25 Авг

ОЦЕНКА МЕХАНИЗМОВ АНАЭРОБНОГО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЕГКОАТЛЕТОВ И КОНЬКОБЕЖЦЕВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Введение. Последовательность включения различных метаболических составляющих в процессе напряженной мышечной деятельности у спортсменов высокой квалификации циклических видов спорта напрямую зависит от параметров мощности и продолжительности выполняемых упражнений. Биоэнергетические особенности кинетики метаболических функций при напряженной мышечной деятельности целесообразно изучать с помощью стандартизированных лабораторных тестов. Анализ градаций физических упражнений и метаболических состояний дает возможность выделять строгие количественные критерии при выборе оптимального объема и интенсивности используемых нагрузок [1,2,3].

Методы исследования: Комплексное тестирование анаэробной работоспособности спортсменов циклических видов спорта (легкая атлетика, конькобежный спорт) в лабораторных условиях. Возраст спортсменов – от 17 до 25 лет, n = 27.

Результаты. Как показывают результаты наших исследований, выполненных на легкоатлетах и конькобежцах в лабораторных условиях, наиболее существенными факторами в условиях напряженной мышечной деятельности, являются те метаболические компоненты, которые происходят в диапазоне анаэробного и аэробного обмена. Затраты энергии при выполнении упражнений разной мощности и продолжительности составляет от 4 до 25% общих энерготрат. Наиболее подробная картина изменения показателей метаболических процессов проявляется при анализе зависимостей «работа — предельное время» и «мощность — предельное время». В данном случае, мы видим, что в функциях предельного времени упражнения определяются три участка прямолинейной зависимости, которые различаются значениями коэффициентов а и b. Константы для данных прямых линий количественно определяются параметрами мощности и емкости разных источников энергообразования. В упражнениях максимальной мощности полученные результаты измерений образуют прямую линию, которая выходит от начала координат. Резервного источника энергии здесь нет и имеющиеся запасы макроэргических фосфогенных компонент постоянно используются в ходе выполняемого упражнения. В упражнениях предельной продолжительности более двух минут основным источником энергообразования выступает аэробное окисление углеводов. Критическая мощность составляет приблизительно 370 вт.

Емкость этих упражнений, состоящая из суммарной емкости алактатного и гликолитических анаэробных процессов составляет 23 кДж. Кинетика мощностных процессов в зависимости от предельной продолжительной работы аппроксимируется степенным уравнением: W (t) = W0.tp, где W(t) – это мощность при предельном времени упражнения, Wо – это наибольшая мощность, которая развивается в упражнении при отсутствии утомления, t – время выполнения упражнения, р – константа выносливости, характеризующая скорость падения мощности вследствие утомления.

При выполнении упражнений умеренной мощности, кинетические изменения предельного времени имеют постоянный характер с невысоким градиентом снижения, и потребление кислорода полностью удовлетворяет энергообеспечению и энергообразованию организма. Экстраполированная прямая линия пересекает ее в зоне критической мощности, которая соответствует экстенсивному усилению аэробных метаболических процессов. Повышение мощности при кратковременных интенсивных упражнениях выполняются за счет анаэробных метаболических процессов. Однако эти упражнения малоэффективны с точки зрения анаэробного энергообразования и определяются быстрым развитием утомления и как итог – это быстрая скорость снижения мощности. Конечно же главные причины кроются в биохимических процессах, являющиеся краеугольным камнем в развитии и изменении кинетики энергетической структуры любого упражнения и установлении баланса в соотношении анаэробного и аэробного метаболических процессов.

В свое время Фарфель В.С. [4] в соответствии с различным положением отрезков на логарифмической кривой «мощность-предельное время» выделил четыре зоны метаболической относительной мощности – это максимальная, субмаксимальная, большая и умеренная.

Для наших испытуемых диапазон максимальной мощности определялся предельным временем в десять секунд. В этом отрезке коэффициент выносливости составил 0,075, а максимальная анаэробная мощность составила 980,7 Ватт. Коэффициент утомления в субмаксимальной зоне мощности с временем от 10 до 150 секунд вследствие нарастающего утомления составил 0,166. Между тем, в диапазоне большой мощности с временем от 150 до 600 секунд, коэффициент утомления составил 0,112.

