Нормирование нагрузок при занятиях велоспортом на начальном этапе спортивного совершенствования

И.А. Криволапчук1, , М.Б. Чернова1, , В.В. Мышьяков2, , В.А. Иванов3,

I.A. Krivolapchuk1, , M.B. Chernova1, , A.A. Myshyakov2, , V.A. Ivanov3,

Введение. Спортивная подготовка юных велосипедистов, как известно, охватывает несколько периодов, каждый из которых имеет свои особенности [4, 12]. Ее содержание изменяется в соответствии с закономерностями спортивного совершенствования на фоне интенсивно протекающих процессов роста и развития организма занимающихся [5, 8, 9]. Эффективность тренировки велосипедистов во многом определяется соответствием применяемых физических нагрузок (ФН) функциональным возможностям занимающихся [7, 11, 12]. Поэтому рациональное нормирование ФН является первостепенной задачей этапа начальной подготовки, решение которой базируется на использовании функциональных показателей объема и интенсивности, отражающих зависимость «доза – эффект» [5, 7, 10]. Наиболее распространенным физиологическим показателем из-за высокой информационной ценности и простоты регистрации является частота сердечных сокращений

(ЧСС). Особое значение он имеет при определении интенсивности нагрузки в циклических видах спорта [5, 8, 9]. Известно, что при циклических нагрузках глобального характера между изменением мощности работы и пульсом имеется высокая степень тесноты взаимосвязи [1]. Данное обстоятельство позволяет точно регулировать нагрузку с учетом индивидуальных приспособительных возможностей организма юного спортсмена. Вместе с тем сегодня существует недостаток информации относительно возможности использования показателей хронотропной функции сердца для нормирования нагрузок на начальном этапе спортивного совершенствования.

Цель исследования – разработка методики нормирования интенсивности физической нагрузки при занятиях велоспортом на основе изучения зависимости между скоростью передвижения, рабочей частотой сердечных сокращений и возрастом с учетом уровня физической работоспособности (ФР).

Материалы и методы исследования. В исследовании приняли участие юные спортсмены 10–15 лет (n = 114), занимающиеся велоспортом. Возрастно-половые группы включали от 8 до 14 испытуемых. В целях диагностики уровня ФР определяли мощность работы при пульсе 170 уд/мин (велоэргомет-рический тест PWC170) [1]. В дальнейшем обследуемые выполняли 8 нагрузок различной интенсивности. Длительность одной нагрузки составляла 4 мин, а интервал отдыха между ними – 5 мин. Тестирование проводилось после разминки на участке шоссе с усовершенствованным асфальтовым покрытием равнинного типа (перепад высот составлял 0,2–0,5 м на 0,1 км шоссе). Скорость передвижения задавалась при помощи велокомпьютера. Исследование проводилось в два этапа: сначала выполнялись заезды со скоростями 14, 17, 20, 23 км/ч, а через 2–3 дня – с интенсивностью 26, 29, 32, 35 км/ч. Скорость ветра не превышала 6 км/ч. Регистрация ритма сердца осуществлялась с помощью нагрудного датчика Polar H10, совмещенного с пульсометром Polar V800. Запись параметров сердечного ритма проводилась также с использованием смартфона с функцией Bluetooth с установленными спортивными мобильными приложениями Polar Beat и Polar Flow. После окончания исследования записи оцифровывались, а затем подвергались подробному индивидуальному анализу. Обработка полученных данных осуществлялась с использованием стандартных программ в пакете Statistica и MS Excel.

Результаты. Полученные результаты свидетельствуют о статистически значимом (p < 0,05–0,001) возрастании ФР по мере увеличения возраста юных спортсменов (табл. 1).

Анализируя изменения относительных величин PWC170 в возрастном аспекте, следует отметить выраженное увеличение работоспособности как у мальчиков, так и у девочек. В рассматриваемых возрастных группах работоспособность у мальчиков была существенно (p < 0,01–0,001) выше, чем у девочек. Учитывая это обстоятельство, исследование динамики ЧСС при ступенчато возрастающей нагрузке проводили для мальчиков и девочек отдельно.

На рис. 1 представлены данные о зависимости между изменениями скорости езды на велосипеде и частотой сердечных сокращений у мальчиков-велосипедистов 10 и 15 лет. Видно, что величина ЧСС при всех скоростных режимах работы у юных спортсменов в 10 лет больше, чем в 15 лет. В целом результаты исследования свидетельствуют, что с увеличением возраста спортсменов величина ЧСС в устойчивом состоянии (р < 0,05–0,001) существенно уменьшается. Эти различия, по-види-мому, отражают повышение экономичности функционирования системы кровообращения на данном этапе возрастного развития. Важно подчеркнуть, что девочки-велосипедистки характеризовались более выраженной хронотропной реакцией сердца на нагрузки по сравнению с мальчиками, что, по-видимому, отражает менее высокие резервные возможности их организма.

