Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические основы силовой подготовки бегунов на длинные дистанции с целью повышения экономичности бега .11
1.1 Понятие экономичности бега 11
1.2 Факторы, определяющие экономичность бега 15
1.3 Факторы, лежащие в основе высокой экономичности бега стайеров из Восточной Африки 23
1.4 Силовая подготовка в системе средств тренировки экономичности
бега .28
Заключение по главе 1 38
Глава 2 Методологическое обеспечение исследования .40
2.1 Организация исследования 40
2.2 Методы исследования 43
Глава 3 Результаты предварительного эксперимента .49
3.1 Результаты тестирования функциональной подготовленности бегунов 49
3.2 Результаты анализа нагрузок 53
Заключение по главе 3 58
Глава 4 Экспериментальное обоснование методики силовой подготовки высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции 60
4.1 Методика силовой подготовки высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции 60
4.2 Результаты экспериментальной проверки методики силовой подготовки высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции .76
Заключение по главе 4 85
Глава 5 обсуждение результатов исследования з
5.1 Обсуждение результатов предварительного эксперимента 88
5.2 Обсуждение результатов основного эксперимента 95 Заключение 101
Выводы 102
Практические рекомендации 105
Перечень сокращений и условных обозначений 112
Библиографический список
- Факторы, определяющие экономичность бега
- Методы исследования
- Результаты тестирования функциональной подготовленности бегунов
- Результаты экспериментальной проверки методики силовой подготовки высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции
Факторы, определяющие экономичность бега
В беге на длинные дистанции основными показателями специальной работоспособности являются максимальное потребление кислорода (МПК), скорость бега на уровне порога анаэробного обмена (ПАНО) и экономичность бега [114; 116; 134; 191]. Из данных показателей функциональной подготовленности спортсменов наименее изучена экономичность бега [35; 115; 150], несмотря на то, что, по мнению ряда исследователей, у бегунов на длинные дистанции на этапе высшего спортивного мастерства она оказывает более сильное влияние на спортивный результат, чем МПК [25; 32; 54; 58; 88; 163; 172; 191; 196]. Одной из причин доминирования в беге на длинные дистанции бегунов из Восточной Африки, по мнению ряда авторов [25; 26; 120; 126; 148; 150; 168; 212], также является высокая экономичность бега. Кроме того, в отличие от максимальной аэробной мощности, экономичность бега продолжает улучшаться у спортсменов высокой квалификации, имеющих большой стаж занятий избранным видом спорта [59; 113].
Экономичность бега выражает энергетическую потребность организма спортсмена при беге с заданной скоростью. Она определяется посредством измерения потребления кислорода или коэффициента дыхательного обмена на скорости ниже ПАНО. При этом с учётом массы тела на одной и той же скорости разным бегунам требуется разное количество кислорода и, следовательно, разное количество энергии [86]. Чем оно меньше, тем экономичнее бегун. Впервые предположение о разных кислородных потребностях спортсменов при беге с одинаковой скоростью было высказано Д. Б. Диллом (D. B. Dill) в 1930 г [см. 124]. До начала 1970-х годов данный феномен оставался малоизученным [112], хотя его влияние на специальную работоспособность бегунов на длинные дистанции признавалось специалистами: «Дело … не в том, сколько требуется кислорода, а в том, как рационально он расходуется [19, c. 71]» (Р. Е. Мотылянская); «Нужно … не только определять максимальное потребление кислорода, но и эффективность этого потребления [19, c. 71]» (А. В. Коробов). В написанных в 1980-е годы обзорах [29; 61; 145] был обобщён весь опыт исследовательской работы по данной теме. Однако, по замечанию К. Майбурф (K. Myburgh), «в них содержалось больше вопросов, чем ответов [151, с. 154]». Недостаточность знаний по теме, с одной стороны, и приход к лидерству в мировом беге на длинные дистанциями высокоэкономичных бегунов из Восточной Африки, с другой [25], вызвали повышение исследовательского интереса к экономичности бега.
