Влияние однократных предельных мышечных нагрузок различной длительности на динамику показателей специальной выносливости юных лыжников-гонщиков

Эффективность соревновательной деятельности в лыжных гонках во многом обусловлена умением поддерживать высокую скорость на протяжении всей дистанции. Включение в программу соревнований большого количества дистанций (от 1 км в спринте до 30 км на марафонской дистанции) требует необходимости, особенно в детско-юношеском возрасте, когда специализация спортсмена еще полностью не определена, применения широкого спектра физических нагрузок [2, 6, 7 и др.].

При этом специалисты при выборе характера физических нагрузок рекомендуют учитывать особенности тренировочного воздействия на формирование основных компонентов специальной выносливости, поскольку именно специальная выносливость является тем ведущим качеством, от которого зависит достижение высокого спортивного результата [1, 6, 9, 12, 16]. Учитывая тот факт, что, с одной стороны, все большее распространение приобретает применение высокоинтенсивных мышечных нагрузок, в том числе и предельных, при развитии специальной выносливости юных спортсменов [2, 4, 10], а с другой - в научно-методической литературе недостаточно полно отражены методические аспекты применения данных нагрузок, целью нашего исследования явилось изучение влияния однократных предельных мышечных нагрузок (ОПМН) различной длительности на основные компоненты формирования специальной выносливости (функциональной составляющей) - уровень физической работоспособности, уровень анаэробного порога, эффективность и характер деятельности основных систем энергообеспечения (окислительную, лактацидную и фосфагенную).

Организация и методы исследования

В исследовании приняли участие 6 лыжников-гонщиков в возрасте 17 лет (рост - 172,7±7,4 см; вес - 67,8±5,9 кг), имевших квалификацию от I спортивного разряда до кандидата в мастера спорта и проходивших подготовку в СК «Бабушкино» г. Москвы. Исследование проводилось в лабораторных условиях с привлечением специалистов лаборатории комплексных обследований сборных команд и спортсменов ВНИИФК и кафедры лыжного спорта МГАФК. Спортсменам предлагалось выполнять на беговом тредбане нагрузки ступенчато возрастающего характера «до отказа» и предельные мышечные нагрузки с интенсивностью 100, 95, 90 и 85% от критической скорости бега (скорости достижения МПК), рассчитанной индивидуально для каждого спортсмена [11, 12]. Основные характеристики предельных мышечных нагрузок, используемых в основной части эксперимента, для данной группы представлены в табл. 1.

Характеристика однократных предельных мышечных нагрузок, выполняемых между ступенчато возрастающими нагрузками «до отказа» (X±s)

Исследуемые показатели	Интенсивность двигательных режимов ПМН
	100% (I)	95% (II)	90% (Ш)	85% (IV)
Скорость бега (V) , м/с	4,32±0,22	4,12±0,19	3,90±0,21	3,65±0,17
Время работы (Tp.), мин	7,15±1,32	18,13±3,45	39,12±5,15	61,03±5,35
МПК (VO2max) , л/мин	4,612±0,39	4,474±0,45	4,254±0,45	3,723±0,39
МПК на кг, мл/мин/кг	67,90±1,79	65,80±2,05	62,56±2,71	54,86±4,29
Лактат (Lo), мМ/л	10,5±0,74	9,4±0,79	7,4±1,28	5,8±0,51
«Быстрая» фракция 02-долга (Fo), л	4,486±0,47	4,138±0,36	3,319±0,41	2,643±0,39
ЧСС (HRmax), уд./мин	200,6±4,83	197,8±4,76	188,4±8,53	181,4±10,2

Влияние однократных предельных мышечных нагрузок на состояние показателей функциональной составляющей специальной выносливости оценивалось по динамике величины сдвигов, происходящих в организме в тестах со ступенчато возрастающей нагрузкой «до отказа», выполняемых до (исходный уровень) и каждый раз после проведения ОПМН с одним из вариантов интенсивности V100, V95, V90 и V85 (рис. 1). Характер и глубина тренировочного воздействия определялись по показателям скорости бега, достигнутой при «отказе» от работы и времени ее достижения, скорости бега на уровне анаэробного порога (показатели текущего уровня физической работоспособности), мощности и эффективности функционирования окислительной системы (максимально достигнутой величины потребления кислорода (абсолютного и относительного значений) и компонентов, его формирующих: максимальной вентиляции легких (МВЛ), коэффициента использования кислорода (КИО2), потребления кислорода на уровне анаэробного порога (VO2AT), потребления кислорода в первые 2 мин восстановления («алактатная» фракция О2-долга, характеризующая емкость фосфагенной системы (Fo), величина концентрации лактата, характеризующая емкость лактацидной системы (Lo)) [3, 8, 13, 14, 15].

