Динамика физической подготовленности и показателей внешнего дыхания у юношей-подростков, обучающихся по специальной учебной программе

Высокая активность культурных, социальных и политических процессов современного мира, внедрение электронных средств информации в повседневную жизнь сопровождаются расширением и усложнением учебных программ в общеобразовательных учреждениях [4, 8, 11]. Повышенная учебная и психологическая нагрузка предъявляет организму школьника дополнительные требования, которые предполагают разработку соответствующих мероприятий, направленных на сохранение здоровья и повышение резервных возможностей организма школьника. Наиболее действенным средством повышения функциональных возможностей растущего организма является, как известно, систематическая физическая нагрузка, которая вовлекает в ответную реакцию все регуляторные механизмы и выступает в качестве общего воздействия на организм человека [6, 12, 13]. Педагогическая практика последних лет показала необходимость использования в процессе физического воспитания в школе позитивного опыта и огромного потенциала спорта, а также внедрения в практику высоких спортивных технологий [1, 3, 5, 7, 9]. Это особенно важно для старшеклассников, которые заняты подготовкой к ЕГЭ. Разработка двигательных режимов для различного возраста и уровня физической подготовки, а также мониторинг состояния важнейших систем организма позволят сохранить здоровье выпускников школ.

Цель исследования – оценить морфофункциональный статус и уровень физической подготовленности в течение года обучения у подростков старших классов с повышенной учебной нагрузкой, находящихся на различном двигательном режиме.

Объект и методы исследования. Объектом исследования служили 369 юношей подростков 15–17 лет, обучающихся по специальной учебной программе, разработанной для ОУ «Школа космонавтики» (г. Железногорск), и находящихся на различном двигательном режиме. I группа школьников (экспериментальная) имела повышенную двигательную активность (ДА): дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта до 3 раз в неделю с мощностью работы по ЧСС 130–150 уд./мин. II группа (контрольная) находилась на обычном двигательном режиме с 2 уроками физкультуры в неделю. Исследования проводились в сентябре (начало учебного года) и мае (конец учебного года) в соответствии с юридическими и этическими принципами медико-биологических исследований у человека (заключение локального этического комитета КрасГМУ).

Оценка физической подготовленности проводилась по показателям общей (бег на 3 км) и скоростной выносливости (прыжки на скакалке за 1, 2 и 3 мин), а также по результатам дыхательных проб Штанге и Генчи [2]. Состояние системы внешнего дыхания исследовалось на аппаратнопрограммном комплексе «Valenta+» с использованием проб с форсированным дыханием. Полученные материалы обработаны с помощью пакета прикладных программ для Windows-2000. Анализ распределения исследуемых величин показал от- клонения от нормального, что послужило основанием использовать непараметрические критерии Уилкоксона (анализ динамики показателей) и Фишера (межгрупповые различия) для расчета коэффициентов достоверности отличий между группами.

Результаты исследований и обсуждение. Динамическое наблюдение за старшеклассниками, занимающимися по специальной учебной программе с различным уклоном (гуманитарный, математический, экономический, технический, естественный, лингвистический, информационные технологии) и находящимися на различном двигательном режиме позволило выявить следующее. В сентябре показатели массы и длины тела и индекса массы тела у подростков обеих групп находились в одном доверительном интервале (табл. 1).

Исходный уровень физической подготовленности юношей I и II групп был отличен. Подростки, вошедшие в группу, занимающуюся циклическими и игровыми видами спорта, имели статистически значимо более высокий уровень физической подготовленности по сравнению с контролем. Отличия были статистически значимы (р < 0,05) и составляли по показателю бега на 3 км - 8,68 %; по прыжкам на скакалке за 1, 2 и 3 мин - соответственно 10,0; 8,4 и 11,1 %.