Если рассматривать динамику потребления кислорода в упражнениях с разной предельной продолжительностью, то здесь выделяются три последовательных фазы: рост уровня кислорода, связанный с лаг-периодом (в нашем эксперименте этот период происходит в первые 15-30 секунд), затем диапазон быстрого роста функции, происходящий от 30 до 45 секунд и медленное увеличение кислорода-потребления до устойчивых значений в упражнениях больше одной минуты. В этих упражнениях при переходе на медленную компоненту уровень потребления кислорода достигает 70-80% от максимальной VО2. Если рассматривать кинетические составляющие уровня выделения углекислого газа, то в отличие от скоростной динамики потребления кислорода, выделяются только две фазы. В частности, выделяется период начальной задержки, охватывающий 30 секунд после начала упражнений, а также очень быстрый однофазный рост при достижении устойчивого состояния на следующей стадии упражнения. Пиковые значения, которые достигаются к концу упражнения, практически не различаются в разных упражнениях длительностью больше одной минуты. Различия появляются в более мощных упражнениях с временных диапазоном 31, 35, 38, 42 секунды для 1, 2, 3, 6 минутных упражнений. Соответственно большая мощность упражнений будет вызывать большие сдвиги выделения углекислого газа.

После выполнения 15-секундного упражнения, скорость потребления кислорода увеличивается сразу после окончания работы. Скорость потребления кислорода достигает значений 2,5 л/мин, затем за 1,5 минуты отдыха быстро уменьшается и достигает 1 л/мин.

После снижения потребления кислорода, его значения возвращаются к исходной предрабочей величине в течение 20-30 минут.

В таблице 1 показаны динамические характеристики скорости потребления О2 в восстановительном периоде. Константа (К) и время (t1/2) достигают наибольших значений при выполнении 120-секундного упражнения и возрастают вместе с ростом продолжительности работы. Однако при увеличении продолжительности упражнения эти показатели достоверно снижаются. Параметры «половинного времени» в упражнениях кратковременного характера в медленной фракции потребления кислорода в восстановительный период имеют более низкие значения по сравнению с упражнениями длительного характера (таблица 2).

Таблица 1. Анализ зависимости «работа – предельное время»

Критерии эргометрии Время

(секунды)

Результат
Работа в зоне алактатных анаэробных процессов (а1), кДж 0-10 6, 08
Работа в зоне гликолитич. анаэробных процессов (а2), кДж 10-45 16, 68
Суммарная анаэробная работа (а3), кДж 45-150 22,76
Wал. – алактатная анаэробная мощность, вт 0-10 980,7
Wгл. – гликолитическая анаэробная мощность, вт 10-45 510
Wкр. – критическая аэробная мощность, вт 45-150 369,4

Таблица 2 – Динамические постоянные скорости потребления кислорода в восстановительный период

Длительность

упражнений (сек)

Быстрый компонент Медленный компонент
15 К1 t 1/2 сек К2 t ½ мин
2,31 18 0,16 4,35
30 1,98 21 0,28 2,50
60 1,39 30 0,11 6,25
120 1,07 39 0,07 9,75
180 1,16 36 0,08 9,01
360 1,26 33 0,09 7,50

Максимальные значения накопления молочной кислоты в крови, характеризующее усиление анаэробного метаболизма в тканях, систематически увеличивается с ростом длительности упражнения практически до 120 секунд. Наивысших значений этот показатель показывает в упражнениях продолжительностью две минуты. Однако при дальнейшем росте предельной продолжительности упражнений концентрация молочной кислоты в крови снижается по экспоненте. При этом, параметры суммарного кислородного запроса связаны линейной зависимостью с предельным временем работы, где значения нулевого коэффициента соответствуют самой большой величине образованного кислородного долга. Между тем уровень кислородного запроса в упражнениях неодинаковой предельной продолжительности снижается при увеличении предельного времени по экспоненте. Данные изменения кислородного запроса при напряженной мышечной деятельности напрямую связаны с теми коренными изменениями, которые происходят в диапазоне анаэробного клеточного метаболизма.

