Кровообрашение и дыхание у студентов института физической культуры

Ключевые слова: адаптация, кислородобеспечивающие системы/, фи­зическая нагрузка, экономизация реакций.

Проблема адаптационных перестроек в системах кислородобеспечения является весьма актуальной для студентов, обучающихся в инсти­туте физической культуры и спорта, поскольку они систематически ис­пытывают интенсивные умственные и физические нагрузки, и лишь опти­мальное их дозирование (с учетом реакций кровообращения и дыхания), особенно в начале обучения на 1-м курсе, позволит достичь высокого физического развития и физической подготовленности выпускников.

Целью данного исследования было выявить особенности адапта­ционных перестроек кровообращения и дыхания у студентов института физической культуры, занимающихся циклическими видами спорта.

В исследовании принимали участие две группы испытуемых: студен­ты 1-го курса (1-я группа, 25 человек) и студенты 5-го курса (2-я группа, 23 человека). Исследование проводили в два этапа, в начале и в конце учебного года. На каждом этапе регистрировали основные показатели кровообращения и дыхания: систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД), частоту сердеч­ных сокращений (ЧСС), дыхательный объем (ДО), частоту дыхания (ЧД), минутный объем дыхания (МОД), жизненную емкость легких (ЖЕЛ), мак­симальное потребление кислорода (МПК), кроме того, определялась фи­зическая работоспособность по тесту PWC₁₇₀, проводилась проба Штанге с задержкой дыхания на вдохе (ПЗД_вдох), проба Генче с задержкой дыха­ния на выдохе (ПЗД_выд), а также применяли велоэргометрическую нагруз­ку мощностью 2 ватта на килограмм массы тела.

Показано, что в начале учебного года выявляются существенные различия в уровне функционирования дыхания и кровообращения у сту­дентов 1-го и 5-го курсов (см. таблицу). Важнейший показатель, харак­теризующий уровень аэробной производительности - МПК, у студентов старшей группы был на 36% выше, чем у первокурсников, а ЧСС - ниже на 10%. Достоверных различий между группами в уровне систолическо­го и диастолического АД выявлено не было.

У студентов 1-го курса, начинающих систематические тренировки в циклических видах спорта, физическая работоспособность, оценивае­мая по тесту PWC₁₇₀, составляла 1115±56,8 кгм/мин, а для пятикурсни­ков - 1520,4±86,2 кгм/мин, прирост - 33%.

Изложенное свидетельствует о более высоких резервных возможностях системы кровообращения, о большей ее адаптированности у студентов старшей группы.

Адаптация дыхательной системы также имела определенные осо­бенности: все изучаемые показатели, кроме ЧД, имели положительную динамику.

От 1-го к 5-му курсу ДО изменился на 46% и превысил возрастную норму для нетренированных лиц. Аналогичную динамику имели и значе­ния ЖЕЛ. Если на 1-м курсе среднегрупповая величина составила 3534±218 мл, то к 5-му она приросла на 45% и достигла уровня 5120±126 мл, также превышающего возрастную норму для нетренированных лиц. МОД в отличие от других показателей увеличился не столь выраженно (А=23%) в связи со снижением ЧД. Предельные возможности легочной вентиляции определялись по показателю максимальной вентиляции лег­ких (МВЛ); при сравнении среднегрупповых значений МВЛ оказалось, что от 1-го к 5-му курсу произошло значительное расширение предель­ных возможностей дыхательного аппарата (А=59%).

Общую динамическую работоспособность человека может харак­теризовать и степень устойчивости организма к смешанной гиперкапнии и гипоксии. С этой целью проводились функциональ­ные пробы с задержкой дыхания. Устойчивость орга­низма человека к смешанной гиперкапнии и гипоксии отражает общее состояния кислородобеспечиваю-щих систем, дает возможность судить о кислородном обеспечении организма и оценивать общий уровень тренированности и адаптированности человека [2, 3, 5, 6]. В нашей работе у всех испытуемых время за­держки дыхания на вдохе (проба Штанге) было выше, чем время задержки дыхания на выдохе (проба Ген-че). От 1-го к 5-му курсу средние значения по первой пробе выросли на 12%, а по второй - на 18%. Таким образом, устойчивость к гиперкапнии и гипоксии в старшей группе была выше, чем у юношей, начинаю­щих обучение в институте физической культуры.

Проведенный анализ деятельности дыхательной системы показал, что у студентов за период обуче­ния существенно прирастают дыхательные объемы и емкости легких, улучшается регуляция дыхания, по­вышаются резервы дыхательного аппарата, значи­тельно прирастает МВЛ, повышается устойчивость к смешанной гиперкапнии и гипоксии, а следователь­но, организм становится более адаптированным к фи­зическим нагрузкам.

