Резервные возможности кардиореспираторной системы – залог высоких спортивных достижений в циклических видах спорта Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

УДК 612.176.4:796+612.227:796 DOI: 10.14526/2070-4798-2022-17-1-144-149

Резервные возможности кардиореспираторной системы — залог высоких спортивных достижений в циклических видах спорта

Ванюшин Ю.С.'*, Елистратов Д.Е.2, Ишмухаметова Н.Ф.2

'Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма

г. Казань, Россия ORCID: 0000-0003-2667-6124, [email protected]* 2Казанский государственный аграрный университет, г. Казань Россия ORCID: 0000-0002-9018-1989, [email protected] ORCID: 0000-0003-4256-4368, [email protected]

Аннотация: Кардиореспираторная система - одна из немногих функциональных систем, деятельность которой непосредственно направлена на обеспечение организма кислородом. Особенно возрастает ее значение для спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость. Поэтому знать механизмы, обеспечивающие организм спортсменов кислородом, - важнейшее условие достижения высоких спортивных результатов в циклических видах спорта. Целью исследования явилось изучение параметров кардиореспираторной системы в качестве важного инструмента для выявления целесообразного индивидуального подхода при планировании физических нагрузок в циклических видах спорта. Материалы. Испытуемыми были спортсмены от 15 до 60 лет, занимающиеся видами спорта на выносливость, и в зависимости от возраста составившие 4 группы. Методы исследования. Моделью физической нагрузки служила работа на велоэргометре повышающейся мощности, при которой определялись показатели сердечнососудистой и дыхательной систем. Результаты. Результаты исследования показали, что на механизмы, обеспечивающие организм спортсменов кислородом, влияет возраст испытуемых. Величины внешнего дыхания характерны для спортсменов-подростков 1516 лет и спортсменов-ветеранов в возрасте 36-60 лет, показатели кровообращения - для спортсменов-юношей 17-21 лет, а для высококвалифицированных спортсменов в возрасте 22-35 лет - показатели, связанные с газообменной функцией кардиореспираторной системы. Заключение. Таким образом, во время тренировочного процесса необходимо обращать внимание на развитие этих показателей, влияющих на обеспечение организма спортсменов кислородом.

Ключевые слова: кардиореспираторная система, физическая нагрузка повышающейся мощности, резервные возможности, кровообращение, дыхание.

Для цитирования: Ванюшин Ю.С.*, Елистратов Д.Е., Ишмухаметова Н.Ф. Резервные возможности кардиореспираторной системы - залог высоких спортивных достижений в циклических видах спорта. Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2022; 17(1): 144-149. DOI: 10.14526/2070-4798-2022-17-1-144-149.

Reserve capacities of cardiorespiratory system are the key to high sport

achievements in cyclic sports

Yuriy S. Vanyushin1*, Dmitriy E. Elistratov2, Naylya F. Ishmukhametova2

'Volga region State University of Physical Culture, Sport and Tourism

Kazan, Russia ORCID: 0000-0003-2667-6124, [email protected]* 2Kazan State Agrarian University Kazan, Russia ORCID: 0000-0002-9018-1989, [email protected] ORCID: 0000-0003-4256-4368, [email protected]

Abstract: Cardiorespiratory system is one of the few functional systems, the activity of which is directed toward oxygen provision. Its role becomes especially important for the athletes. They

are involved into endurance based kinds of sport. That is why the most significant condition for high sport results achievement in cyclic kinds of sport is to know the mechanisms, which provide organism of athletes with oxygen. The aim of the research is to study the parameters of cardiorespiratory system as an important instrument for expedient individual approach revelation during physical loads planning in cyclic kinds of sport. Materials. The respondents were athletes within the age range 15-60 years old. They were involved into endurance based kinds of sport. Depending on the age 4 groups were formed. Research methods. The model of physical load was work on a bicycle ergometer of the increasing power, during which the indices of the cardiovascular and respiratory systems were determined. Results. The results of the research showed that the mechanisms that provide the athletes' body with oxygen are influenced by the age of the respondents. The values of external respiration are typical for 15-16 year-old athletes-teenagers and 36-60 year-old athletes-veterans, blood circulation indices for young 17-21 year-old athletes, and for highly qualified 22-35 year-old athletes, indices related to the gas exchange function of the cardiorespiratory system. Conclusion. Thus, during the training process, it is necessary to pay attention to the development of these indices. They influence oxygen provision in the athletes' body.