К настоящему времени получены ответы на многие вопросы, связанные с экономичностью бега. Например, разработана методика измерения экономичности бега [111; 192]; установлены особенности экономичности у бегунов разной специализации [18; 33; 129; 166; 189]; исследуются основные факторы, влияющие на экономичность бега: биомеханические [45; 93; 103; 154; 188; 214], антропометрические [31; 42; 47; 86; 176], физиологические и биохимические [60; 102; 105; 108; 109; 146; 171; 183]. Большинство исследований экономичности бега проводилось в форме сравнительных экспериментов [136; 183; 185; 187], что по мнению ряда исследователей является недостатком научно-исследовательской работы в данной области [115]. Лонгитюдные наблюдения экономичности немногочисленны, [59; 116], но их результаты оказали большое влияние на развитие научных представлений об экономичности бега [150]. Экономичность представляет наибольший интерес при исследовании представителей высшего спортивного мастерства [54], специализирующихся в беге на длинные дистанции [202; 157]. Установлено, что у бегунов на длинные дистанции низкого уровня подготовленности результаты почти полностью определяются МПК. На среднем уровне МПК и экономичность бега с одинаковой силой влияют на спортивный результат. У высококвалифицированных бегунов связь экономичности и спортивного результата наиболее сильна [2; 7; 54; 88]. По утверждению Т. Андерсена (T. Anderson), в беговых дисциплинах лёгкой атлетики, связанных с проявлением выносливости, «на высоком соревновательном уровне существует тенденция отсеивания спортсменов, у которых отсутствуют наследственные либо приобретённые качества, способствующие экономичности бега [29, c. 87]».
Однако не во всех условиях организации исследования экономичность бега предопределяет спортивный результат [174; 202; 215]. Например, С. Грант с коллегами (S. Grant et al.) в исследовании с участием высококвалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции не выявили корреляции ни МПК, ни экономичности бега с результатами контрольного забега на 3 км [201]. К. Р. Уильямс и П. Р. Каванаф (K. R. Williams & P. R. Cavanough) в исследовании с участием бегунов на 10 000 м также пришли к выводу, что экономичность не предопределяет спортивный результат [215]. Подобные случаи обусловливают необходимость уточнения методических аспектов исследования экономичности бега. Дискуссии вызывает скорость, наиболее подходящая для тестирования экономичности бега [61]. Традиционно экономичность бега тестируют на скорости 16.1 км/ч (= 10 миль/ч или 268 м/мин). Это обусловлено тем, что данная скорость использовалась в ранних исследованиях [54; 82]. Кроме того, она часто применяется в тренировочном процессе подготовленных бегунов на длинные дистанции [43; 69; 87; 95; 119]. Однако не для всех испытуемых данная скорость одинаково комфортна. Например, при тестировании юных спортсменов и людей, не занимающихся спортом, применяется скорость 12 – 14 км/ч [32; 52; 116]. Для оценки экономичности бегунов на средние дистанции наоборот адекватнее использовать более высокие, близкие к соревновательным, скорости ( 19 км/ч) [18; 61]. Важно при этом производить тестирование на плато, длительность удержания которого должна быть не менее 3 минут [113]. На соревновательной скорости экономичность бега, как правило, не тестируют, так как после превышения скорости ПАНО резко увеличивается кислородная стоимость работы и затрудняется выход на плато [111; 202].
Методы исследования
Основной целью тестирования функциональной подготовленности спортсменов было определение МПК и экономичности бега. Необходимо заметить, что некоторые исследователи сомневаются в точности оценки аэробной работоспособности при помощи данных параметров [87]. Однако инвазивные процедуры для измерения, например, сердечного выброса, типа мышечных волокон, мышечного кровотока, митохондриальной и капиллярной плотности в рамках физиологического контроля высококвалифицированных спортсменов не применяются [113]. В целом, все выборки настоящего исследования достаточно обоснованные, благодаря чему его эмпирические данные обладают репрезентативностью. Информация о возрасте, квалификации и специализации испытуемых была получена на основании устного опроса. Инструментальные методы. Тестирование функциональной подготовленности проводилось на тредбане Woodway pps 55 (Woodway, США). Для сбора и анализа выдыхаемых газов использовалась система кардиореспираторной нагрузочной диагностики Metalyzer 3 (Cortex Biophysic, GmbH, Лейпциг, Германия). Состав выдыхаемого воздуха анализировался при каждом выдохе, и каждые 30 сек. вычислялось его среднее значение. Время реакции анализаторов кислорода и СО2 менее 120 мс. Диапазон вентиляции газоанализатора от 0 до 300 л / мин. Время запаздывания газоанализатора (необходимое для прохождения воздуха через газозабор до непосредственного анализа) – 500 мс. Это время задержки измеряется автоматически и было включено в расчеты во время калибровки в соответствии с рекомендациями производителя. Перед каждым тестом проводилась калибровка системы анализа O2 с использованием газовой смеси, парциальная концентрация O2 в которой составляла 20.9 %, и газовой смеси с установленной концентрацией СO2 (5%) (инструкция по эксплуатации Metalyzer 3). Датчик турбинного потока Metalyzer 3 калибровали трёхлитровым шприцем (Сеатл). ЧСС измерялась при помощи персонального монитора (Polar RS800, Polar Electro OY, Кемпеле, Финляндия). Концентрация лактата в крови анализировалась лактометром Akkutrend Plus (Германия).