На втором этапе в конце учебного года также анализировались показатели физической работоспо­собности, результаты деятельности дыхательного ап­парата и кровообращения у испытуемых двух изучае­мых групп. У студентов 5-го курса сохранялось пре­имущество по всем изучаемым показателям, но бо­лее выраженным оно стало для таких параметров, как ДО, ЧД, МОД, ПЗД_вдох. У студентов 1-го курса в тече­ние изучаемого периода под влиянием физических на­грузок отмечался значительный прирост параметров дыхания, кровообращения, увеличились физическая работоспособность и максимальное потребление кислорода, однако, так же как и на первом этапе ис­следования, сохранялись достоверные отличия от аналогичных показателей у студентов 5-го курса, у которых период воздействия специфических физи­ческих нагрузок был более продолжительным и полу­ченные преимущества в деятельности физиологичес­ких систем (за счет адаптационных перестроек) зак­реплялись и длительное время поддерживались.

Проводился также анализ качественных и коли­чественных преобразований в аппарате дыхания и кровообращения в исходном состоянии и при выполнении велоэргометрической нагрузки. У студентов 5-го курса по сравнению с первокурсниками выявлены определенные качественные и количественные пре­образования в дыхательном аппарате. В процессе си­стематических тренировок дыхание становится более брадипноическим: ЧД снижается до 13±1,3 д.ц./мин, а глубина дыхания возрастает до 900±82 мл. Изме­няется также структура дыхательного цикла, проис­ходит увеличение его длительности и относительное укорочение фазы вдоха. У тренированных юношей увеличивается ЖЕЛ и изменяется ее структура пре­имущественно за счет большего увеличения резерв­ного объема вдоха, чем резервного объема выдоха.

О достигнутых изменениях в системе дыхания можно судить и по некоторым относительным пока­зателям. Так, например, количество выдыхаемого в минуту воздуха на 1 кг массы тела у студентов 1-го курса было в 1,35 раза больше, чем у пятикурсников, т.е. интенсивность вентиляции легких в связи с тре­нированностью снижается, дыхание становится более экономичным, а следовательно, и более адаптиро­ванным.

О большем уровне развития и более совершен­ной регуляции системы дыхания у юношей старшей группы можно судить и по отношению МОД/ЖЕЛ, так называемому вентиляционному индексу (ВИ), харак­теризующему степень использования организмом ЖЕЛ в спокойном состоянии. По нашим данным, ВИ в связи с тренированностью уменьшается с 2,57 до 2,16, что свидетельствует о нарастании функциональ­ных возможностей аппарата внешнего дыхания.

Адаптационные изменения в дыхательной систе­ме еще в большей степени проявляются при приме­нении стандартной велоэргометрической нагрузки. При этом для изучения структуры дыхательной функ­ции и принципов ее регуляции, как и в других работах [4, 9], нами использовался анализ отдельных компо­нентов дыхательного цикла, объемно-временных параметров дыхания, посредством которых регулятор-ные механизмы реализуют адекватный объем легоч­ной вентиляции. В перестройку уровня вентиляции во время работы вовлекаются все объемно-временные компоненты дыхательного цикла с целью установле­ния более эффективной, чем в покое, альвеолярной вентиляции. При этом увеличивались как частота, так и глубина дыхания.

Среднегрупповые показатели кровообращения и дыхания у студентов 1-го и 5-го курсов

Контингент	Дифференц., мышеч. уси­лий, г, ошибка		Ориентация тела в простр., градус, ошибка		Стато-кинетическая устой­чивость, баллы
	ДО нагрузки	после нагрузки	ДО нагрузки	после нагрузки	до нагрузки	после на­грузки
Мужчины, п=7	118 ±2,2	205 ±1,1	18 ±1,1	30 ±1,2	3,3 ±0,25	4,8 ±0,35
Юноши,	200	230	16	11,3	2,9	4,5
п=9	±2,1	±1	±1,7	±0,9	±0,35	±0,3

-

Выявлено, что взрослые гребцы, входящие в основ­ной состав команды, по уровню физической работоспо­собности превосходят юных спортсменов (табл. 1).