Чтобы определить количественное нормирование нагрузок при занятиях спортом необходимо выявить зависимости определения переходных периодов метаболических составляющих, которые отражают динамику относительной мощности (MMR) и отношение кислородного запроса к уровню текущего потребления (гипоксический индекс) в упражнениях разной предельной длительности (рисунок 1).

lgW, lg ГИ

1lg время

По оси абсцисс – логарифм времени

По оси ординат – логарифм относительной мощности и гипоксического коэффициента

Рисунок 1. Динамика зависимости параметров относительной мощности (MMR) и гипоксического индекса (ГИ) в упражнениях различной предельной продолжительности

Как мы видим (в нижней части графика) динамика относительной мощности при выполнении упражнений максимальной интенсивности с предельным временем до 20 секунд определяется низким градиентом снижения, что связано с исчерпанием креатинфосфатных анаэробных резервов в рабочих мышцах и как следствие – развитие охранительного торможения в моторных центрах центральной нервной системы. Наибольшая скорость снижения относительной мощности, которая связана с усилением малоэффективного анаэробного гликолиза, а также изменение гомеостаза кислотно-щелочного равновесия в работающих мышцах и в крови наблюдается при выполнении упражнений от 20 до 150 секунд. Если интенсифицируются аэробные процессы при выполнении более длительных по времени упражнений, находящиеся в зоне большой мощности, то скорость снижения относительной мощности достоверно уменьшается. На рисунке 6, который показывает изменения гипоксического индекса, четко выделяются четыре отрезка с неодинаковым углом наклона по отношению к оси абсцисс. Эти точки перелома показывают нам переход от одного варианта гипоксического состояния к другому. Характерно, что такая тенденция отмечается как у легкоатлетов, так и у конькобежцев, что свидетельствует об общей биологической закономерности изменения метаболических состояний при разных нагрузках. Данные отрезки на логарифмической кривой, как состояния адаптационного биохимического гомеостаза можно отнести к нескольким вариантам различных гипоксических состояний:

1 – это степень скрытой гипоксии, связанная с выполнением упражнений умеренного характера с предельной продолжительностью 10 минут и более.

2 – это степень компенсированной гипоксии, связанная с выполнением упражнений в зоне большой мощности с предельной продолжительностью выполнения упражнений в диапазоне от 2,5 до 10 минут.

3 – это степень выраженной гипоксии с нарастающей декомпенсацией, связанная с выполнением упражнений в зоне субмаксимальной мощности во временном диапазоне от 20 до 150 секунд.

4 – это степень декомпенсированной гипоксии, связанная с выполнением упражнений максимальной мощности с предельным временем меньше 20 секунд.

Таким образом, подводя итог проведенным небольшим исследованиям, можно сказать, что при напряженной мышечной деятельности выбор определенной продолжительности начального ускорения и мощности, может значительно сказаться на метаболических и энергетических составляющих всей производимой работы и вызвать мощные изменения метаболизма целостного организма. Искусственно изменения мощность и ускорение можно добиться правильного воздействующего эффекта на метаболические переходные периоды с целью повышения физической работоспособности без нанесения вреда здоровью спортсменов и увеличить спортивное долголетие.

Список литературы

  1. Бреслав И.С., Волков Н.И., Тамбовцева Р.В. Дыхание и мышечная активность человека в спорте. М.: «Советский спорт». 333 с.
  2. Волков Н.И. Биоэнергетические процессы при мышечной деятельности // Физиология человека / под общей ред. В.И. Тхоревского. – М.: Физкультура, образование и наука, 2001: 259-294.
  3. Волков Н.И., Тамбовцева Р.В., Юриков Р.В. Метаболические состояния у спортсменов при напряженной мышечной деятельности переменного характера // Физиология человека – 2012. – Т38. — №4. – с. 1-9.
  4. Фарфель В.С. Физиологические основы классификации физических упражнений // Руководство по физиологии. Физиология мышечной деятельности, труда и спорта. – Л.: Наука, 1969: 425-439.
    ОЦЕНКА МЕХАНИЗМОВ АНАЭРОБНОГО ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЕГКОАТЛЕТОВ И КОНЬКОБЕЖЦЕВ
    Основной целью данного исследования явилось изучение и оценка механизмов анаэробного энергообеспечения в разных видах спортивной деятельности с целью совершенствования и повышения спортивной работоспособности в различных зонах мощности. В эксперименте участвовали высококвалифицированные легкоатлеты и конькобежцы. Использовались стандартные лабораторные тесты. Было показано, что при напряженной мышечной деятельности выбор определенной продолжительности начального ускорения и мощности, может значительно сказаться на метаболических и энергетических составляющих всей производимой работы и вызвать мощные изменения метаболизма целостного организма. Искусственно изменения мощность и ускорение можно добиться правильного воздействующего эффекта на метаболические переходные периоды с целью повышения физической работоспособности.
    Written by: Тамбовцева Ритта Викторовна
    Published by: Басаранович Екатерина
    Date Published: 12/09/2016
    Edition: euroasia-science.ru_#29_25.08.2016
    Available in: Ebook