Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема функциональной подготовленности в спорте (обзор литературы) 22
1.1. Понятие функциональной подготовленности спортсменов 22
1.2. Структура функциональной подготовленности спортсменов ". 25
1.3. Факторы, обусловливающие функциональную подготовленность спортсменов 31
1.4. Механизмы повышения функциональных возможностей организма человека 35
1.5. Функциональная специализация организма спортсменов 46
1.6. Эргогенические средства повышения функциональных возможностей организма 64
1.7. Заключение 72
Глава 2. Организация и методы исследования 82
2.1. Организация исследования 82
2.2. Методы исследования 87
Глава 3. Характеристика функциональной мощности спортсменов различной специализации и уровня спортивного мастерства 99
3.1. Особенности функциональной мощности спортсменов на разных этапах многолетней спортивной тренировки 99
3.2. Особенности функциональной мощности у спортсменов с различной спецификой привычной мышечной деятельности 106
Глава 4. Характеристика функциональной мобилизации у спортсменов различной специализации на разных этапах многолетней мышечной тренировки 115
4.1. Функциональная мобилизация организма спортсменов на разных этапах многолетней адаптации к мышечной деятельности 116
4.2. Особенности функциональной мобилизации у спортсменов разных специализаций 124
Глава 5. Особенности функциональной экономизации у спортсменов разного уровня адаптированности к специфической мышечной деятельности 137
5.1. Квалификационные особенности функциональной экономизации у спортсменов 141
5.2. Функциональная экономизация организма у спортсменов различной спортивной специализации 154
Глава 6. Особенности функциональной устойчивости организма человека с различной степенью адаптированности к специфической спортивной деятельности . 170
6.1. Динамика показателей функциональной устойчивости у спортсменов, находящихся на разных этапах многолетней тренировки 177
6.2. Специфические особенности функциональной устойчивости у спортсменов с различным характером двигательных актов 187
Глава 7. Значение различных функциональных свойств в проявлении физической работоспособности человека в процессе многолетней адаптации к специфической мышечной деятельности 199
7.1. Роль различных функциональных свойств, обусловливающих физическую работоспособность спортсменов на разных этапах многолетней подготовки 201
7.2. Физиологические факторы, определяющие физическую работоспособность спортсменов различной специализации 209
Глава 8. Оптимизация функциональной подготовленности организма посредством направленных воздействий на дыхательную систему 224
8.1. Влияние тренировки с дополнительным эластическим сопротивлением дыханию на функциональные характеристики подготовленности спортсменов 226
8.1.1 Изменение показателей функциональной мощности в результате тренировки с дополнительным эластическим сопротивлением дыханию 230
8.1.2. Изменение показателей функциональной мобилизации в результате тренировки с дополнительным эластическим сопротивлением дыханию 234
8.1.3. Изменение показателей функциональной экономизации в результате тренировки с дополнительным эластическим сопротивлением дыханию 239
8.1.4. Динамика показателей качественных характеристик функциональной подготовленности спортсменов и их взаимосвязей в результате тренировки с увеличенным эластическим сопротивлением дыханию 245
8.2. Влияние тренировки с дополнительным аэродинамическим сопротивлением дыханию на функциональные характеристики подготовленности спортсменов 255
8.2.1. Изменение показателей функциональной мощности в результате тренировки с увеличенным аэродинамическим сопротивлением дыханию 257
8.2.2. Изменение показателей функциональной мобилизации в результате тренировки с увеличенным аэродинамическим сопротивлением дыханию 259
8.2.3. Изменение показателей функциональной экономизации в результате тренировки с увеличенным аэродинамическим сопротивлением дыханию 263
8.2.4. Динамика показателей качественных характеристик функциональной подготовленности спортсменов и их взаимосвязей в результате тренировки с резистивнореспираторными нагрузками 270
8.3. Влияние тренировки с дыханием через дополнительное «мертвое» пространство на функциональную устойчивость организма 279
8.4. Эффекты применения направленных воздействий на дыхательную систему в тренировке спортсменов 287
Заключение 293
Выводы 316
Практические рекомендации 321
Список использованной литературы 323
Приложение 370
- Механизмы повышения функциональных возможностей организма человека
- Особенности функциональной мобилизации у спортсменов разных специализаций
- Роль различных функциональных свойств, обусловливающих физическую работоспособность спортсменов на разных этапах многолетней подготовки
- Динамика показателей качественных характеристик функциональной подготовленности спортсменов и их взаимосвязей в результате тренировки с резистивнореспираторными нагрузками
Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема оптимизации функционального состояния организма человека в условиях напряженной мышечной деятельности продолжает оставаться ведущей проблемой не только медицины вообще, но и физиологии в частности (Солопов И.Н., 2001; Айвазова З.Н., 2007).
Особую актуальность эта проблема приобретает в аспекте оценки функциональных возможностей организма спортсменов в процессе адаптации к специфической мышечной деятельности, когда спортивная тренировка должна быть направлена на повышение функциональных резервов, их готовности к мобилизации и увеличение работоспособности (Кудашова Л.Р., 2000; Шамардин А.И., 2000; Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003).
В этой связи закономерное развитие получило представление о функциональной подготовленности организма спортсменов, которая рассматривается как базовое, многокомпонентное свойство организма, сущностью которого является уровень совершенства физиологических механизмов и их готовность в нужный момент обеспечить проявления всех необходимых для специфической деятельности качеств, прямо или косвенно обусловливающее физическую работоспособность (Мищенко В.С., 1990; Солопов И.Н., 2007). При этом структура функциональной подготовленности и наличие всех ее компонентов (информационно-эмоционального, регуляторного, психического, энергетического и двигательного) являются обязательными для всех видов деятельности. Однако роль, значение тех или иных компонентов, совершенство регуляторных механизмов, уровень развития функциональных свойств и характеристик, а также их сочетание и взаимообусловленность могут быть весьма специфичными для каждого конкретного вида деятельности и различными на отдельных этапах адаптации к ней (Солопов И.Н., 2007).