Таблица 1.
Показатели работоспособности гребцов-слаломистов при выполнении ступенчатой нагрузки

Контингент	W, Вт	t раб., мин	t ПАНО, мин	ЧСС при ПАНО, уд/мин	ЧСС макс,	ЧСС восстановл., уд/мин
					уд/мин	Г	2'	3'
Мужчины,	300	15	11,8	174	186	156	133	114
п=7	±6	±0,5	±0,35	±1,6	±0,9	±1,1	±1,3	±0,8
Юноши,	240	12,5	8,9	178	195	176	136	120
п=9	±7	±0,46	±0,43	±1,9	±1,2	±1,2	±0,95	±0,7

Более высокая работоспособность у них дости­гается за счет экономизации деятельности сердеч­но-сосудистой системы (ЧСС на пике нагрузки ниже, скорость восстановления выше относительно юно­шей) и преобладании аэробных компонентов энерго­обеспечения нагрузки. Это отражается в более вы­сокой мощности ПАНО. ЧСС при достижении ПАНО у взрослых и юных спортсменов существенно не отли­чается. Нервно-мышечная система взрослых спорт­сменов также характеризуется высоким потенциа­лом, что отражается в большем пороге двигательно­го ответа (М-2) после нагрузки (табл. 2).

Таблица 2.
Изменение возбудимости НМС и скорости двигательных реакций у гребцов-слаломистов до и после выполнения предельной нагрузки на гребном эргометре, М±т

Контингент	Мышечные ответы, мл/амп				Двигательная реакция простая	жц. про-млс	Двиг. реакц. слож­ная, мл с
	до нагрузки		после нагрузки		до нагр.	после нагр.	до нагр.	после нагр.
Мужчины, п=7	2,15 ±1,1	7,0 ±0,9	3,2 ±1,4	9,8 ±0,6	226 ±1,6	229 ±1,1	317 ±0,9	323 ±1,1
Юноши, п=9	2,36 ±1,4	6,4 ±1,4	3,4 ±0,8	7 ±0,5	281 ±1,8	239 ±1,2	301 ±1,3	335 ±1,2

 

Однако КС у мужчин после нагрузки ухудшаются в большей степени, чем у юношей. Ошибка в тесте, ха­рактеризующем тонкую мышечную координацию, пос­ле нагрузки у них увеличивается в 1,7 раза (у юношей в 1,1), ориентация тела ухудшается в 1,7 раза (у юношей - в 1,45 раза), устойчивость позы тела улучшается у спортсменов в равной степени (табл. 3).

Таблица 3.
Изменение показателей ЦНС, характеризующих координационные способности у гребцов-слаломистов до и после выполнения предельной нагрузки на гребном эргометре, М±т

Контингент	Дифференц., мышеч. уси­лий, г, ошибка		Ориентация тела в простр., градус, ошибка		Стато-кинетическая устой­чивость, баллы
	ДО нагрузки	после нагрузки	ДО нагрузки	после нагрузки	до нагрузки	после на­грузки
Мужчины, п=7	118 ±2,2	205 ±1,1	18 ±1,1	30 ±1,2	3,3 ±0,25	4,8 ±0,35
Юноши, п=9	200 ±2,1	230 ±1	16 ±1,7	11,3 ±0,9	2,9 ±0,35	4,5 ±0,3

 

В исходном состоянии и после нагрузки скорость простой двигательной реакции у мужчин существенно превосходит показатели юношей (см. табл. 2). Однако реакция выбора у мужчин перед тестированием более замедленная, чем у юношей, а после нагрузки она ухуд­шается у обеих групп спортсменов в одинаковой сте­пени. Следовательно, взрослые гребцы-слаломисты должны повышать скорость дифференцировочной ре­акции даже в большей степени, чем юные спортсмены.

Обсуждение результатов исследований. Международная биологическая программа для опре­деления физической работоспособности рекоменду­ет использовать тесты с максимальными нагрузками [7]. Как правило, для этого используются ступенча­тые нагрузки с постепенно возрастающей мощностью, вплоть «до отказа» от работы. Это позволяет опре­делить такие важные критерии, как экономичность, эффективность и устойчивость работоспособности, выявить максимальные энергетические возможнос­ти спортсменов. Мнение, что уровень физической ра­ботоспособности свидетельствует только об общей работоспособности, существующей в той или иной степени у каждого человека, и не определяет состо­яния тренированности [1], очевидно, правомерно для значительной части спортсменов.

В то же время установлено, что у высококвали­фицированных спортсменов выполнение предельной неспецифической нагрузки моделирует реакцию организма, свойственную адаптации в условиях со­ревновательной деятельности. Это связано с форми­рованием у высококвалифицированных спортсменов вегетативного компонента динамического стереоти­па, характерного для отдельных видов спортивной специализации [4]. У менее квалифицированных спортсменов подобная нагрузка служит только для определения общей работоспособности, а специфи­ческие особенности адаптации к неспецифической нагрузке не проявляются [2].