За два дня до тестирования испытуемых попросили снизить нагрузку до 60 мин бега в темпе, который бы позволял им свободно разговаривать. Их также попросили накануне тестирования отказаться от кофеинсодержащих продуктов. Тестирование продолжалось 2 дня. В первый день была проведена антропометрия и тест со ступенчато возрастающей нагрузкой на тредбане. Во второй день был проведён тест по оценке экономичности бега. У каждого испытуемого были измерены масса тела и длина тела. В протокол были занесены возраст, квалификация, спортивный результат, длина тела и масса тела участников исследования. Для оценки функциональной подготовленности спортсменов применялся тест со ступенчато возрастающей нагрузкой на тредбане. Выполнению теста предшествовал инструктаж испытуемых и стандартная пятиминутная разминка. Начальная скорость движения тредбана составляла 2.68 м/с. Каждую минуту её увеличивали на 0.22 м/с. После достижения 4.47 м/с скорость оставалась постоянной, а увеличивался угол наклона дорожки на 2 % каждую минуту до момента отказа испытуемого от продолжения работы. Тест считался выполненным, если были соблюдены три условия: 1) выход потребления кислорода на плато (т. е. увеличение не более чем на 2 мл/кг/мин на заключительной ступени теста) либо его небольшое снижение; 2) превышение коэффициентом дыхательного обмена значения 1.10; 3) частота сердечных сокращений в районе 10 % от максимальной для данной группы испытуемых. Вентиляционный порог у каждого испытуемого определялся на основании зрительной инспекции графика изменения концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе. В предварительном эксперименте в течение 30 с после завершения теста осуществлялся забор крови из пальца для анализа концентрации лактата.
Для измерения экономичности бега применялся тест продолжительностью 10 мин. В предварительном эксперименте была установлена одинаковая для всех испытуемых скорость 4.4 м/с. В основном эксперименте была установлена индивидуальная для всех испытуемых скорость 80 % скорости МПК (vМПК). Состав выдыхаемых газов анализировался в течение заключительных 4 мин работы при помощи того же комплекта оборудования, что и в тесте со ступенчато возрастающей нагрузкой. Вычислялось среднее потребление кислорода в течение 4 заключительных минут теста. В основном эксперименте также регистрировались частота сердечных сокращений (ЧСС), коэффициент дыхательного обмена (RER) и минутная вентиляция (VE) при беге с установленной скоростью. Потребление кислорода у каждого спортсмена при беге со скоростью 80 % vМПК (в мл/кг/мин) делилось на его скорость (в км/мин).
Результаты тестирования функциональной подготовленности бегунов
В средствах силовой подготовки также были выявлены существенные различия. В группе I достоверно больше применялось силовых упражнений с внешним отягощением (соответственно, 13 ч 25 мин ± 4 ч 12 мин и 30 мин ± 25 мин; p 0,05), а именно упражнений на тренажёрах, упражнений со штангой весом 30 – 40 кг, упражнений с гирей, метания набивных мячей и камней. Продолжительность каждого тренировочного занятия силовой направленности в группе I составляла 10 – 50 мин.
Объём средств скоростно-силовой подготовки (прыжков, специальных беговых упражнений, бега в гору) примерно одинаков в обеих группах. Прямого упоминания бега по сильнопересечённой местности в тренировочных дневниках спортсменов не содержится. Однако проведение тренировочных сборов в г. Кисловодске предполагает применение данного средства специальной силовой подготовки. Учитывая отсутствие достоверных различий в продолжительности тренировочных сборов, можно предположить, что объём данного средства подготовки не различается между группами бегунов. В целом, в группе I средства силовой подготовки более разнообразные, чем в группе II. Бегунами группы I также выполнялось больше работы над техникой бега. Это следует из различий в объёме бега на ритм (p 0,05). Данный фактор, возможно, также оказывал положительное влияние на экономичность бега представителей группы I.