Известно, что совершенство физиологических механизмов, лежащих в основе функциональных возможностей организма в большой мере определяется такими показателями как мощность, подвижность, мобилизация, экономичность и устойчивость. При этом, выступая как качественные характеристики функционирования физиологических систем, именно они наиболее полно и адекватно отражают уровень физической работоспособности, являющейся интегративным показателем функциональной подготовленности спортсмена.
Учитывая, что спортивная деятельность сегодня характеризуется предельными величинами объемов и интенсивности тренирующих нагрузок, дальнейший рост которых лимитируется физиологическими возможностями организма человека (Шамардин А.И., 2000; Бальсевич В.К., 2001; Солопов И.Н., 2007), особую актуальность приобретает задача повышения эффективности подготовки человека к напряженной специфической деятельности, решение которой позволит существенно расширить диапазон его адаптационных перестроек. Поскольку систематические физические нагрузки являются целенаправленным воздействием на организм, способствующим закреплению в функциональных системах изменений, характеризующих адаптогенный эффект и обусловливающих направленную тренировку устойчивости организма к различным экстремальным воздействиям, а также повышающих физическую работоспособность (Вазин А.Н. и др., 1978; Судаков К.В., 1984), именно использование эргогенических средств может помочь решению поставленной задачи. При этом эффективность адаптации может быть значительно повышена за счет использования дополнительных функциональных нагрузок на организм в целом или на его отдельные физиологические системы, в частности дыхательную (тренировка в условиях среднегорья при «гипоксической гипоксии», повышенное сопротивление дыханию, дыхание через дополнительное «мертвое» пространство, произвольная гиповентиляция и др.) Использование дополнительных эргогенических средств в настоящее время становится необходимым элементом современных технологий тренировочного процесса в спорте (Куч-кин С.Н., 1986, 1991; Платонов В.Н., 1997; Солопов И.Н., 1998, 2004, 2007; Олейников В.Д., 2000; Шамардин А.И., 2000), поскольку обеспечивает интенсификацию процесссов адаптации к факторам тренировочного воздействия. При этом удается избежать критических степеней напряжения в состоянии опорно-двигательного аппарата и в работе регуляторных механизмов.
Вместе с тем, целый ряд вопросов, касающихся важнейших закономерностей совершенствования физиологических механизмов, обусловливающих высокий уровень функциональных возможностей, и особенно физиологических свойств функционирования организма человека остаются малоизученными или совсем вне поля зрения исследователей. Анализ доступной литературы показал, что выше обозначенные сведения в публикациях представлены фрагментарно или совсем отсутствуют.
Таким образом, изучение закономерностей совершенствования физиологических механизмов повышения функциональных возможностей организма человека, особенностей их качественных характеристик, таких как функциональная мощность, мобилизация, экономизация и устойчивость во взаимосвязи с такими индивидуально-типологическими особенностями как уровень адаптированности к физическим нагрузкам, специфика привычной мышечной деятельности и их динамика при целенаправленном использовании эргогенических средств в процессе специальной подготовки является актуальной проблемой, решение которой позволит получить сведения, необходимые при определении направлений и путей повышения функциональных возможностей организма человека, выборе средств, методов и режимов тренирующих воздействий, рационализации и повышения эффективности процесса специальной подготовки к экстремальной профессиональной и спортивной деятельности, разработки системы адекватного контроля и оценки функциональной подготовленности организма человека. Знание закономерностей совершенствования физиологических механизмов высокой физической работоспособности и их функциональных особенностей в процессе адаптации к специфической мышечной деятельности, должно явиться основой для подбора адекватных эргогенических средств целенаправленного воздействия на организм, используемых на фоне привычных физических нагрузок и выступающих как дополнительные адаптогенные факторы.
Цель исследования: изучить физиологические механизмы, специфические особенности развития физиологических характеристик и свойств функциональных возможностей организма человека в зависимости от характера привычной мышечной деятельности на разных этапах многолетней адаптации к физическим нагрузкам и динамику при целенаправленном их повышении посредством дополнительных эргогенических средств.
В соответствии с поставленной целью предусматривалось решение следующих задач:
1. Изучить регуляторные механизмы, уровень и динамику физиологических характеристик и свойств, определяющих функциональные возможности организма человека на различных этапах многолетней адаптации к физическим нагрузкам.
2. Выяснить закономерности развития функциональных параметров и свойств, а также их специфические особенности у людей в связи с различным характером привычной мышечной деятельности.
3. Установить характер функциональных взаимоотношений в организации эффекторного обеспечения на фоне физических нагрузок предельной мощности и в процессе восстановительного периода у людей различным уровнем физической подготовленности.
4. Определить роль различных свойств и характеристик функционирования организма спортсменов в обеспечении физической работоспособности и структуру их взаимодействия у людей с разными видами привычных двигательных актов, находящихся на различных этапах многолетней адаптации к мышечной деятельности.
5. Провести системную оценку оптимальности адаптивного процесса к мышечной деятельности и функциональных возможностей организма спортсменов в условиях использования дополнительных эргогенических средств.
Научная новизна. Результаты исследования обосновывают новое и перспективное направление физиологии: возможность использования естественной спортивной модели адаптивного процесса, позволяющей через порядок включения отдельных регуляций изучать особенности общих механизмов, оптимизирующих гомеостатическую деятельность организма человека. При этом доказана целесообразность и высокая эффективность целенаправленного использования эргогеничских средств широкого спектра действия на организм с целью повышения его функциональных возможностей и оптимизации структуры функциональной подготовленности спортсменов.