Систематическая повышенная двигательная активность в экспериментальной группе привела к значительному увеличению показателей физической подготовленности. Так, если в контрольной группе к концу учебного года перечисленные выше показатели имели тенденцию к увеличению (в пределах 1,82-5,6 %), то в экспериментальной группе по показателям прыжков на скакалке за исследуемое время прирост составлял соответственно 7,44 % (р < 0,001), 12,56 % (р < 0,001) и

11,3 % (р < 0,001). В конце учебного года отличия между группами составили по показателям бега на 3 км - 14,11 % (р < 0,001); по прыжкам на скакалке за 1, 2 и 3 мин соответственно 16,07 % (р < 0,001); 15,34 % (р < 0,001) и 19,28 % (р < 0,001).

Повышенная двигательная активность сопровождается повышением уровня метаболизма и соответственно активизацией систем, участвующих в обеспечении организма кислородом. Можно предположить, что систематическое занятие циклическими и игровыми видами спортивной деятельности, которое сопровождается повышением показателей выносливости и физической подготовленности, может способствовать изменению уровня функционирования одной из систем организма - системы внешнего дыхания (СВД). Проведенные динамические исследования когортной выборки, включающей 69 юношей-подростков, показали следующее.

Состояние СВД обследованных школьников в целом можно характеризовать как соответствующее возрастным нормативам [9, 10, 14]. В начале учебного года объемные показатели СВД в обеих группах отличаются от должных величин в пределах 8,5-13,8 %, что является допустимым. В контрольной группе скоростные показатели воздушного потока МОС25, МОС50 ниже должных величин на 16,6-20,3 %, а МОС75 выше на 36,67; в экспериментальной эти отклонения составляли 13,1-20,9 %.

Абсолютные значения как статических, так и динамических показателей СВД в начале года в обеих группах были в одном доверительном интервале (табл. 2).

У представителей экспериментальной группы исходный уровень ряда показателей превышал уровень контроля: ФЖЕЛ на 3,5 % (р = 0,057),

Таблица 1

Показатели физической подготовленности юношей-подростков, находящихся на различном двигательном режиме (медиана и квартили)

Показатели	I группа (экспериментальная), n = 184		II группа (контрольная), n = 185		Достоверность различий
	Начало года	Конец года	Начало года	Конец года
Масса тела, кг	64,70 [58,75-70,70]	66,30 [61,30-72,30]	62,50 [57,00-70,8]	63,40 [59,00-70,7]	р2-4 < 0,05
Длина тела, см	176,8 [171,0-181,0]	177,5 [172,0-181,5]	176,5 [171,0-181]	177,5 [172,0-182]
ИМТ, кг/м2	20,90 [19,70-22,50]	21,35 [20,00-22,90]	20,30 [18,70-22,2]	20,40 [19,10-22,3]	р2-4 < 0,05
Бег 3 км, с	870,0 [810,0-937,5]	815,0 [770,0-870,0]	945,5 [892,0-1034,0]	930,0 [845,0-1020,0]	р1-3 < 0,001 р2-4 < 0,001
Прыжки/скакалка 1мин, раз	121,0 [104,5-141,5]	130,0 [117,5-150,0]	110,0 [92,0-130,0]	112,0 [95,0-137,0]	р1-3 < 0,001 р2-4 < 0,001
Прыжки/скакалка 2 мин, раз	207,0 [180,5-250,0]	233,0 [207,5-261,0]	191,0 [146,0-229,0]	202,0 [160,0-234,0]	р1-3 < 0,001 р2-4 < 0,001
Прыжки/скакалка 3 мин, раз	300,0 [252,0-353,5]	334,0 [300,0-375,0]	270,0 [208,0-310,0]	280,0 [210,0-336,0]	р1-3 < 0,001 р2-4 < 0,001

Таблица 2

Основные параметры системы внешнего дыхания у подростков, находящихся на разном двигательном режиме (медиана и квартили)