Введение дополнительных методов исследова­ния при тестировании физической работоспособно­сти у высококвалифицированных гребцов-слаломи­стов, имеющих важное значение для обеспечения со­ревновательной деятельности, позволило получить объективную информацию об уровне их специаль­ной тренированности. Оценивая физическую рабо­тоспособность взрослых гребцов по энергетическим критериям, можно свидетельствовать, что выполне­ние ими нагрузки высокой мощности достигается благодаря экономной деятельности сердечно-сосу­дистой системы и эффективному характеру энерго­обеспечения с преобладанием аэробных реакций при быстрой скорости восстановительных процес­сов. Относительно невысокий порог мышечного от­вета (М-2) свидетельствует о высокой лабильности НМС взрослых спортсменов. Однако состояние ЦНС у взрослых гребцов имеет неоднозначный ха­рактер. В исходном состоянии уровень тонкой мы­шечной координации и скорость простой двигатель­ной реакции характеризуются высоким уровнем, ориентация тела удовлетворительная, скорость сложной реакции низкая. После окончания нагруз­ки КС взрослых гребцов, связанные с дифференци­ацией мышечных усилий и ориентацией тела в про­странстве, выраженно ухудшаются, скорость слож­ной двигательной реакции практически не изменя­ется после нагрузки и остается на прежнем уровне. Устойчивость позы тела у обеих групп спортсменов после нагрузки существенно улучшается.

Юные гребцы в отличие от взрослых отличаются меньшей физической работоспособностью и невысо­кими резервными возможностями энергетических систем организма. Порог М-ответа (М-2) у юношей достоверно ниже после нагрузки по сравнению со взрослыми спортсменами, что свидетельствует о меньших резервных возможностях НМС. При этом состояние ЦНС у юношей после тестирования в це­лом более высокое.

Таблица 4.
Примерная дозировка нагрузки при выполнении упражнений, направленных на развитие быстроты движений занимающихся

Упражнение	Продолжитель­ность	Число повторений	Интервал отдыха
Упражнения на быстроту двигательной реакции	Мгновенное действие	8-10	10-30 с
Упражнения на быстроту выполнения отдельных движений (бросание, ловля мелких предметов)	От мгновенного до 1-2 с	8-10	10-30 с
Упражнения на быстроту выполнения ряда последователь­ных движений (руками, ногами, туловищем): -     без отягощения массой тела; -     с частичным отягощением массой тела; -     с отягощением массой тела	5-8 с 3-5 5-10	4-6 4-6 2-4	10-30 с 10-30 1-4 мин
Игры, эстафеты, преодоление полосы препятствий	От мгновенного до 10 с	1-10 и бо­лее	Произ­вольный

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что эффективный характер адаптации систем организма, ответственных за энергообеспечение мышечной деятельности, адекватное состояние НМС после выполнения предельной нагрузки у гребцов-слаломистов, и особенно взрослых спортсменов, связан с использованием при подготовке большого объема нагрузок аэробной и анаэробной направлен­ности и работы, повышающей скоростно-силовые возможности. В то же время, учитывая особенности соревновательной деятельности гребцов-слаломис­тов при их подготовке, необходимо регулярное ис­пользование комплекса упражнений, повышающих функциональное состояние ЦНС и, в частности, улуч­шающих КС и скорость сенсомоторных реакций. За­медленная скорость двигательных реакций, особен­но сложной, приводит к ошибкам при прохождении соревновательной дистанции и снижает спортивный результат. Боксеры высокой квалификации при адап­тации к 3-минутной специальной тестирующей нагруз­ке «до отказа» в отличие от гребцов-слаломистов ха­рактеризуются существенным повышением скорос­ти двигательных реакций. До нагрузки скорость про­стой двигательной реакции боксеров в среднем со­ответствует 190±1,5 млск, сложой - 260±1,6 млск, после выполнения теста - соответственно 138±1,7 млск и 230±1,4 млск. По сравнению с бок­серами у гребцов-слаломистов направленность из­менений двигательных реакций, и особенно сложной, свидетельствует об утомлении ЦНС после нагрузки, при этом и скорость сенсомоторных реакций у них более низкая. Следовательно, резервы для повышения функционального состояния ЦНС у гребцов-слало­мистов связаны также с улучшением скорости двига­тельных реакций, особенно при выполнении специ­альных нагрузок с соревновательной интенсивностью.