Получены новые сведения о закономерностях развития и проявлений функциональных характеристик и свойств у людей с различным характером привычной мышечной деятельности, находящихся на разных этапах многолетнего процесса адаптации к физическим нагрузкам, а также в разные фазы выполнения физической нагрузки и в периоде восстановления.
Теоретически обосновано и практически доказано, что мышечные нагрузки разной мощности на этапах их выполнения и восстановления сопровождаются включением характерного набора физиологических механизмов, что проявляется различной степенью мобилизации функциональных свойств организма спортсменов.
Впервые установлены особенности характера взаимосвязи и взаимообусловленности различных функциональных характеристик и свойств, а также их взаимоотношений с физической работоспособностью, напряжением в работе регуляторных механизмов и физиологической «стоимостью» адаптации. При этом сформулировано представление о качественных характеристиках функциональной подготовленности организма человека к специфической спортивной деятельности.
В процессе исследований показана положительная динамика функциональных характеристик и свойств при целенаправленном использовании дыхания с увеличенным аэродинамическим и эластическим сопротивлением, дыхания в условиях умеренной гипоксии и гиперкапнии на фоне выполнения тренировочных мышечных нагрузок.
Полученные данные дополняют представление о функциональных резервах организма человека, расширяют теоретические сведения о структуре его функциональной подготовленности, закономерностях развития адаптированности и повышения функциональных возможностей организма человека на различных этапах многолетней адаптации к мышечной деятельности лиц с характерной структурой привычных двигательных актов.
Практическая значимость. Использование полученных результатов позволяет определять направления и пути повышения функциональных возможностей организма человека, круг средств, методов и режимов тренирующих воздействий, а также реализовать дифференцированный подход к организации процесса специальной подготовки и контроля функциональной подготовленности спортсменов.
Полученные сведения должны послужить основой для оптимального подбора и тонкой дифференцировки тренирующих воздействий, а также для адекватной и объективной диагностики уровня функциональной подготовленности.
Полученные в исследовании результаты могут быть использованы при специальной профессиональной подготовке человека, в тренировочном процессе спортивной практики, а также в учебном процессе в физкультурных и медицинских вузах на кафедрах физиологии, спортивной медицины и физического воспитания, а также при переподготовке специалистов в области физической культуры и спорта.
Внедрение результатов исследования. Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Медико-биологическое и медико-санитарное обеспечение спортсменов сборных команд Российской Федерации на 2011-2013 годы» Федерального медико-биологического агентства России. Основные результаты исследований внедрены в лекционный и практический курсы на кафедрах физиологии, спортивной медицины, теории и методики футбола, теории и методики легкой атлетики, теории и методики плавания ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная академия физической культуры».
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на итоговых конференциях Волгоградской государственной академии физической культуры (2009-2010); I Всероссийской, с международным участием, конференции по управлению движением (Великие Луки, 14-17 марта 2006); III Всероссийской с международным участием конференции по управлению движением (Великие Луки, 17–19 марта 2010); Международной научно-практической конференции специалистов подводного спорта «Восток-Россия-Запад. Подводный спорт. Современное состояние и перспективы развития» (Красноярск, 5–6 мая 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития спортивных танцев, аэробики и фитнеса» (Волгоград, 28-29 октября 2010); VI Российской конференции с международным участием «Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция» (Москва, 11-13 октября 2011); Международной научной конференции «Фундаментальные исследования» (Израиль, Тель-Авив, 16-23 октября 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 63 научные работы, отражающие основное содержание исследований, в том числе 13 - в изданиях, лицензируемых ВАК РФ, 3 монографии, 6 учебно-методических пособий, 41 статья.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 374 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием организации и методов исследования, шести глав с изложением результатов собственных исследований и их обсуждением, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы и приложения. Текст содержит 30 рисунков и 43 таблицы. Библиографический указатель включает 369 источников, из которых 267 принадлежат отечественным и 102 зарубежным авторам.
Механизмы повышения функциональных возможностей организма человека
В основе повышения функциональных возможностей лежат процессы развития адаптации организма к физическим нагрузкам и мобилизации функциональных резервов. Приспособление (адаптация) организма к физическим нагрузкам представляет собой реакцию целого организма, направленную на обеспечение мышечной деятельности и поддержание или восстановление постоянства внутренней среды организма - гомеостаза. Адаптация является одной из наиболее существенных физиологических основ тренировочной деятельности спортсменов (Солодков А.С., 1988; Prokop L., 1959; Hollozy J., 1973; Saltin В., Gollnick P., 1983; Nadel E., 1985).
Весь тренировочный процесс направлен на формирование адаптации к специфической мышечной деятельности. Его можно представить как взаимодействие двух основных факторов, обусловливающих совершенствование адаптированное (повышение функциональных возможностей) спортсменов. Одним из таких факторов является физическая нагрузка, выступающая в качестве основного раздражителя - адаптогенного агента, вызывающего соответствующие функциональные реакции.
Другим фактором является эффективность восстановления, в течение которого происходит закрепление функциональных и структурных изменений в организме.
Оба эти фактора организовываются по различным параметрам посредством системы управления спортивной тренировкой.