Keywords: cardiorespiratory system, physical load of the increasing capacity, reserve capacities, blood circulation, respiration.

For citation: Yuriy S. Vanyushin*, Dmitriy E. Elistratov, Naylya F. Ishmukhametova. Reserve capacities of cardiorespiratory system are the key to high sport achievements in cyclic sports. Russian Journal of Physical Education and Sport. 2022; 17(1): 145-150. DOI: 10.14526/2070-4798-2022-17-1-144-149.

Введение

Появление кардиореспираторной

системы, одной из важнейших функциональных систем, стало результатом исследования сложного и длительного физиологического процесса взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем [1, 8]. Ее изучение при воздействии различных экзогенных и эндогенных факторов интенсивно осуществляется в последнее время [5, 6, 11, 14]. Кардиореспираторная система, как показали результаты многочисленных исследований, развивается в процессе постнатального онтогенеза и занятий видами спорта, связанными с выносливостью [2, 3, 4]. От ее эффективной работы во многом зависят спортивные достижения в циклических видах спорта, в которых имеет значение адекватное снабжение организма спортсменов кислородом [15].

Целью исследования явилось изучение параметров кардиореспираторной системы в качестве важного инструмента для выявления целесообразного индивидуального подхода при планировании физических нагрузок в циклических видах спорта.

Материалы и методы

В качестве испытуемых были спортсмены,

занимающиеся видами спорта на выносливость, или представители циклических видов спорта, составившие 4 группы. К первой группе мы отнесли спортсменов-подростков в возрасте 1516 лет, ко второй группе - спортсменов-юношей в возрасте 17-21 лет, третья группа состояла из взрослых спортсменов в возрасте 22-35 лет и четвертая группа - из спортсменов- ветеранов в возрасте 36-60 лет. У всех испытуемых в течение обследования определялись показатели сердечно-сосудистой системы, к которым мы отнеслиударный и минутный объемыкрови (УОК, МОК), вычисляемые по дифференциальной реограмме [2, 12]. Показатели дыхательной системы: частоту дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД) - определяли при помощи пневмотахографа. Индекс кровообращения (ИК), сердечный индекс (СИ), коэффициент использования кислорода (КИО2) и артерио-венозную разницу по кислороду (АВРО2) находили с помощью общепринятых формул [9]. Испытуемые выполняли нагрузку на велоэргометре, которая постепенно повышалась от 50 до 200 Вт, во время которой определялись все вышеперечисленные показатели деятельности сердца и дыхания.

Результаты и обсуждение Кардиореспираторная система

представляет собой важный механизм адаптации [7, 8]. По ее реакции на физическую нагрузку можно судить о функциональном состоянии и резервных возможностях организма спортсменов [3, 4]. Поэтому изучение и анализ деятельности данной системы является одной из составляющих индивидуального подхода при планировании учебно-тренировочного процесса спортсменов.

Высокие значения некоторыхпараметров кардиореспираторной системы считаются показателем способности к формированию адекватного ответа на воздействия из внешней среды, которыми в наших исследованиях выступают физические нагрузки. Однако незначительный рост всех элементов этой системы характеризует ее положительно. Так,

высокие величины внешнего дыхания, а именно минутного объема дыхания (МОД), показывают неспособность сердечно-сосудистой системы адекватно реагировать на значительные физические нагрузки. В наших исследованиях это проявилось в группах спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, в возрасте 15-16 и 36-60 лет. Такая реакция со стороны дыхания свидетельствует о минимальных функциональных возможностях сердца и газообменной функции. Однако если в группе 15-16-летних подростков это достигалось путем увеличения частоты дыхания (ЧД), то в группах спортсменов в возрасте 36-60 лет - за счет увеличения дыхательного объема (ДО) (таблица 1).