Рис. 1. Схема исследования динамики физической работоспособности, состояния основных систем энергообеспечения и уровня анаэробного порога под влиянием однократных предельных мышечных нагрузок

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенного исследования были получены данные, позволившие оценить характер изменения исследуемых показателей под воздействием однократных предельных мышечных нагрузок различной длительности. Динамика исследуемых показателей представлена в табл. 2.

Динамика компонентов специальной выносливости под воздействием однократных предельных мышечных нагрузок (среднегрупповые данные)

Исследуемые показатели	Результат в «ступенчатом» тесте после выполнения ОПМН различной длительности
	Исход	100% (I)	95% (П)	90% (Ш)	85% (IV)
Время работы, мин	15,18±1,51	14,10±1,54	14,04±2,06	12,37±1,37	12,07±1,38
Скорость бега, м/с	4,55±0,31	4,36±0,32	4,34±0,35	4,10±0,27	4,02±0,27
МПК, л/мин	4,535±0,491	4,465±0,499	4,439±0,481	4,187±0,412	4,069±0,543
МПК на кг, мл/мин/кг	66,72±4,14	65,63±3,41	65,24±2,79	61,58±1,69	59,69±2,70
МВЛ, л/мин	163,4±20,7	154,2±25,7	142,7±24,1	131,9±25,8	130,0±32,5
КШ2, %	2,99±0,36	3,46±0,47	3,68±0,26	3,59±0,48	3,62±0,37
Лактат, мМ/л	11,1±1,5	10,4±2,5	7,8±0,9	6,6±0,5	6,2±0,3
«Алактатная» фракция 02-долга, л	4,645±0,103	4,549±0,158	4,433±0,267	4,250±0,317	3,860±0,099
4CCmax, уд./мин	200,8	195,0	198,0	197,3	192,0
Скорость АТ, м/с	3,76±0,18	3,59±0,21	3,50±0,23	3,46±0,19	3,40±0,21
VO2АT/кг, мл/мин/кг	57,4±2,9	55,6±3,2	55,2±2,4	53,8±2,5	52,2±1,8
% VO2AT от VO2max	86,0	84,7	84,6	87,4	87,5
ЧСС AT, уд./мин	180,6	180,8	182,4	185,5	182,0

Как видно из представленных данных (см. табл. 2), наибольшее время работы и скорость бега, были достигнуты при первичном выполнении ступенчато возрастающей нагрузки «до отказа» (исходный уровень). Причем если после I двигательного режима (V100) снижение времени работы и скорости бега в «ступенчатом» тесте (по отношению к исходному уровню) составляло 1,08 мин №. ^„с, = -7,4%) и 0,19 м/с (Б^сх. = -4,2%) а после II режима (V95) - 1,14 мин (ОТр.    = 8,1%) и 0,21 м/с (DV95-Vmx = 4,6%), различия менее 10%, то после III и IV двигательных режимов (V90 и V85) снижение времени работы достигло 17,5 и 20, 8%, а по скорости бега - 9,9 и 11,6%.
Аналогичная динамика была отмечена и по показателям, характеризующим мощность функционирования окислительной системы. Наибольшие величины потребления кислорода (как по абсолютным, так и по относительным значениям) были достигнуты при выполнении первой (исходной) ступенчато возрастающей нагрузки с последующим снижением после каждого двигательного режима ОПМН. Вместе с тем заметим, что после выполнения I двигательного режима (V100) снижение потребления кислорода в ступенчатом тесте составило лишь 0,07 л/мин (D=-1,5%) и 1,09 мл/мин/кг (D=-1,6%), после II двигательного режима снижение составляло 0,096 л/мин (D=-2,1%) и 1,48 мл/мин/кг (D=-2,2%). Выполнение III и IV двигательных режимов привело к более выраженному снижению потребления кислорода - на 0,348 л/мин (D=-7,7%), 5,17 мл/мин/кг (D=-3,2%) и 0,466 л/мин (D=-10,3%), 7,03 мл/мин/кг (D=-10,5%) соответственно.