Показатели	I группа (экспериментальная), n = 38		II группа (контрольная), n = 31		Достоверность различий
	Начало года	Конец года	Начало года	Конец года
ЖЕЛвд, л	4,79 [4,45-5,32]	5,05 [4,61-5,28]	4,52 [4,14-4,88]	4,50 [4,21-4,89]	р2-4 < 0,01 р1-2 < 0,01
РОвд, л	2,68 [2,43-3,02]	2,76 [2,60-3,10]	2,52 [2,35-3,03]	2,61 [2,26-2,83]	р2-4 < 0,05
РОвыд, л	1,36 [1,25-1,50]	1,43 [1,32-1,56]	1,31 [1,15-1,46]	1,30 [1,18-1,44]	р2-4 = 0,053
ДО, л	0,57 [0,49-0,60]	0,58 [0,55-0,60]	0,56 [0,48-0,59]	0,59 [0,56-0,60]	р1-3 = 0,096 р3-4 < 0,01 р1-2 = 0,093
ФЖЕЛ, л	4,43 [4,07-4,71]	4,47 [4,14-4,92]	4,28 [3,81-4,76]	4,12 [3,65-4,44]	р1-3 = 0,057 р2-4 < 0,01
ОФВ1, л	3,89 [3,63-4,15]	4,04 [3,73-4,30]	3,59 [3,26-4,05]	3,68 [3,40-4,06]	р1-3 < 0,05 р2-4 < 0,01 р1-2 < 0,01
Индекс Тиффно, %	89,4 [81,6-94,2]	90,6 [85,8-96,8]	86,4 [78,8-96,2]	92,8 [86,2-97,1]
ПОС, л/мин	7,54 [6,42-8,43]	7,73 [7,18-8,62]	7,29 [6,06-7,90]	7,18 [6,47-8,11]	р2-4 < 0,01 р1-2 < 0,05
МОС25, л	7,10 [6,17-7,87]	7,14 [6,73-8,01]	6,64 [5,66-7,37]	6,67 [5,67-7,59]	р2-4 < 0,05
МОС50, л	5,58 [4,94-6,07]	5,52 [4,90-6,36]	4,92 [4,41-6,13]	5,35 [4,19-6,28]
МОС75, л	3,23 [2,87-3,74]	3,32 [2,79-3,83]	3,44 [2,83-4,16]	3,55 [2,87-4,21]
МОС85, л	2,32 [1,98-2,97]	2,34 [1,81-2,96]	2,37 [1,94-3,23]	2,65 [2,06-3,15]
СОС25-75, л	5,24 [4,39-5,70]	5,22 [4,59-5,74]	4,90 [4,11-5,79]	5,03 [4,02-5,91]
СОС75-85, л	2,74 [2,29-3,31]	2,79 [2,34-3,23]	2,90 [2,39-3,72]	3,05 [2,47-3,58]
МОС200-1200, л	17,86 [10,9-25,0]	25,00 [16,7-31,3]	11,36 [10,0-20,8]	18,55 [11,6-30,4]	р1-3 < 0,05 р3-4 < 0,05 р1-2 < 0,01
ОПОС, л	0,84 [0,66-1,00]	0,71 [0,55-0,88]	0,70 [0,56-1,11]	0,67 [0,48-1,10]	р1-2 < 0,05
Тфорс. выд, с	1,93 [1,56-2,18]	1,71 [1,39-2,28]	1,98 [1,40-2,47]	1,75 [1,43-2,31]
Т ПОС, с	0,26 [0,20-0,37]	0,20 [0,15-0,27]	0,29 [0,20-0,41]	0,23 [0,18-0,37]	р3-4 = 0,051
ПОС/МОС50, у. е.	1,32 [1,21-1,43]	1,37 [1,27-1,60]	1,30 [1,22-1,54]	1,32 [1,20-1,57]
ОФВ1/ПОС, у. е.	0,52 [0,49-0,58]	0,52 [0,48-0,57]	0,50 [0,47-0,56]	0,51 [0,47-0,57]