Адаптация происходит на всех уровнях живого организма (клеточном, субклеточном, тканевом, органном, целостного организма). Что касается адаптации к физическим нагрузкам в спорте, то она характеризуется следующими физиологическими закономерностями (Солодков А.С., 1988; Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003):
- адаптационные процессы к физическим нагрузкам протекают с перестройкой регуляторных механизмов, формированием специальной адаптивной функциональной системы, мобилизацией и использованием физиологических резервов организма;
- приспособительные изменения в здоровом организме бывают двух видов: а) изменения в привычной зоне колебаний факторов среды, когда система функционирует в обычном составе и не связана с существенными физиологическими перестройками в организме; б) изменения при действии чрезмерных по силе факторов с включением в функциональную систему дополнительных элементов и механизмов с использованием физиологических резервов;
- физиологические механизмы адаптации к действию на человека различных факторов среды являются сходными; ведущее место среди них занимают неспецифические реакции, вследствие чего для ускорения процесса адаптации и предупреждения дизадаптационных расстройств главная роль отводится методам повышения общей неспецифической резистентности организма; - функциональная адаптивная система представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных и исполнительных органов, необходимое для решения задач приспособления организма к данной двигательной деятельности;
- процесс адаптации человека к значительным физическим нагрузкам является практически важным результатом мобилизации и использования физиологических резервов организма за счет усиления деятельности ряда органов и систем, а также повышения их энергетических затрат;
- скорость адаптации, ее полнота и устойчивость к какому-то одному фактору являются показателем успешности приспособления организма к любым чрезмерным воздействиям, показателем здоровья человека; основное условие, обеспечивающее сохранение здоровья и предупреждение дизадаптацион- ных расстройств, заключается в том, чтобы возникшие адаптивные сдвиги не выходили за пределы резервных возможностей организма;
- динамика благоприятно протекающих адаптационных изменений у спортсменов характеризуется двумя основными периодами: физиологического напряжения и адаптированности организма, каждому из которых присущи свои функциональные изменения и регуляторно-энергетические механизмы.
Адаптация имеет свою «цену», так как активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, составляющая основу адаптации, требует значительной траты структурных ресурсов организма. Поэтому для управления адаптационным процессом принципиальное значение приобретает правильное дозирование факторов, к которым адаптируется организм (Верхошанский Ю.В., 1985, 1993). Величина адаптационных реакций тесно связана с силой раздражителя и уровнем функциональных возможностей органов и систем организма спортсмена. Попытки предложить организму нагрузки, не отвечающие его адаптационным возможностям, к успеху не приводят и чреваты неблагоприятными изменениями в деятельности различных органов и систем (Запорожанов В.А., Платонов В.А., 1985). В физиологическом отношении адаптация к мышечной деятельности представляет собой системный ответ организма, направленный на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это. Физиологические процессы при долговременной адаптации обязательно протекают с перестройкой регуляторных механизмов, с мобилизацией и использованием физиологических резервов организма, с формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной) деятельности человека (Солодков А.С., 1981, 1988, 1990).
Существует несколько теорий, объясняющих развитие адаптации.
Теория формирования системного структурного следа (Меерсон Ф.З., 1973, 1981, 1986, 1993). Приспособление (адаптация) организма к физическим нагрузкам представляет собой реакцию целого организма, направленную на обеспечение мышечной деятельности и поддержание или восстановление постоянства внутренней среды организма - гомеостаза. Это достигается путем мобилизации специфической функциональной системы, ответственной за выполнение мышечной работы, и реализации неспецифической стресс-реакции организма. При этом процессы запускаются и регулируются центральным управляющим механизмом, имеющим два звена — нейрогенное и гормональное.
Принято различать четыре основных стадии адаптации к физическим нагрузкам.
I. Первая стадия - «срочная адаптация» - начальная «аварийная» стадия процесса приспособления к физической нагрузке, которая характеризуется мобилизацией функциональной системы ответственной за адаптацию до предельно достижимого уровня и выраженной стресс-реакцией. При этом реакция организма отличается «несовершенством», главным образом, вследствие несовершенства управляющей, регулирующей системы.
Главными результатами стресс-реакции являются:
- мобилизация энергетических ресурсов организма и их перераспределение в органы и ткани функциональной системы адаптации; - потенция работы самой этой системы;
- формирование структурной основы долговременной адаптации.
II. Вторая, переходная стадия долговременной адаптации к физическим нагрузкам заключается в избирательном росте определенных структур в клетках органов функциональной системы, активации синтеза нуклеиновых кислот и белков. За счет этого расширяются звенья, лимитирующие интенсивность и длительность двигательной реакции на этапе срочной адаптации и уменьшается стресс-реакция.
В эту стадию происходит формирование системного структурного «следа» - комплекса структурных изменений, развивающихся в системе ответственной за адаптацию. При этом формирование системного структурного «следа» обеспечивает:
- увеличение физиологических возможностей доминирующей системы за счет избирательного роста именно тех клеточных структур, которые лимитируют функцию доминирующей системы;
- повышение экономичности функционирования системы ответственной за адаптацию.
III. Третья стадия - «устойчивой адаптации» характеризуется завершением формирования системного структурного «следа». При этом выделяют три основные черты сформированного структурного «следа»:
1. изменение аппарата нейрогормональной регуляции на всех уровнях, которое выражается в формировании устойчивого условнорефлекторного динамического стереотипа и увеличение фонда двигательных навыков;
2. увеличение мощности и повышение экономичности функционирования двигательного аппарата;
3. увеличение мощности и экономичности функционирования аппарата внешнего дыхания и кровообращения.
Особенности функциональной мобилизации у спортсменов разных специализаций
Изучение специфических особенностей и закономерностей функциональной мобилизации у спортсменов различной спортивной специализации является весьма важной задачей. Её решение позволит получить сведения, которые могут быть использованы при определении направлений и путей повышения мобилизационных способностей спортсменов, а также специфических средств, методов и режимов тренирующих воздействий в различных видах спорта.