Рис. 2. Динамика исследуемых показателей под воздействием ПМН различной длительности (приводится в % к исходному уровню)
 

Рассматривая динамику «пиковых» значений потребления кислорода в «ступенчатых» тестах, мы обратили внимание на характер изменения показателей, его формирующих - максимальную вентиляции легких и коэффициент использования кислорода (см. табл. 2 и рис. 2). Оказалось, что под воздействием ПМН, в последующих «ступенчатых» тестах, происходят разнонаправленные изменения исследуемых показателей по сравнению с исходным уровнем и каждым последующим режимом ОПМН. Так, максимальная вентиляция легких имела динамику снижения, а коэффициент использования кислорода - первоначального повышения и дальнейшей стабилизации в режимах V95, V90 и V85 (см. табл. 2).

Полученное соотношение исследуемых показателей свидетельствует о том, что каждый последующий (более длительный) двигательный режим ПМН приводит к возрастанию процессов утомления, не позволяющих в последующей ступенчато возрастающей нагрузке выйти на исходный (или близкий к нему) уровень функционирования энергетических систем организма (см. рис. 2). Данное предположение подтверждается результатами оценки деятельности лактацидной и фосфагенной (анаэробных) систем энергообеспечения.

Так, по отношению к исходному уровню, в котором было зарегистрировано наибольшее значение концентрации лактата, каждый последующий двигательный режим вызывал снижение концентрации лактата: V100 на 0,7 мМ/л (D=-6,3%); V95 на 3,3 м М/л (D=-29,7%); V90 на 4,5 мМ/л (D=-40,5%) и V85 на 4,9 мМ/л (D=-44,1%).

Рассматривая динамику активности фосфагенной энергетической системы, заметим, что, как и в случае с анаэробным гликолизом, наибольшие значения суммарного потребления кислорода в первые 2 мин восстановления были зарегистрированы при первичном обследовании. После выполнения двигательных режимов ОПМН наблюдалось снижение потребления кислорода по отношению к исходному уровню: на 0,096 л (V100) (D=-2,1%); 0,212 л (V95) (D=-4,6%); 0,395 л (VM) (D=-8,5%) и 0,785 л (V85) (D=-16,9%) соответственно для двигательных режимов V 100, 95, 90 и 85.

Особое внимание в данной работе было уделено рассмотрению динамики анаэробного порога, который, с одной стороны, выступает как самостоятельный показатель физической работоспособности, оценивающий уровень общей выносливости, с другой стороны - как показатель, связывающий деятельность окислительной и лактацидной энергетических систем через эффективность их функционирования (см. табл. 2 и рис. 2, Б).

Наибольшая скорость анаэробного порога в экспериментальной группе была зарегистрирована при исходном выполнении ступенчато возрастающей нагрузки «до отказа». Скорость анаэробного порога составляла 3,76±0,18 м/с (13,54 км/ч); 82,7±1,6% от Vmax. В дальнейшем после выполнения ОПМН скорость анаэробного порога в ступенчатом тесте по отношению к исходному уровню составляла: -0,17 м/с (D=-4,5%); -0,26 м/с (D= -6,9%); -0,30 м/с (D=-8,0%) и -0,36 м/с (D=-9,6%) соответственно для двигательных режимов V 100, 95, 90 и 85.

Вместе с тем наше внимание было обращено на то, что величина потребления кислорода на уровне анаэробного порога (VO2AT) в I и II двигательных режимах снижалась незначительно: I (V100)= -1,8 мл/мин/кг (D=-3,1%); II (V95) = -2,2 мл/мин/кг (D=-3,8%). После выполнения III и IV двигательных режимов, время работы в которых составляло от 40 (V90) до 60-70 (V85) мин, снижение потребления кислорода на уровне AT по сравнению с исходным уровнем достигло 8,0 и 9,6%. При этом заметим, что процентное соотношение потребления кислорода на уровне анаэробного порога к пиковому значению потребления кислорода имело разнонаправленный характер. Так, в I и II режимах данный показатель незначительно снижался, а в III и IV имел тенденцию к увеличению. Данный факт свидетельствует о более выраженном снижении «пиковых» (максимально достигнутых) значений потребления кислорода.