ОФВ1 на 8,2 % (р < 0,05) и МОС200-1200 на 57,0 % (р < 0,01). Повышенная учебная нагрузка предъявляет организму школьника особые требования, что может отражаться на уровне функционирования основных систем организма, выносливости и состояния соматического здоровья. Использование систематических повышенных двигательных режимов в течение учебного года, вероятно, может приводить и к различному уровню функционирования СВД. В конце учебного года выявлены значимые отличия у большего числа показателей (табл. 2). В процессе роста и развития школьников отмечается увеличение ДО в I и II группах на 1,7 % (р = 0,096) и 5,4 % (р < 0,05), что свидетельствует о более экономичном дыхании по сравнению с началом учебного года.

Следует отметить, что систематические дополнительные занятия циклическими и игровыми видами спорта приводят к повышению резервных возможностей СВД. Это проявляется в увеличении показателей ЖЕЛ (на 5,5 %; р < 0,01), РОвд (на 3,0 %; р < 0,05) в экспериментальной группе, и в конце учебного года указанные показатели статистически значимо отличаются на 12,2 % (р < 0,05) и 5,7 % (р < 0,05) и РОвыд на 10,4 % (р = 0,053).

Систематические физические нагрузки в течение года привели к тому, что при втором обследовании у подростков I группы показатель ФЖЕЛ превысил уровень контроля на 8,5 % (р < 0,01), а ОФВ1 на 9,6 % (р < 0,01). Изменяется паттерн дыхания. Так, у старшеклассников, имеющих повышенный двигательный режим, статистически значимо по сравнению с исходным уровнем увеличиваются пиковая объемная скорость, время и объем воздуха на пиковой объемной скорости, максимальная объемная скорость в мелких бронхах.

Медианы показателей дыхательных проб у подростков с различной двигательной активностью: * – р < 0,05 – внутригрупповые различия в течение года; # – р < 0,05 – межгрупповые отличия

У подростков, находящихся на обычном двигательном режиме, возрастает время пиковой объемной скорости (р = 0,051) и МОС200–1200 (р < 0,01).

Использование проб с задержкой дыхания показало, что у старшеклассников I группы (повышенная ДА) по сравнению с контрольной группой в начале учебного года имеют более высокий уровень результатов проб Штанге и Генчи, сохраняется это различие и после года обучения (см. рисунок).

Статистически значимые отличия результатов этих проб между группами выявлены как в начале года (р < 0,05), так и в конце (р < 0,05). Следует отметить, что в процессе роста и развития школьников вне зависимости от уровня ДА возможности СВД возрастают, однако степень увеличения различна: у I группы они составили 12,7 и 5,9 %, у II группы 6,1 и 10,0 % соответственно для проб Штанге и Генчи.

Таким образом, после года систематических занятий циклическими и игровыми видами спортивной деятельности возрастают резервные возможности СВД, что позволяет говорить о положительном результате использования повышенных физических нагрузок на состояние организма подростков, имеющих высокую учебную нагрузку.

Выводы

• 1.    Основные показатели системы внешнего дыхания у старшеклассников г. Железногорска соответствуют должным величинам. В начале учебного года абсолютные значения показателей СВД у обследованных школьников не имеют статистически значимых отличий.

• 2.    Систематические занятия в течение года циклическими и игровыми видами спорта по сравнению с обычным двигательным режимом приводят к повышению экономичности дыхания (увеличению дыхательного объема) и резервных возможностей системы при спокойном дыхании (увеличению жизненной ёмкости легких и резервного объема вдоха).

• 3.    Паттерн форсированного дыхания у школьников, имеющих в течение года повышенную дви-

• гательную активностью, по сравнению с контролем характеризуется более высокой пиковой объемной скоростью воздушного потока (в основном за счет большей проходимости мелких бронхов) и объемом воздуха, что приводит к статистически значимому высокому объему форсированного выдоха за 1 с.