Одной из характеристик, обеспечивающих уровень мастерства в современном спорте, является специфичность адаптационных процессов, которые происходят в организме спортсмена в ответ на применение определенных средств и методов тренировочного воздействия (Платонов В.Н., 1997; Шамардин А.И., 1998; Медведев Д.В. и др., 2008).
Здесь необходимо отметить ряд обстоятельств. Так известно, что выполнение любого физического упражнения предъявляет к деятельности организма в целом, его отдельных органов, функциональных систем и регулирующих их механизмов определенные, характерные, специфические для конкретного упражнения функциональные запросы (требования, нагрузки). Соответственно этим специфическим запросам возникает совокупность специфических реакции (изменений) в деятельности организма в целом и, прежде всего, его ведущих функциональных систем и механизмов, осуществляющих выполнение такого (специфического) упражнения. При этом, чем выше функциональные запросы к организму предъявляет выполнение физического упражнения, тем больше проявляются специфичность физиологических реакций и их специфическая адаптация в результате тренировки.
Еще одной, характерной для морфофункциональной специализации организма, особенностью является формирование целесообразного и устойчивого способа межсистемных отношений в организме, обеспечивающего максимально доступный (при определённом состоянии) уровень его специальной работоспособности. Это относится ко всем без исключения жизнеобеспечивающим системам, но прежде всего к локомоторной и вегетативной, то есть к взаимодействию между режимом работы мышц, включающихся при выполнении движения, с одной стороны, и обеспечивающими его механизмами дыхания, кровообращения и энергетики - с другой.
В первую очередь следует обратить внимание на различные уровни реактивности (при непосредственном выполнении мышечной работы) и адаптационной инертности (в процессе долговременной адаптации) мышечной системы и вегетативного обеспечения функций. В первом случае мышечная система более лабильная, она быстрее мобилизуется и активизирует менее лабильный аппарат нервной регуляции вегетативных функций. Однако в процессе длительной тренировки мышечная система может обнаружить большую адаптационную инертность, чем вегетативные функции в связи с более медленно разви 126
Бающимися морфологическими перестройками в мышцах. Несоответствие между функциональными возможностями локомоторной системы и систем вегетативного обеспечения ограничивает прогресс специальной работоспособности спортсмена. Кроме того, известно, что специфичность тренировочных эффектов, проявляемых при тренировке в разных (специфических) условиях внешней среды выражается в том, что адаптационные изменения в организме тренирующегося обеспечивают наиболее оптимальное его приспособление к этим внешним условиям, например, к работе в водной среде (Верхошанский Ю.В., 1988; Медведев Д.В. и др., 2008).
Важными характеристиками мобилизационных возможностей организма являются показатели предельного уровня усиления функционирования физиологических систем, так как одной из главных задач спортивной тренировки и является расширение границ предельных функциональных возможностей организма, которые лежат в основе рекордных спортивных достижений и высочайшего уровня работоспособности. При этом весьма важно не только то, как быстро физиологические системы выйдут на необходимый уровень функционирования и насколько эффективно при этом используется функциональный потенциал, но и как протекают в организме восстановительные процессы.
Приведённые аспекты изучались у 17-20-ти летних спортсменов специализаций лёгкая атлетика (бег на средние дистанции) (п=17), плавание (п=18) , футбол (п=25). На рисунке 7-А представлены показатели предельной мобилизации функций у спортсменов различной специализации при нагрузке максимальной мощности. Анализ показателей максимальной реактивности (степени усиления относительно уровня покоя) при нагрузке предельной мощности показал, что таковые были наибольшими у пловцов (приложение, табл. 3). Кроме того, у пловцов оказалась наибольшей величина максимальной мощности кратковременной работы (1747,4±87,2 кГм/мин) по отношению к У футболистов и бегунов величины Wmax составили 1292,0±27,6 кГм/мин и 1296,0±27,3 кГм/мин соответственно и практически не различались.
При сравнении мобилизационных возможностей футболистов и легкоатлетов, показавших примерно равную мощность предельной нагрузки, оказалось, что реактивность физиологических систем была выше у футболистов (рис. 7-А). У них же зарегистрирован больший, чем в других специализациях показатель усиления потребления кислорода относительно уровня покоя, составивший 1595,0±109,2 %, тогда как у пловцов он составлял 1109,8±97,1 %, а у легкоатлетов 1058,4±109,9 %.
Особо следует отметить, что при равной мощности предельной нагрузки у легкоатлетов достижение оптимальной величины лёгочной вентиляции осуществлялось путём не эффективного соотношения таких параметров внешнего дыхания, как частота и объём, то есть, за счёт большего прироста частоты дыхания и меньшего увеличения дыхательного объёма.
В тоже время из трёх специализаций у пловцов соотношение объёмновременных параметров выглядело наиболее предпочтительно, поскольку обеспечение потребности в повышенной лёгочной вентиляции у них осуществлялось за счёт большего прироста дыхательного объёма по отношению к частоте дыхания.
Степень утилизации максимальных возможностей вентиляционной функции (VE и VT) при максимальной нагрузке наибольшей оказалась у бегунов (р 0,01). Легочная вентиляция при Wmax У них составила в среднем 84,5±4,1% от MMV, а дыхательный объем 43,9±1,5% от VC. У футболистов процент использования собственной максимальной вентиляции лёгких составлял 69,2±3,4%. У пловцов этот показатель оказался наименьшим и составлял 50,5±3,1 %. Реализация собственной жизненной ёмкости лёгких у футболистов и пловцов различалась не значительно - 36,9 ± 1,5 % и 37,3 ± 1,5 % соответственно (приложение, табл. 3).