Интересным фактом явилось то, что при снижении скорости бега и потребления кислорода на пороговом уровне наиболее стабильным показателем оказалась величина частоты сердечных сокращений, которая после предлагаемых ОПМН снижалась в диапазоне от 1 до 2,7% (см. табл. 2 и рис. 2, Б).

Следует заметить, что в целом нам не удалось установить определенной закономерности изменения частоты сердечных сокращений при «отказе» от работы. Наибольшие величины ЧСС были зарегистрированы в первом (исходном) обследовании. После выполнения ОПМН наблюдались следующие изменения ЧСС по отношению к исходному уровню: -2,9%; +1,4%; -1,7% и -4,4% соответственно для I, II, III и IV двигательных режимов (см. табл. 2).

В целом анализ полученных данных позволил не только установить, но и дифференцировать влияние однократных предельных мышечных нагрузок различной длительности на основные компоненты специальной выносливости. Так, выполнение ПМН на критической скорости (V₁₀₀) по отношению к исходному уровню приводило к статистически значимому снижению скорости бега в ступенчатом тесте (t_{расчетное}= 3,97; р<0,05), времени работы в тесте (t_{расчетное} = 4,03; р<0,01) и скорости анаэробного порога (t_{расчетное}= 3,25; р<0,05). Вместе с тем снижение интенсивности функционирования окислительной, лактацидной и фосфагенной энергетических систем оказалось статистически недостоверным. Полученные результаты позволяют рекомендовать данный двигательный режим при повторных методах тренировки. На наш взгляд, основной причиной этого является относительно короткое (до 8 мин) время работы, которое при предельной мышечной работе не приводит к значительному снижению энергетических субстратов и, в первую очередь, углеводов.

Выполнение ПМН с интенсивностью 95% от критической скорости (V₉₅) приводит к статистически значимому, по отношению к исходному уровню, снижению скорости бега в ступенчатом тесте (t_{расчетное} = 3,88; р<0,05); времени работы в тесте ( t_{расчетное}= 3,78; р<0,05) и скорости анаэробного порога (t_{расчетное}= 4,93; р<0,01).

Отличительной особенностью влияния на основные компоненты специальной выносливости длительности данной ОПМН (в диапазоне 18,13±3,45 мин) является именно то, что активность функционирования лактацидной энергетической системы начинает снижаться до уровня статистически значимых величин (t = 6,58; р<0,01).

Интенсивность функционирования окислительной и фосфагенной систем сохраняется на высоком уровне, что позволяет данный двигательный режим, так же, как и предыдущий (V100), использовать при повторных методах тренировки, акцентируя направленность тренировочного процесса на повышение мощности окислительной и емкости фосфагенной энергетических систем.

Выполнение ПМН с интенсивностью 90 и 85% от критической скорости приводит к статистически значимому, по отношению к исходному уровню, снижению скорости бега в ступенчатом тесте  (t_{расчетное}⁹⁰ = 13,48 и t_{расчетное}⁸⁵ = 9,69; p<0,001); времени работы в тесте (t_{расчетное}⁹⁰ = 13,11 и t_{расчетное}⁸⁵ = 9,66; p<0,001); и скорости анаэробного порога (t_{расчетное}⁹⁰ = 5,36 и t_{расчетное}⁸⁵ = 4,19; p<0,01); Статистически значимо снижается активность окислительной (t_{расчетное}⁹⁰ = 3,70 и t_{расчетное}⁸⁵ = 3,55; p<0,05); лактацидной (t_{расчетное}⁹⁰ = 7,24 и t_{расчетное}⁸⁵ = 6,38; p<0,001-0,01);  и фосфагенной энергетических систем (t_{расчетное}⁹⁰ = 2,62 и t_{расчетное}⁸⁵ = 14,71; p<0,05-0,001). Полученные данные свидетельствуют о значительных изменениях в состоянии основных компонентов выносливости под воздействием ПМН длительностью от 40 до 60-70 мин, что, на наш взгляд, дает основание для применения нагрузок данной длительности в основной части тренировочного занятия.