Для повышения КС необходимо использовать комплексы упражнений различной сложности и интен­сивности, оказывающих разное воздействие на от­дельные анализаторы и ЦНС в целом:

1. Упражнения для развития устойчивости: хож­дение по ограниченной плоскости с поворотами, с по­пытками нарушить равновесие в упражнениях типа «ласточка», сохранение равновесия на одной ноге при сбивающих факторах, «колесо», стойка на голо­ве, хождение на руках и т. д.
2. Упражнения для повышения пространственно-временной ориентации: медленное вращение голо­вой в разные стороны (вправо, влево), продолжи­тельность упражнений - 5-7 мин. Вращательные дви­жения телом с открытыми и закрытыми глазами, по­вороты тела с остановкой и метанием предмета в цель, упражнения на батуте, прыжковая акробатика.
3. Упражнения для развития общей и специаль­ной координации (разнообразные акробатические уп­ражнения: кувырки, перевороты, подъем разгибом, выполнение упражнений, используемых при подготов­ке единоборцев, а также специальные упражнения различной сложности и интенсивности, выполняемые непосредственно в условиях водной среды).

Улучшению быстроты движений и скорости дви­гательных реакций способствует выполнение упраж­нений, связанных с бросанием и ловлей мелких пред­метов, спортивные и подвижные игры, эстафеты. В табл. 4 представлена примерная дозировка упраж­нений для развития скорости двигательных реакций и быстроты движений по В. П. Филину [6].

Выполнение даже предельной нагрузки выяви­ло, что у значительной части гребцов после ее окон­чания повышаются КС, возрастает скорость сенсо-моторных реакций. Поэтому для повышения эф­фективности специальной работы необходимо пе­ред тренировочной и соревновательной деятельно­стью использовать комплекс упражнений в размин­ке, способствующих повышению функционального состояния систем организма, с обязательным применением координационных упражнений и уп­ражнений для повышения быстроты и скорости дви­гательных реакций.

Выводы

1. Использование ступенчатой нагрузки «до отказа» от работы на гребном эргометре у высококвалифицированных гребцов-слаломистов с применением комплекса методов исследования характеризует состояние систем организма, обеспечивающих энер- гообеспечение мышечной деятельности, ЦНС и НМС позволяет получить объективную ин­формацию об уровне тренированности спортсменов. Это подтверждает целесообразность использования данного теста для определения подготовленности гребцов-слаломистов высокой квалификации.
2. Проведенное тестирование выявило, что взрослые и юные высококвалифицированные спорт­смены характеризуются различным уровнем физичес­кой работоспособности, напряженностью систем организма при адаптации к предельной нагрузке, и состоянием НМС и ЦНС. В связи с этим для повыше­ния эффективности подготовки у этих групп спортсме­нов целесообразно использовать индивидуальные программы подготовки.
3. С учетом многокомпонентного характера со­ревновательной деятельности в гребном слаломе тренировка спортсменов должна иметь комплексный характер и способствовать повышению физической работоспособности и максимальных аэробных и ана­эробных возможностей, экономичности и эффектив­ности адаптивных реакций, улучшению состояния НМС, КС и скорости сенсомоторных реакций, а так­же совершенствованию межсистемной регуляции в деятельности двигательных и вегетативных функций, особенно в высокоинтенсивных нагрузках.

 Литература

1. Дембо А. Г Врачебный контроль в спорте /А. Г. Дембо. - М.: Меди­цина, 1988. - 288 с.
2. Квашук П. В. Новый метод контроля для оценки подготовленности гребцов: сб. науч. тр. ВНИИФКа за 2001 г. /П. В. Квашук, А.Н. Корже-невский. - М.: ВНИИФК, 2002. - С. 173-176.
3. Конькова А. Ф. Физико-химические закономерности адаптации орга­низма к экстремальным воздействиям /А. Ф. Конькова, И. А. Магай, В Ф. Соколова и др. //Известия академии наук. Серия биологическая. -1987. - № 1.
4. Корженевский А. Н. Анализ результатов неспецифических проб и тес­тов у представителей разных спортивных специализаций /А. Н. Корже­невский, Р Е. Мотылянская, А. М. Невмянов, Р. Е. Мотылянская, А.М Невмянов //Теория и праетика физ. культуры. - 1981. - №11. - С. 21-24
5. Спортивная медицина /под ред. Г. М. Куколевского. - М.: Медгиз 1961. - 442с.
6. Филин В. П. Теория и методика юношеского спорта: учеб. пособие для ИФК и ТФК /В. П. Филин. - М.: Физ^лыпура и спорт, 1987.
7. Seliger VPhysiol. Fitness. - Praha, 1933.