Возможно, что меньшая реализация собственного морфофункционального потенциала у пловцов была обусловлена условиями выполнения привычной мышечной работы в водной среде, поскольку известно, что спортивное плавание сопряжено с выполнением дыхательных движений при довольно большом гидростатическом давлении на грудную клетку, которое обусловливает ограничение её экскурсии (Солопов И.Н., 1988; Солопов И.Н., Бакулин С.А., 1996). Определённое затруднение лёгочной вентиляции в свою очередь неизбежно приводит к повышению показателей эффективности и экономичности газообмена. Такая ситуация и отражается в величинах обозначенных показателей у пловцов, которые вероятно и демонстрируют определённый стереотип вегетативной реакции.
Таким образом, анализ параметров функциональной мобилизации при максимальной кратковременной работе показал довольно существенные их различия у спортсменов разной специализации. При этом пловцы обнаруживали наибольшие величины показателей, как предельной мощности функционирования, так и предельной мобилизации. Утилизационные возможности оказались выше у легкоатлетов по сравнению, как с футболистами, так и пловцами.
Известно, что эффективность восстановительных процессов является столь же важной частью тренировочного процесса, как и тренирующие воздействия, поскольку именно в процессе восстановления происходят структурные изменения, лежащие в основе формирования более высокого уровня адаптированное (Солодков А.С., 1981; Шамардин А.И., 2000; Tamlin D.L., 2001 и др.). При этом большая скорость протекания восстановительных процессов обеспечивает готовность организма к повторному выполнению физической нагрузки, что лежит в основе интенсификации тренировки в спорте
Роль различных функциональных свойств, обусловливающих физическую работоспособность спортсменов на разных этапах многолетней подготовки
Высокий уровень физической работоспособности является важнейшим условием эффективной специальной спортивной деятельности. В связи с этим определению и оценке физической работоспособности в спорте уделяется большое внимание (Карпман В.Л. и др., 1974, 1977, 1988; Иорданская Ф.А. и др., 1985; Аулик И.В., 1990; Корженевский А.Н. и др., 1993; Шамардин А.И., 2000; Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003). Однако некоторые авторы пришли к заключению, что собственно уровень физической работоспособности и его динамику нельзя в полной мере считать информативными без учета определяющих их факторов. Так, не всякий вариант увеличения физической работоспособности следует оценивать положительно, также как не всякий вариант уменьшения физической работоспособности - отрицательно, поскольку сочетание вариантов факторов, обусловливающих уровень физической работоспособности спортсменов весьма индивидуально (Аверина О.П. и др., 1988; Шамардин А.И., 2000).
Значение тех или иных компонентов (составляющих частей) функциональных возможностей организма должно быть обусловлено такими факторами как специфика мышечной деятельности, возрастные, половые, морфологические и другие особенности организма. Особо следует выделить возрастноквалификационный фактор, что обусловлено чёткой иерархией значений разных компонентов (факторов) в обеспечении достижения результата в зависимости от этапа многолетней подготовки.
Известно, что в ходе многолетней тренировки в организме протекает закономерный процесс развития в требуемом направлении функциональных возможностей локомоторного аппарата и физиологических систем, поддерживающих его повышенную двигательную активность, и формирование целесообразного взаимодействия между этими системами, которое обеспечивает высокий уровень работоспособности. Это выражается в количественных изменениях - темпе и величине прироста функциональных показателей (Васильева В.В., 1971; Верхошанский Ю.В., 1977, 1988). При этом в ходе многолетней тренировки повышение уровня специальной работоспособности спортсмена характеризуется линейной связью со спортивным результатом, а динамика разных функциональных показателей обнаруживает различные тенденции. Так для одних функциональных показателей, оказывающих существенное влияние на повышение спортивных достижений лишь на начальном этапе тренировки, характерен замедляющийся темп прироста. Для ряда других показателей типичен ускоренный прирост на среднем уровне мастерства и затем некоторое его замедление. Третья группа функциональных показателей обнаруживает прирост и имеет высокую корреляцию со спортивным результатом на этапе высшего мастерства. Еще одна часть функциональных показателей повышается относительно равномерно и незначительно как следствие целостной приспособительной реакции организма (Верхошанский Ю.В., 1988; Кучкин С.Н., 1999; Павлов В.И. и др., 2009).
В процессе морфофункциональной специализации организма ярко выраженные приспособительные сдвиги приобретают те мышечные группы и те физиологические системы, на долю которых приходится основная тяжесть работы. Вместе с тем наблюдается определенная гетерохронность в развитии приспособительных перестроек организма. Это проявляется, во-первых, в несовпадении во времени моментов, соответствующих началу интенсивного совершенствования отдельных функциональных показателей и, во-вторых, в определенной последовательности развивающихся приспособительных перестроек. Причина такого явления связана с постепенным повышением интенсивности режима работы организма, что требует мобилизации тех его потенциальных возможностей, которые способны это обеспечить (Верхошанский Ю.В., 1988).
Отмечается, что высокий уровень функциональных возможностей у различных спортсменов достигается при разной степени развития различных факторов (функциональных свойств): мощности, подвижности, экономичности, устойчивости (Мищенко В.С., 1990). Вместе с тем, включение различных категорий факторов в обеспечение высокой работоспособности имеет определенную иерархию и этапность (Верхошанский Ю.В., 1985; Кучкин С.Н., 1990, 1999).
В этой связи для практики спортивной тренировки весьма важно знать, какие факторы, в какой степени и на каком этапе многолетнего процесса адаптации они лимитируют и обусловливают физическую работоспособность организма спортсмена. Решение поставленных вопросов и явилось целью настоящего раздела исследования.