Таблица 1

Показатели внешнего дыхания (ЧД, дых/мин; ДО, мл; МОД, л/мин) в группах подростков (1), юношей (2) и взрослых спортсменов (3, 4) при нагрузке повышающейся мощности

Условия снятия показателей Показатели Группы спортсменов

1 2 3 4

Исходное состояние ЧД 18,09±1,29 17,03±0,60 15,11±0,49 13,76±0,67Ах'

до 0,56±0,05 0,61±0,03 0,64±0,04 0,76±0,04х'

МОД 9,73±0,81 10,24±0,40 9,59±0,61 10,15±0,47

50 Вт ЧД 22,80±1,83 20,81±0,87 19,05±0,83 19,43±0,50

до 1,17±0,08 1,12±0,04 1,24±0,04 1,41±0,05х-

МОД 25,76±1,74 22,85±0,87 23,41±1,00 27,25±1,01х-

100 Вт ЧД 26,08±2,03 22,36±0,98 20,03±0,76* 19,04±1,18х

до 1,58±0,09 1,56±0,06 1,67±0,05 1,93±0,07х'

МОД 40,35±3,04 33,11±1,27+ 33,50±1,44* 37,87±0,89х-

150 Вт ЧД 30,19±1,78 25,00±0,94+ 21,47±1,00*° 23,83±0,89л

до 1,84±0,11 1,88±0,08 2,20±0,09*° 2,42±0,12х

МОД 54,15±3,21 45,96±1,28+ 46,49±1,60* 56,55±2,15х'

200 Вт ЧД 33,00±2,28 27,46±0,85+ 24,35±1,13*° 27,78±1,08а'

до 2,14±0,12 2,20±0,08 2,48±0,09*° 2,76±0,12х

МОД 68,57±3,84 59,34±1,48+ 59,55±1,79* 75,65±3,26х-

Примечание. Здесь и в последующих таблицах: + - статистическая достоверность различий между группами 1 и 2; * - статистическая достоверность различий между группами 1 и 3; А - статистическая достоверность различий между группами 1 и 4; ° - статистическая достоверность различий между группами 2 и 3; х - статистическая достоверность различий между группами 2 и 4; • - статистическая достоверность различий между группами 3 и 4

В том и другом случае такая реакция показывает значение дыхательной системы при выполнении спортсменами этого возраста нагрузок циклического характера. Поэтому, для того чтобы добиться высоких спортивных результатов в видах спорта на выносливость, у подростков 15-16 лет и спортсменов в возрасте

36-60 лет необходимо развивать функцию внешнего дыхания, проводя тренировки, направленные на развитие аэробных возможностей, применяя равномерный и переменный методы спортивной тренировки. Контроль за этой функцией целесообразно осуществлять с помощью определения

жизненной емкости легких (ЖЕЛ), используя при этом сухой портативный спирометр, в определенные дни учебно-тренировочного процесса. Лучше всего это делать в дни, когда нет значительных физических нагрузок, т.е. при восстанавливающих или поддерживающих тренировочных занятиях.

В юношеском возрасте у спортсменов 1721 лет наиболее значительными показателями

оказались индекс кровообращения (ИК) и сердечный индекс (СИ), рост которых отмечался при увеличении ударного (УОК) и минутного объемов крови (МОК) во время выполнении спортсменами физической нагрузки

повышающейся мощности на велоэргометре (таблица 2). В некоторых случаях у спортсменов при максимальном физическом напряжении сердечный выброс достигал 40-45 л/мин [10].

Таблица 2

Показатели центральной гемодинамики (ЧСС, уд/мин; УОК, мл; МОК, л/мин; ИК, мл/кг; СИ, мл/мин/м2) в группах подростков (1), юношей (2) и взрослых спортсменов (3, 4) при нагрузке