Таким образом, результаты проведенного исследования свидетельствуют, что увеличение длительности однократных предельных мышечных нагрузок от 5-9 до 60-70 мин приводит к повышению утомления и снижению функциональных возможностей основных систем энергообеспечения. Причиной этого прежде всего является снижение доли энергии, образованной высокомощ-ностными анаэробными (лактацидной и фосфагенной) энергетическими системами, что, в свою очередь, приводит к перераспределению показателей, формирующих мощность и эффективность функционирования окислительной энергетической системы.

Выводы

1. Применение однократных предельных мышечных нагрузок длительностью от 5-9 до 60-70 мин позволяет целенаправленно воздействовать на основные компоненты специальной выносливости (уровень физической работоспособности, уровень анаэробного порога, деятельность основных систем энергообеспечения).
2. Установлено, что применение ОПМН длительностью от 7 до 20 мин приводит к статистически значимому снижению уровня физической работоспособности и анаэробного порога, но сохраняет возможность основных энергетических систем выходить на свой максимальный уровень, обеспечивая повторное выполнение мышечной работы.
3. Применение ОПМН длительностью от 40 до 6070 мин приводит не только к статистически значимому снижению уровня физической работоспособности и анаэробного порога, но и к снижению функциональных возможностей основных энергетических систем (окислительной, лактацидной и фосфагенной).
4. Повышение длительности ОПМН приводит к перераспределению показателей, формирующих мощность и эффективность функционирования окислительной энергетической системы (соотношение между максимальной вентиляцией легких и коэффициентом использования кислорода).
5. Андрюнин М.А. Индивидуально оптимальные изменения скорости циклических локомоций при предельной работе, выполняемой в зоне большой и субмаксимальной относительной мощности: Автореф. дис. ... канд. пед. наук. - М., 1988. - 21 с.
6. Головачев А.И., Власов Н.Г. Влияние предельной мышечной работы различной длительности на состояние «маркеров» выносливости квалифицированных лыжников-гонщиков // Научные труды ВНИИФК 1996 года: Сб. науч. работ / Под ред. С. Д. Неверкови-ча. - М.: ВНИИФК, 1997. - № 3. - С. 75-89.
7.  Головачев А.И., Кузнецов В.К, Чулков С.А, Широкова С.В. Исследование особенностей функционирования систем энергообеспечения юных лыжников-гонщиков в условиях выполнения предельных мышечных нагрузок различной длительности // Вестник спортивной науки. - 2006. - № 4 (12). - С. 24-28.
8. Набатникова М.Я. Специальная выносливость спортсмена. - М.: Физкультура и спорт, 1972. - 261 с.
9. Организационно-методические основы подготовки спортивного резерва: монография / В.Г. Никитуш-кин, П.В. Квашук, В.Г. Бауэр. - М.: Советский спорт, 2005. - 232 с.
10. Уткин В.Л. Энергетическое обеспечение и оптимальные режимы циклической мышечной работы: Автореф. дис. ... д-ра. биол. наук. - М., 1985. - 46 с.
11. Физиологическая характеристика и методы определения выносливости в спорте: Сборник статей / Под общ. ред. проф. Н.В. Зимкина. - М.: ФиС, 1972. - 216 с.
12. Чурикова Л.Н. Методика развития специальной выносливости юных лыжниц-гонщиц на этапе спортивного совершенствования: Автореф. дис. ... канд. пед. наук. - Малаховка, 2000. - 24 с.
13. Ширковец Е.А., Кубаткин В.П. Анаэробный порог и критическая скорость - факторы управления тренировкой спортсмена // Теория и практика физ. культуры. - 1975. - № 8. - С. 19-24.
14.  Costill D.L., Thomasson H., Roberts E. Fractional utilization of the aerobic capacity during distance running. - Medicine and Science in Sports, 1973. - V. 5. -P. 248-252.
15. Fox E.L. Measurement of the maximal alactic (phosphagen) capacity in man// Medicine and Science in Sports, 1973. - V. 5. - P. 66.
16. Margaria R. Anaerobic metabolism in muscle // Canadian Medical Association Journal, 1967. - V. 96. -P. 770-774.
17. Shephard R.J. Efficiency of muscular work. Some clinical implications.-Phys. Theor., 1975. - V. 55. -P. 476-481.
18. Shephard R.J. Physical activity and aging. -London. Croom Helm lim., 1978.