Установлено, что у юных велосипедистов с высоким уровнем ФР при скорости езды на велосипеде в пределах от 14 до 35 км/ч ЧСС находилась в диапазоне 94–170 уд./мин (прирост – 76,1 ± 2,5 уд./мин), с низким уровнем – 100–179 уд./мин (прирост – 78,4 ± 2,3 уд./мин). Различия между спортсменами с разной ФР на каждой ступени нагрузки составляли в среднем 5,2 ± 1,4 уд./мин.

Таблица 1

Table 1

ФР юных велосипедистов 10–15 лет по тесту PWC170 (кг ⋅ м/мин ⋅ кг) Physical working capacity (PWC170) in cyclists aged 10–15 years (kg ⋅ m/min ⋅ kg)

Возраст, лет / Age, years	Мальчики / Males	Девочки / Females
10–11	13,86 ± 0,93	10,63 ± 1,22+
12–13	17,9 ± 1,04**	10,94 ± 1,19+++
14–15	19,51 ± 1,32**	15,85 ± 1,10**+

Примечание: ** – значимые различия при p < 0.01 между велосипедистами 10–11 лет, с одной стороны, и 12–13 и 14–15 лет – с другой; +, +++ – значимые различия между мальчиками и девочками одной возрастной группы при p < 0,05, 0,001 соответственно.

Note: ** – significant differences at p < 0.01 between cyclists aged 10–11 years vs. 12–13 and 14–15 years; +, +++ – significant sex differences within the same age group at p < 0.05 and p < 0.001, respectively.

У девочек-велосипедисток с высокой работоспособностью ЧСС при повышении скорости от 14 до 35 км/ч находилась в пределах 99–181 уд./мин (прирост – 82,0 ± 1,8 уд./мин), а с низкой – 101–188 уд./мин (прирост – 87,2 ± ± 2,1 уд./мин). Различия между юными спортсменками с высокой и низкой ФР составляли в среднем 3,1 ± 1,1 уд./мин.

Таким образом, анализ зависимост и «доза – эффект» выявил взаимосвязь между скорость ю езды на равнинном участке шоссе и ЧСС у юных велосипедистов 10–15 лет (рис. 2). Эта взаимосвязь носит линейный характер впл о ть до ЧСС 190–200 у д ./мин, что согласуется с имеющимися данными [2, 4, 7, 8 ].

Установлено, что хронотропная функция

Юные велосипедисты

Рис. 1. Зависимость «доза – эффект» между изменениями скорости езды на велосипеде и частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин) у мальчиков-велосипедистов 10 и 15 лет Fig. 1. Dose-response relationship between cycling speed and heart rate (HR, bpm) in 10- and 15-year-old male cyclists

	Частота сердечных сокращений в зависимости от скорости и возраста
	82	94	105	128	139	151	162
з	87	98	ПО	133	144	155	167
о 22	92	103	114	137	149	160	171
со —	96	108	119	142	153	165	176
	101	113	124	147	158	169	181
О	106	117	129	151	163	174	185
	14	17	20	26	29	32	35

Скорость, км/ч

Рис. 2. Зависимость между изменениями скорости езды на велосипеде (V, км/ч), средней величины частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин) и возрастом (лет) юных велосипедистов

Fig. 2. Relationship between cycling speed (V, km/h), mean heart rate (HR, bpm), and age (years) in young cyclists

сердца у спортсменов с высокой работоспособностью по сравнению с малотренированными сверстниками более эффективна, что проявляется в относительно низких величинах ЧСС при работе одной и той же интенсивности. Снижение ЧСС отражает повышение экономичности работы сердца, так как его энергетические запросы, кровоснабжение и потребление кислорода увеличиваются тем больше, чем выше ЧСС [1, 9]. Рабочая брадикардия у юных велосипедистов обусловлена в основном уменьшением влияния механизмов центральной симпатической регуляции на сердце.

Установлено, что ЧСС в состоянии покоя и при выполнении физической нагрузки зависит от возраста занимающихся. Анализ динамики частоты пульса свидетельствует о том, что с возрастом величина ЧСС юных велосипедистов в состоянии покоя и при стандартной нагрузке постепенно уменьшается. При этом в состоянии покоя частота сердечного ритма имеет среднюю степень отрицательной корреляции с возрастом. Существенные возрастные изменения ЧСС наблюдаются и во время физической работы преимущественно аэробного характера: при стандартной нагрузке ЧСС с возрастом, как было отмечено выше, уменьшается [9, 10]. У детей и подростков при напряженных физических упражнениях максимальная ЧСС находится в обратной зависимости от возраста: чем младше обследуемый, тем она выше [1, 7]. В целом возрастные изменения хронотропной функции сердца отражают соотношение механизмов адренергической и холинергической регуляции кровообращения на различных этапах онтогенеза. В первые годы существенно преобладают симпатические влияния. По мере развития организма это преобладание становится менее выраженным на фоне усиления тонуса блуждающего нерва. Благодаря этому организуется такое взаимодействие симпатических и парасимпатических влияний, которое обеспечивает эффективную деятельность сердечно-сосудистой системы как в покое, так и при напряженных физических упражнениях. Повышение тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в процессе индивидуального развития обусловливает, в частности, постепенное замедление ЧСС. В связи с тем, что в ходе онтогенеза наблюдаются значительные изменения хронотропной функции сердца, для оценки интенсивности нагрузки юных спортсменов разного возраста необходимо исполь- зовать не только абсолютные величины ЧСС, но и относительные показатели, выраженные в процентах либо от максимальных ее значений, либо от величины пульсового резерва [5, 9].