Средние величины изучаемых показателей у представителей трех возрастно-квалификационных групп представлены в таблице 11.
Для анализа были отобраны 11 показателей, отражающих категории факторов «морфофункциональной мощности» (L, Р, VC), «предельной мощности функционирования» (Wmax, fhmax, V02max), «экономичности-эффективности» (Wmax/fhmax, Шпокоя, V02max/ Нішах) И «фуНКЦИОНЭЛЬНОЙ Мобилизации» (прОЦЄНТ увеличения частоты сердечных сокращений при максимальной нагрузке (fhmax/Ніпокоя) и процент снижения частоты сердечных сокращений к 5-ой минуте восстановления относительно уровня покоя - fhB5/fhnOKOa), обусловливающих уровень физической работоспособности (Мищенко В.С., 1990; Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003).
Физическая работоспособность спортсменов различной квалификации оценивалась по величине показателя, определяемого в тесте PWCi70.
По выше обозначенным показателям производилась комплексная оценка физической работоспособности спортсменов футболистов, находящихся на разных этапах адаптации к физическим нагрузкам в процессе многолетней тренировки.
Сравнение средних величин физической работоспособности, определяемой в тесте PWCno, У спортсменов разной спортивной квалификации показало ее закономерное и достоверное увеличение от этапа к этапу (р 0,01).
Повышение физической работоспособности у спортсменов с ростом подготовленности обеспечивалось увеличением практически всех показателей, составляющих основные категории факторов ее обусловливающих.
Анализ полученных данных позволяет заключить, что рост специальной подготовленности обеспечивается комплексным развитием всех компонентов функциональной подготовленности организма и существенным закономерным наращиванием функциональных резервов. Это хорошо иллюстрируется сравнениєм профилей функциональных возможностей спортсменов различной подготовленности, которые представлены на рис. 22. Для обеспечения возможности сравнения различных параметров все показатели были нормализованы (приведены к единой шкале) путем построения оценочной шкалы «выбранных точек» (Зациорский В.М., 1982; Фомин В.С., 1984; Медведев Д.В., 2007; Stroyer I., 2004).
Из представленных функциональных портретов можно видеть, что с ростом специальной подготовленности существенно увеличивается площадь профиля, что указывает на увеличение функциональных возможностей организма.
Вместе с тем, представленные данные позволяют только количественно охарактеризовать динамику закономерного увеличения, как самой физической работоспособности, так и комплекса факторов ее обусловливающих.
В таблице 12 представлены коэффициенты корреляции изучаемых показателей с величиной физической работоспособности у спортсменов различной подготовленности.
Корреляционный анализ степени взаимосвязи величины физической работоспособности с показателями основных категорий факторов, обусловливающих ее на этапе начальной подготовки у футболистов Ш-П спортивных разрядов, показал, что уровень физической работоспособности имеет сильную статистическую взаимосвязь с показателями морфофункционального статуса организма, составляющих категорию «морфофункциональной мощности». При этом обнаружены достоверные взаимосвязи значений показателя PWCno с величиной длины тела - 0,788 (р 0,01), массы тела - 0,878 (р 0,01) и жизненной ёмкостью лёгких - 0,708 (р 0,01).
Динамика показателей качественных характеристик функциональной подготовленности спортсменов и их взаимосвязей в результате тренировки с резистивнореспираторными нагрузками
Информация о влиянии резистивно-респираторных нагрузок на параметры качественных характеристик функциональной подготовленности спортсменов крайне необходима для целенаправленного и дифференцированного использования этого средства в тренировке в соответствие со специфическими особенностями вида спорта, задачами определенного периода и этапа годичной и многолетней подготовки спортсменов.
Исходя из выше изложенного, задачей настоящего раздела исследований явилось выяснение влияние курса мышечных тренировок в условиях дыхания с повышенным аэродинамическим сопротивлением на такие характеристики функциональной подготовленности организма спортсменов как мощность, мобилизация и экономизация при выполнении нагрузок предельной мощности.
Анализ результатов контрольных тестирований, осуществленных в начале и в конце специальной тренировки, показал закономерный рост функциональной подготовленности у спортсменов обеих групп. Вместе с тем, повышение функциональных возможностей и их качественных характеристик у спортсменов исследуемой группы оказалось более существенным.
Необходимо отметить, что функциональная мощность представляет собой верхний предел функционирования физиологических систем, или даже групп систем, составляющих те или иные структурные компоненты функциональной подготовленности. При этом количественной мерой функциональной мощности является скорость, прежде всего энергозатрат, связанная с выполнением механической работы мышцами тела и достижением требуемого эффекта. К наиболее информативным показателям функциональной мощности относятся величины максимальной мощности кратковременной мышечной нагрузки и максимальной аэробной производительности. Кроме того, в качестве факторов мощности рассматриваются также показатели физиологических систем, регистрируемые при максимальных мышечных нагрузках и отражающие максимум мощности функционирования организма (Горожанин В.С., 1984; Мищенко В.С., 1990; Солопов И.Н. и др., 2010).
Ввиду изложенного, в первую очередь дальнейшему анализу подвергалась динамика показателей максимальной мощности мышечной работы, максимальной аэробной производительности организма и их относительные величины, а также максимальные величины показателей некоторых вегетативных функций.