В результате анализа структур тренировочных нагрузок бегунов группы I и группы II достоверные различия между ними были выявлены только по нагрузкам силовой направленности. В группе I достоверно больше, чем в группе II был объём тренировочных занятий силовой направленности и объём силовых упражнений с отягощением. обработка результатов предварительных исследований позволила выявить отсутствие зависимости спортивного результата у высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции от МПК (r = 0,01; p 0,05). Напротив была установлена достоверная зависимость их спортивного результата от экономичности бега (r = 0,62; p 0,05) и уровня развития специальной силы (r = 0,76; p 0,01). Результат 10-кратного прыжка с ноги на ногу характеризовался сильной положительной взаимосвязью с показателем экономичности бега (r = 0,78; p 0,01).
Анализ основных показателей физической и функциональной подготовленности бегунов на длинные дистанции позволил выделить группы спортсменов, имеющих существенные различия по структурам функциональной подготовленности. Представители группы I имели более низкие показатели максимальной аэробной производительности организма (соответственно, 71,1 мл/кг/мин ± 2,29 мл/кг/мин и 77,3 мл/кг/мин ± 1,94 мл/кг/мин; p 0,01), более высокие показатели экономичности бега (соответственно, 46,7 мл/кг/мин ± 7,03 мл/кг/мин и 51,93 мл/кг/мин ± 6,04 мл/кг/мин) и длины 10-кратного прыжка с ноги на ногу (соответственно, 28,86 м ± 0,53 м и 27,99 м ± 0,41 м; p 0,05) по сравнению с бегунами группы
В распределении общего объёма бега по зонам интенсивности между бегунами двух групп были установлены различия, свидетельствующие о более высокой общей интенсивности нагрузки у представителей группы II. Между группами были выявлены различия по объёму бега в компенсаторном режиме и достоверные различия по объёму бега в смешанном режиме (p 0,05). Бег в компенсаторном режиме составил 17,8 % от общего объёма бега в группе I и 13,2 % от общего объёма бега в группе II. Бег в смешанном режиме составил 12,2 % в группе I и 21,9 % в группе II. Также у бегунов группы II был выявлен достоверно больший объём соревновательной нагрузки (p 0,05) по сравнению с бегунами группы I. Достоверных различий между группами по количеству дней, ежегодно проводимых в среднегорье, выявлено не было (p 0,05). Число тренировочных занятий силовой направленности в экспериментальной группе равнялось 53 ± 29,7, а в контрольной группе – 15,7 ± 2,1 (p 0,05). От общего числа тренировочных занятий это составило 13,0 % в экспериментальной группе и 3,5 % в контрольной группе. У бегунов группы I нагрузки силовой направленности применилась круглогодично за исключением этапа специальной подготовки к главному старту (объём бега 700 км в месяц). У бегунов группы II основной объём тренировочных занятий силовой направленности проводился на начальных этапах подготовительного периода. В группе I достоверно больше применялось средств силовой подготовки с отягощением (соответственно, 13 ч 25 мин ± 4 ч 12 мин и 30 мин ± 25 мин; p 0,05). По объёму средств скоростно-силовой подготовки (прыжковых упражнений, специальных беговых упражнений, бега в гору) различий между группами выявлено не было.
Результаты экспериментальной проверки методики силовой подготовки высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции
В таблице 7 представлены результаты выполнения участниками исследования максимального теста со ступенчато возрастающей нагрузкой. По итогам педагогического эксперимента vМПК достоверно улучшилось (p 0,05) в экспериментальной группе (соответственно, 19,5 ± 1,0 км/ч и 20,0 ± 0,8 км/ч) и не изменилось в контрольной группе (соответственно, 19,3 ± 1,0 и 19,8 ± 1,2; p 0,05). Также была выявлена тенденция улучшения vПАНО в экспериментальной группе (соответственно, 18,7 ± 1,4 км/ч и 18,3 ± 1,6 км/ч), но различия между исходным и конечным значениями данного показателя в ней недостоверны (p 0,05). Также они недостоверны в контрольной группе (p 0,05). МПК, ПАНО (% МПК) и ЧССmax по итогам педагогического эксперимента не изменились ни в одной из групп (p 0,05; таблица 10).
В таблице 8 представлены показатели функциональной подготовленности участников исследования для бега со скоростью 80 % VМПК. Посредством данного теста после завершения педагогического эксперимента на основании показателей ПК (p 0,05) и ЧСС (p 0,01) между группами были установлены достоверные различия по экономичности бега. В экспериментальной группе во время бега со скоростью 80 % vМПК достоверно уменьшились ПК (со 196,4 ± 5,5 мл/кг/км до 188,4 ± 6,3 мл/кг/км; p 0,05) и ЧСС (со 156 ± 8 уд/мин до 150 ± 7 уд/мин; p 0,01). Также в экспериментальной группе наблюдалась тенденция уменьшения минутной вентиляции (VE) (c 98,1 ± 11,2 л/мин до 94,0 ± 13,7 л/мин), но различия между исходными и конечными значениями данного показателя в ней не достоверны (p 0,05). Ни по одному из указанных показателей не произошло изменений в контрольной группе (p 0,05). Коэффициент дыхательного обмена (RER) не изменился ни в одной из групп (p 0,05; таблица 10).
