные тренды и формирование здорового образа жизни. М.; 2014.
6. Корниенко И.А., Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Возрастное развитие энергетики мышечной деятельной: итоги 30-летнего иссле-
дования. Сообщение I. Структурно-функциональные перестройки. Физиология человека. 2005; 31(4): 42-7.
9. Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе. М.: книжный дом «Либроком»; 2011.
10. Криволапчук И.А. Энергообеспечение мышечной деятельности детей 5-6 лет и комплексная оценка физической работоспособности. Физиология человека. 2009; 35(1): 76-87.
11. Волков Н.И., Осипенко А.А., Несен Э.Н., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности. Киев: Олимпийская литература; 2000.
12. Аронов Д.М., Лупанов В.П. Функциональные пробы в кардиологии. М.: МЕДпресс-информ; 2007.
13. Тихвинский С.Б., Хрущев С.В., ред. Детская спортивная медицина. Руководство для врачей. М.: Медицина; 1991.
14. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. М.: Медицина; 1988.
15. Медведев В.И. Адаптация человека. СПб.: Институт мозга РАН; 2003.
18. Безруких М.М., Фарбер Д.А., ред. Физиология развития ребенка. Руководство по возрастной физиологии. М.: Издательство Московского психолого-социального института; 2010.
Reference s
1. Sukharev A.G. Health and Physical Training of Children and Adolescents [Zdorov'e i fizicheskoe vospitanie detey i podrostkov]. Moscow: Meditsina; 1991. (in Russian)
2. Sukharev A.G. Formation of adaptable possibilities of an organism of children and adolescents. Vestnik RAMN. 2008; (8): 15-8. (in Russian)
3. Baranov A.A., Kuchma V.R., Skoblina N.A., Milushkina O.Yu., Bokareva N.A. The basic laws morphofunctional developments of children and adolescents in modern conditions. Vestnik RAMN. 2012; (12): 35-40. (in Russian)
4. Kuchma V.R., Sokolova S.B. The Behaviour of Children which is Hazardous to Health: Modern Trends and Formation of a Healthy Way of Life [Povedenie detey, opasnoe dlya zdorov'ya: sovremennye trendy i formirovanie zdorovogo obraza zhizni]. Moscow; 2014. (in Russian)
5. Turley K.R., Wilmore J.H. Cardiovascular responses to submaximal exercise in 7- to 9 yr-old boys and girls. Med. Sci. Sports Exerc. 1997; 29(6): 824-32.
6. Kornienko I.A., Son'kin V.D., Tambovtseva R.V. Development of the Energetics of Muscular Exercise with Age: Summary of a 30-Year Study: I. Structural and Functional Rearrangements. Fiziologiya cheloveka. 2005; 31(4): 42-7. (in Russian)
7. Andreacci J.L., Haile L., Dixon C. Influence of testing sequence on a child's ability to achieve maximal anaerobic and aerobic power. Int. J. Sports Med. 2007; 28(8): 673-7.
8. Leclair E., Borel B., Thevenet D., Baquet G., Mucci P., Berthoin S. Assessment of child-specific aerobic fitness and anaerobic capacity by the use of the power-time relationships constants. Pediatr. Exerc. Sci. 2010; 22(3): 454-66.
9. Son'kin V.D., Tambovtseva R.V. Development of Muscular Energetic and Working Capability at Ontogenesis [Razvitie myshechnoy energe-tiki i rabotosposobnosti v ontogeneze]. M.: knizhnyy dom «Librokom»; 2011. (in Russian)
10. Krivolapchuk I.A. Power supply of muscular activity of children of 5-6 years and complex estimation of physical working capacity. Fiziologiya cheloveka. 2009; 35(1): 76-87. (in Russian)
11. Volkov N.I., Osipenko A.A., Nesen E.N., Korsun S.N. Biochemistry of Muscular Activity [Biokhimiya myshechnoy deyatel'nosti]. Kiev: Olimpiyskaya literatura; 2000. (in Russian)
12. Aronov D.M., Lupanov V.P. Functional Tests in Cardiology [Funktsional'nye proby v kardiologii]. Moscow: MEDpress-inform; 2007. (in Russian)
13. Tikhvinskiy S.B., Khrushchev S.V., eds. Children's Sports Medicine. Guidelines for Doctors [Detskaya sportivnaya meditsina. Rukovodstvo dlya vrachey]. Moscow: Meditsina; 1991. (in Russian)
14. Meerson F.Z., Pshennikova M.G. Adaptation to Stressful Situations and Physical Activities [Adaptatsiya k stressornym situatsiyam i fizicheskim nagruzkam]. Moscow: Meditsina; 1988. (in Russian)
15. Medvedev V. I. Human Adaptaton [Adaptatsiya cheloveka]. St.Petersburg: Institut mozga RAN; 2003. (in Russian)
16. Sothmann M.S. The cross-stressor adaptation hypothesis and exercise training. In: Acevedo E.O., Ekkekakis P., eds. Psychobiology of physical activity. Champaign: Human Kinetics Publishers; 2006: 152-4.
17. Kaczor J.J., Ziolkowski W., Popinigis J., Tarnopolsky M.A. Anaerobic and aerobic enzyme activities in human skeletal muscle from children and adults. Pediatr. Res. 2005; 57(3): 331-5.
18. Bezrukikh M.M., Farber D.A., eds. Child Development Physiology. Guide on Age Physiology [Fiziologiya razvitiya rebenka. Rukovodstvo po vozrastnoy fiziologii]. Moscow: Izdatel'stvo Moskovskogo psikhologo-sotsial'nogo instituta; 2010. (in Russian)
19. Krivolapchuk I.A. Peculiarities of preschool aged boys' and girls' physical state. Medicina dello Sport. 2014; 67(2): 241-50.
20. Nyberg G.A., Nordenfelt A.M., Ekelund U., Marcus C. Physical activity patterns measured by accelerometry in 6- to 10-yr-old children. Med. Sci. Sports Exerc. 2009; 41(10): 1842-8.
Поступила 19.04.15 Принята к печати 17.11.15