Проведённый анализ показал, что в результате четырёхнедельной тренировки с увеличенным аэродинамическим сопротивлением у спортсменов исследуемой группы существенно возрастали показатели мощности максимальной нагрузки и аэробной производительности, как в абсолютных, так и в относительных величинах (р 0,01). Примечательно, что этот эффект достигался за счет меньшей степени функционального напряжения кардиореспираторной системы, но большей её эффективности. На это указывало существенное увеличение показателя кислородного пульса (на 29,3 %, р 0,01). Кроме того, в исследуемой группе рост максимального потребления кислорода (на 26,6%, р 0,01) происходил на фоне снижения текущей легочной вентиляции (на 4,7%), обусловленного урежением дыхания (на 2,3%) и уменьшением дыхательного объёма (на 4,5%). Это обстоятельство позволяет предположить, что энергетическая стоимость работы дыхательного аппарата также снижается, а значит, в некоторой степени повышается реальное снабжение кислородом работающей скелетной мускулатуры.
Известно, что одним из ключевых моментов развития адаптированности является повышение мобилизационных возможностей или «функциональной мобилизации», что выражается в более быстром выходе физиологических систем на необходимый уровень изменений при начале выполнения физической нагрузки, повышением предельных возможностей организма в процессе специфической мышечной деятельности, повышением способности организма удерживать высокий уровень интенсификации функций, ускорением и повышением эффективности течения восстановительных процессов (Фомина В.С., 1984; Волков В.М., 1990). Функциональная мобилизация в общем виде обусловливает функциональные изменения во время врабатывания при постоянной мощности выполняемой мышечной работы и предел этих изменений, в случаях увеличивающейся или максимальной мощности физической нагрузки (Корженевский А.Н. и др., 1993). В дополнении к этому отмечается, что способность организма мобилизовать свои ресурсы при наличии низкого уровня оперативного покоя определяет большой рабочий диапазон функционирования физиологических систем. Этот фактор объединяет высокую мобилизующую способность и высокую экономичность функционирования организма (Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003).
В настоящем разделе исследований в качестве показателей предельного усиления деятельности физиологических систем, а значит и рабочего диапазона их функционирования, изучалась степень увеличения (усиления) при максимальной физической нагрузке относительно уровня покоя таких параметров как частота сердечных сокращений, частота дыхания, дыхательный объём, лёгочная вентиляция, потребление кислорода. Кроме того, оценивалась степень использования (реализации) максимальных вентиляционных возможностей. Перечисленные показатели рассчитывались как отношение текущей лёгочной вентиляции и дыхательного объёма к величинам соответственно максимальной вентиляции лёгких и жизненной ёмкости лёгких при максимальной работе в процентах.
Сравнение результатов контрольных измерений в исследуемой группе до и после курса тренировок с нагруженным дыханием показало существенное увеличение показателей функциональной мобилизации при обеспечении мышечной деятельности предельной мощности. Так предел учащения частоты сердечных сокращений увеличился на 10,0 % (р 0,05), предельное увеличение лёгочной вентиляции возросло на 38,1 % (р 0,05), что обеспечивалось расширением предела реактивности как частоты дыхания (на 12,4 %, р 0,05 ), так и дыхательного объёма (на 25,0 %, р 0,05). При этом величина предельного увеличения потребления кислорода возросла на 34,3 % (р 0,05).
У спортсменов исследуемой группы отмечалось некоторое снижение процента использования максимальных вентиляционных возможностей (на 7,1%, р 0,05) и собственной жизненной ёмкости лёгких (на 7,9%, р 0,05). Это было вызвано тем, что показатели и максимальной вентиляции лёгких и жизненной ёмкости лёгких после специальной тренировки несколько возрастали, а также тем, что несколько снижались величины текущей вентиляции лёгких и дыхательного объёма при максимальной нагрузке.
Приведённое обстоятельство, вероятно, было обусловлено параллельным развитием процессов экономизации функций, тем более известно, что способность организма мобилизовать свои ресурсы при наличии низкого уровня оперативного покоя определяет большой рабочий диапазон функционирования физиологических систем (Мищенко В.С., 1990). Этот фактор объединяет высокую мобилизующую способность и высокую экономичность функционирования организма (Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003).
В контрольной группе наблюдались схожие, но менее выраженные процессы. Следует отметить, что увеличение предельного усиления потребления кислорода на 10,2 % (р 0,05) достигалось за счет большего функционального напряжения вентиляционного аппарата (усиление легочной вентиляции при максимальной нагрузке составляло 41,1%, р 0,05).
Высокая экономизация функционирования организма является важнейшим фактором, определяющим и отражающим уровень функциональной подготовленности спортсмена. Экономичность работы зависит от возможностей физиологических систем и механизмов, а также совершенства техники движений (Солопов И.Н., Шамардин А.И., 2003). В конечном итоге функциональная экономизация выражается в уменьшении сдвигов систем вегетативного обеспечения и снижении энергетических затрат во время нагрузки (Волков В.М., 1990). В случае выполнения физических нагрузок максимальной мощности в качестве основных критериев экономичности следует рассматривать параметры эффективности-экономичности такие как ватт-пульс (отражающий степень напряжения вегетативного обеспечения отнесенного к единице выполненной работы), кислородный пульс, коэффициент использования кислорода из вдыхаемого воздуха, кислородный эффект дыхательного цикла (Кучкин С.Н., 1986, 1999; Мищенко В.С., 1990).
Сравнительный анализ динамики параметров функциональной экономизации в результате специальной тренировки показал, что произошли их положительные изменения как в исследуемой, так и в контрольной группах. Вместе с тем в исследуемой группе, использовавшей в тренировке дозированное дыхание с увеличенным аэродинамическим сопротивлением, повышение показателей функциональной экономизации оказалось более значительным и в большинстве случаев статистически достоверным.
Так, показатель ватт-пульса, отражающий вегетативную цену единицы выполненной работы (Мищенко В.С., 1990), в исследуемой группе повысился в среднем на 27,7% (р 0,05), тогда как в контрольной - на 16,2% (р 0,05).