Важнейшая особенность адаптации к физической нагрузке состоит в том, что у юных спортсменов прирост МОК происходит преимущественно за счет увеличения ЧСС при относительно малом повышении УО крови [1]. Показано, что в зависимости от возраста и пола УО достигает своих предельных значений при среднем пульсе 106–125 уд./мин. В дальнейшем МОК изменяется только благодаря росту ЧСС [1, 2]. В целом чем младше юный спортсмен, тем в большей степени рост МОК обеспечивается за счет ускорения ритма сердечных сокращений [5, 7, 9].

Использование одинаковых по величине тренировочных воздействий дало возможность судить о соотношении внешней и внутренней сторон физической нагрузки у юных велосипедистов в возрастно-половом аспекте. Подбор математической функции, которая имела бы близкое сходство с эмпирическими данными, показал, что для описания зависимости между скоростью передвижения, ЧСС и возрастом адекватной является следующая модель множественной регрессии:

y = a + bx + cz.

В табл. 2 представлены уравнения регрессии, отражающие соответствие между ЧСС, скоростью передвижения на велосипеде и возрастом спортсменов 10–15 лет, имеющих различную ФР.

Предложенный способ обработки полученных результатов дает возможность прогнозировать величину одного из рассматриваемых показателей при заданных значениях двух других. Последнее обстоятельство позволяет использовать представленные регрессионные модели для управления процессом спортивной тренировки и оценки ФР юных спортсменов, занимающихся велосипедным спортом на этапе начальной подготовки. Они хорошо соотносятся с эмпирически найденными значениями. Подобные подходы к нормированию ФН представлены в научной литературе [3, 6, 7]. В частности, уравнения регрессии используют для оценивания интенсивности потребления кислорода, при выполнении ФН определенной величины [3]. Сходные методики расчета физиологической интенсивности циклических упражнений реализованы и в других исследованиях [6].

Таблица 2

Table 2

Уравнения регрессии, отражающие зависимость между скоростью передвижения на велосипеде на участке шоссе равнинного типа и ЧСС

Regression equations describing the relationship between cycling speed on flat-road segments and HR

Пол Sex	Расчётный показатель Parameter	Уравнение регрессии Regression	Уровень ФР PWC level	r	F	m	p<
М/M	ЧСС, уд./мин HR, bpm	99,9 + 3,79V – 4,71В	Высокий High	0,97	2302,4	6,28	0,001
М/M	ЧСС, уд./мин HR, bpm	87,51 + 3,85V – 3,13В	Низкий Low	0,97	2286,0	6,07	0,001
М/M	V, км/ч V, km/h	–23,6 + 0,25ЧСС + 1,19В	Высокий High	0,97	2247,4	1,60	0,001
М/M	V, км/ч V, km/h	–20,56 + 0,24ЧСС + 0,8В	Низкий Low	0,97	2338,2	1,53	0,001
Д/F	ЧСС, уд./мин HR, bpm	82,6 + 3,93V – 3,08В	Высокий High	0,97	798,3	5,69	0,001
Д/F	ЧСС, уд./мин HR, bpm	79,52 + 4,07V – 2,71В	Низкий Low	0,97	647,2	5,99	0,001
Д/F	V, км/ч V, km/h	–18,67 + 0,24ЧСС + 0,74В	Высокий High	0,97	782,6	1,41	0,001
Д/F	V, км/ч V, km/h	–17,21 + 0,23ЧСС + 0,63В	Низкий Low	0,97	638,9	1,43	0,001

Примечание : М – мальчики; Д – девочки; V – скорость езды, км/ч; ЧСС – частота сердечных сокращений, уд./мин; В – возраст, лет.

Note: M – males; F – females; V – cycling speed, km/h; HR – heart rate, bpm; В – age, years.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют, что в рассматриваемых группах юных велосипедистов физическая работоспособность у мальчиков была выше, чем у девочек. Установлено, что с увеличением возраста юных спортсменов величина частоты сердечных сокращений в устойчивом состоянии существенно уменьшается в широком диапазоне «стандартных» нагрузок аэробного и смешанного аэробно-анаэробного характера. Эти различия, по-видимому, отражают повышение экономичности функционирования системы кровообращения тренирующихся в ходе возрастного развития. Важно подчеркнуть, что девочки-велосипедистки характеризовались более выраженной реакцией на все виды нагрузки по сравнению с велосипедистами того же возраста.

В ходе исследования у юных велосипедистов выявлена линейная зависимость между скоростью езды на велосипеде и изменениями сердечного ритма. Использование многомерного статистического анализа позволило по заданной скорости езды на велосипеде прогнозировать рабочую величину частоты сердечных сокращений и, наоборот, определять скорость передвижения при планируемой величине реакции сердечно-сосудистой системы на нагрузку в разных возрастно-половых группах.