повышающейся мощности

Условия снятия показателей Показатели Группы спортсменов

1 2 3 4

Исходное состояние ЧСС 77,50±4,62 б2,19±2,13+ 65,28±2,18* 65,41±2,06Л

УОК 62,54±3,54 79,3б±2,21+ 82,27±3,20* 79,31±2,51л

МОК 4,7б±0,27 4,94±023 5,28±0,18 5,22±0,2б

ИК 90,14±7,31 74,50±3,42 72,97±2,38* 75,3б±4,59

СИ 3,00±0,21 2,77±0,12 2,77±0,08 2,83±0,14

50 Вт ЧСС 104,61±5,20 90,41±2,08+ 85,64±2,08* 87,22±1,74л

УОК 81,08±3,43 10б,01±3,81+ 115,97±3,67* 101,60±3,94^Л

МОК 8,45±0,51 9,61±0,48 9,94±0,43* 8,87±0,41

ИК 159,77±12,36 148,07±7,96 137,67±6,14 128,76±7,45Л

СИ 5,33±0,37 5,40±0,28 5,23±0,22 4,85±0,25

100 Вт ЧСС 133,12±6,04 108,7б±1,94+ 103,85±1,70* 104,15±2,03л

УОК 80,0б±3,44 122,81±3,68+ 131,41±4,1б* 117,97±3,64^л

МОК 10,52±0,40 13,31±0,37+ 13,59±0,38* 12,22±0,4г"

ИК 197,93±11,98 203,80±5,72 187,87±7,01 176,66±6,91Х

СИ 6,63±0,347 7,45±0,21 7,14±0,24 6,68±0,23

150 Вт ЧСС 161,24±6,25 130,50±2,39+ 123,72±2,18*° 125,20±2,39л

УОК 77,84±4,61 129,85±3,31+ 141,71±4,94*° 130,81±4,46Л

МОК 12,34±0,5б 1б,91±0,43+ 17,43±0,55* 16,27±0,46Л

ИК 231,01±13,81 2б0,04±7,91 242,37±10,67 232,47±6,17Х

СИ 7,75±0,41 9,4б±0,25+ 9,23±0,34* 8,84±0,21л

200 Вт ЧСС 178,12±6,97 150,45±3,01+ 142,44±2,83*° 147,33±2,68л

УОК 73,31±5,4б 13б,30±4,44+ 141,90±4,20 129,51±5,54л

МОК 12,91±0,88 20,39±0,47+ 20,04±0,58* 18,94±0,68л

ИК 233,69±17,83 312,49±7,19+ 278,18±9,81° 267,96±7,12Х

СИ 7,95±0,58 11,42±0,24+ 10,57±0,33*° 10,17±0,29л*

Для

высококвалифицированных

спортсменов в возрасте 22-35 лет важнейшее значение имеют показатели, связанные с газообменом - коэффициент использования кислорода (КИО2) и артерио-венозная разница по кислороду (АВРО2) (таблица 3). Рост этих показателей свидетельствует о включении в работу газообменной функции, которая наиболее

целесообразна при обеспечении организма спортсменов кислородом. Поэтому для достижения высоких спортивных результатов в циклических видах спорта, связанных с воспитанием выносливости, необходимо развивать способность организма к увеличению таких параметров деятельности сердца, как УОК и МОК, и газообменной функции. Этого можно

добиться путем использования в тренировочном процессе интервального и повторного методов тренировки, способствующих росту сердечной мышцы, что благоприятно скажется на спортивных результатах в видах спорта, развивающих выносливость. Контроль за

ростом этих показателей необходимо вести в лабораторных условиях при помощи тестирующих нагрузок и ответной реакции со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем при комплексном обследовании спортсменов.

Таблица 3

Показатели газообмена (КИО2 мл/л; АВРО2 мл) в группах подростков (1), юношей (2) и взрослых спортсменов (3, 4) при нагрузке повышающейся мощности

Условия снятия показателей Показатели Групп ыспортсменов

1 2 3 4

Исходное состояние КИО 2 21,35±1,97 22,73±0,8l 23,71±1,14 22,44±0,60

AВPО 2 44,28±5,58 48,22±2,68 42,09±2,26 44,68±2,31

50 Вт КИО 2 28,51±1,86 34,31±1,37 34,86±1,03 32,44±0,80

AВPО 2 89,03±8,31 86,94±7,28 83,15±4,21 101,49±5,38^

100 Вт КИО 2 33,39±2,02 39,45±1,43+ 39,85±1,30* 38,i8±0,93A

AВPО 2 126,51±9,95 101,37±4,90+ 99,43±5,30* l20,72±4,36x^

150 Вт КИО 2 36,35±2,56 43,31±1,28+ 43,36±1,20* 39,89±i,03"

AВPО 2 158,25±11,32 ii8,2i±5,46+ 116,05±5,30* 137,54±6,49"

200 Вт КИО 2 40,82±1,64 44,30±i,00 47,64±1,17*° 40,37±i,2ix^

AВPО 2 219,14±11,87 130,96±6,35+ 143,12±5,98* i6i,86±7,08"

Заключение

Таким образом, при изучении параметров кардиореспираторной системы в качестве важного инструмента для выявления индивидуального подхода во время планирования физических нагрузок в циклических видах спорта, развивающих выносливость, необходимо ориентироваться на показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем. К ним мы относим минутный объем дыхания, индекс кровообращения, сердечный индекс, коэффициент использования кислорода и артерио-венозную разницу по кислороду. Эти показатели можно считать критериями эффективности резервных возможностей кардиореспираторной системы спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, и фактором оптимизации процесса спортивной подготовки [11, 13].