В таблице 9 представлены масса тела и показатели силовой подготовленности участников исследования до начала педагогического эксперимента и по его окончании. Масса тела после завершения педагогического эксперимента не изменилась (p 0,05) как у представителей экспериментальной группы (соответственно, 66,4 ± 4,8 кг и 66,1 ± 3,7 кг), так и у представителей контрольной группы (соответственно, 65,0 ± 8,4 кг и 65,2 ± 6,2 кг). При этом между группами возникли достоверные различия по максимальной силе (p 0,01), и уровню развития скоростно-силовых качеств (p 0,01). У спортсменов экспериментальной группы повысилась максимальная сила, о чём свидетельствует достоверное улучшение результатов 1ПМ в полуприседе (соответственно, 185 ± 27 кг и 201 ± 16 кг; p 0,05) и подъёме на носки (соответственно, 189 ± 17 кг и 205 ± 21 кг; p 0,05). В контрольной группе показатели максимальной силы по итогам педагогического эксперимента не изменились (p 0,05). Высота прыжка вверх, проводившегося для контроля максимальной мощности, достоверно увеличилась в экспериментальной группе (соответственно, 0,273 ± 0,06 м и 0,285 ± 0,03 м; p 0,01) и не изменилась в контрольной группе (p 0,05). Результат 10-кратного прыжка с ноги на ногу, применявшегося для контроля скоростно-силовых качеств, в экспериментальной группе улучшился с 28,05 ± 0,63 м до 29,19 ± 0,15 м (p 0,01). В контрольной группе по итогам педагогического эксперимента результат 10-кратного прыжка с ноги на ногу не изменился (p 0,05; таблица 10).
Динамика результата 10-кратного прыжка с ноги на ногу в экспериментальной и контрольной группах в период проведения эксперимента представлена на рисунке 6. Через 2 месяца после начала эксперимента в экспериментальной группе наблюдалась тенденция улучшения результата 10-кратного прыжка с ноги на ногу (p 0,05; рисунок 6). Рисунок 6 – Динамика результата в 10-кратном прыжке с ноги на ногу в экспериментальной и контрольной группах в течение педагогического эксперимента
В этот период в экспериментальной группе силовая подготовка была представлена комплексами силовых упражнений с субмаксимальным отягощением. В контрольной группе через 2 месяца после начала эксперимента величина 10-кратного прыжка с ноги на ногу достоверно улучшилась (p 0,05). В этот период в ней применялись комплексы прыжковых упражнений в объёме 2 тренировочных занятия в неделю. В период со 2 по 3 месяц в экспериментальной группе наблюдалась тенденция улучшения результата 10-кратного прыжка с ноги на ногу (p 0,05). Через 4 месяца после начала эксперимента в экспериментальной группе величина 10-кратного прыжка с ноги достоверно улучшилась по сравнению с показателем 3 месяца после начала эксперимента (p 0,05). В течение 3 и 4 месяцев в экспериментальной группе применялись тренировочные нагрузки скоростно-силовой направленности. В контрольной группе достоверных изменений в величине 10-кратного прыжка с ноги на ногу не произошло ни в течение 3 месяца педагогического эксперимента (p 0,05), ни в течение 4 месяца педагогического эксперимента (p 0,05). В этот период в контрольной группе применялись скоростно-силовые упражнения, объём которых был снижен по сравнению первой половиной педагогического эксперимента на 50 %.
Период применения развивающих нагрузок скоростно-силовой направленности (2 тренировочных занятия в неделю) в обеих группах составлял 2 месяца. При этом в эксперимемнтальной группе они позволили добиться улучшения результата в 10-кратном прыжке с ноги на ногу на 4,06 %, а в контрольной группе – на 1,08 %.
Применение экспериментальной методики силовой подготовки на специально-подготовительном этапе годичного цикла позволило добиться достоверного повышения спортивного результата у высококвалифицированных бегунов на длинные дистанции благодаря увеличению скорости бега на уровне МПК, повышению экономичности бега и уровня развития специальных силовых качеств (рисунок 7).