Список литературы

1. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. М.: Наука. 1980: 197.

2. Ванюшин Ю.С., Хайруллин Р.Р. Кардиореспираторная система как индикатор функционального состояния организма спортсменов. Теория и практика физической

культуры. 2015; 7: 11-14.

3. Ванюшин Ю.С., Хайруллин P.P., Елистратов Д.Е. Значение коэффициента комплексной оценки кардиореспираторной системы для диагностики функционального состояния спортсменов. Теория и практика физической культуры. 2017; 5: 59-61.

4. Ванюшин Ю.С., Хайруллин P.P., Елистратов Д.Е., Федоров H.A. A^m^M кардиореспираторной системы спортсменов к двигательной деятельности. Теория и практика физической культуры. 2020; 2: 30-32.

5. Иванова Н.В. Факторы, определяющие функциональное состояние кардиореспираторной системы спортсменов. Теория и практика физической культуры. 2013; 5: 108-111.

6. Оляшев Н.В., Варенцова ИА., Пушкина В.Н. Показатели кардиореспираторной системы у юношей с разными типами кровообращения. Экологическая физиология. 2014; 4: 28-33.

7. Федоров H.A., Елистратов Д.Е., Ванюшин Ю.С. Комплексная оценка функционального состояния студентов. Казань: Изд-во «Отечество». 2014: 86.

8. Bassett L.R.Jr., Howley E.T. Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurans performance. Medicine. Science in Sports. Exercise. 2000; 32: 70-84.

9. Hottenrott K., Neumann G. Ist das Superkompesations Model nach aktuell. Leitungssport, Marz. 2010: 13-19.

10. Kubicek W.G. The Minnecota impedance cariograph-theory and application. Biomed. Engin. 1974; 9(9): 410-416.

11. Lu Xu., Sommer W., Masaki H. On the stucture of movement preparation: Inferences from motor schema theory. Sports Performance. Tokyo: Sprinoper. 2015: 59-66.

12. Malpas S.C. Neural influences on cardiovascular variabiliti: possibilities and pitfalls. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2002; 282(1): 6-20.

13. Boutcher S.H., Park Y., Dunn S.L., Boutcher Y.N. The relationship between cardiac autonomic function and maximal oxygen uptake response to high-intensity intermittent-exercise

training. Journal of Sports Sciences. 2013; 31(9): 1024-1029. DOI: 10.1080/02640414.2012.762984.

14. Bragada J.A., Santos P.J., Maia J.A., Colaco P.J., Lopes V.P., Barbosa T.M. Longitudinal study in 3000 m male runners: Relationship between performance and selected physiological parameters. Journal of Sports Science and Medicine. 2010; 9:

439-444.

15. Kiviniemi A.M., Hautala A.J., Makikallio T.H. , Seppanen T., Huikuri H.V., Tulppo M.P. Cardiac vagal outflow after aerobic training by analysis of high-frequency oscillation of the R-R interval. European Journal of Applied Physiology. 2006; 96(6): 686-692. DOI: 10.1007/s00421-005-0130-4.

Статья поступила в редакцию: 01.01.2022

Ванюшин Юрий Сергеевич - доктор биологических наук, профессор, Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, 420010, Россия, г. Казань, Деревня Универсиады, дом 35, e-mail: [email protected]

Елистратов Дмитрий Евгеньевич - кандидат биологических наук, доцент, Казанский государственный аграрный университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. Карла Маркса, дом 65, e-mail: [email protected]

Ишмухаметова Найля Фаритовна - старший преподаватель, Казанский государственный аграрный университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. Карла Маркса, дом 65, e-mail: inellyaf@mail.