Особенности функциональной подготовленности спортсменок фитнес-аэробики разной квалификации

В процессе многолетней спортивной тренировки в организме человека происходит закономерное прогрессивное повышение уровня функциональных возможностей локомоторного аппарата и физиологических систем и формирование оптимального взаимодействия между этими системами, что обеспечивает рост физической работоспособности. Это выражается в количественных изменениях – темпе и величине прироста функциональных показателей [2 , 4, 5, 14].

При этом отмечается, что в ходе многолетней адаптации организма к систематическим физическим нагрузкам (мышечной тренировке) наблюдается определенная гетерохронность в формировании приспособительных перестроек в функциональных системах организма и совершенствовании физиологических механизмов [ 2, 9, 15], определяющих уровень функциональной подготовленности спортсменов [5, 14].

Совершенство физиологических механизмов, лежащих в основе функциональных возможностей, в большой мере зависит от их функциональных свойств – мощности, мобилизации, устойчивости [ 11 ], рассматриваемых как качественные характеристики функционирования физиологических систем [4, 5, 13, 14].

Функциональная мощность всех механизмов, обеспечивающих физическую работоспособность, рассматривается как специфическая характеристика,

определяемая как верхний предел функционирования физиологических систем, определяющих выполнение механической работы в тех или иных специфических движениях [6, 11].

Одним из важнейших условий развития адаптированности является повышение мобилизационных возможностей или «функциональной мобилизации», которая обусловливает функциональные изменения во время врабатывания при постоянной мощности выполняемой мышечной работы и предел этих изменений в случае увеличивающейся или максимальной мощности физической нагрузки [8, 12].

Функциональная устойчивость является одним из условий оптимального функционирования основных физиологических систем в процессе решения конкретных двигательных задач [3, 19] и при выполнении мышечной работы рассматривается как отражение способности удерживать высокий уровни энергетических процессов в условиях предельной интенсивности физических нагрузок, а также как способность организма эффективно осуществлять специфическую двигательную деятельность (решать двигательную задачу) в условиях существенных сдвигов гомеостаза и при воздействии внешних и внутренних помех [4, 5, 11, 14].

Функциональная экономизация является важнейшим результатом и характеристикой адаптации организма к мышечной деятельности, проявляющаяся в повышении экономичности функционирования двигательного аппарата, системы регуляции функций и систем вегетативного обеспечения организма [4, 5, 14].

Следует отметить, что в литературе приводятся данные об особенностях функциональной подготовленности и ее качественных характеристиках, касающихся исключительно спортсменов-мужчин, тогда как спортсменкам посвящены единичные работы и только по отдельным функциональным системам.

В этой связи одной из задач исследования явилось осуществление сравнительного анализа уровня развития основных качественных характеристик функциональной подготовленности у спортсменок различной квалификации.

Методика. Для решения поставленной задачи были осуществлены комплексные исследования в покое и при физических нагрузках стандартной и кратковременной максимальной мощности с участием спортсменок, специализирующихся в фитнес-аэробике трех возрастноквалификационных групп: 10-11 лет (n = 11) II спортивного разряда; 14-16 лет (n = 24) I спортивного разряда и 17-20 лет (n = 14) кандидаты в мастера спорта.

Предварительно определялись величины длины (L) и массы (P) тела, жизненной емкости легких (VC), максимальной вентиляции легких (MMV), частоты сердечных сокращений (HR), время задержки дыхания на вдохе и выдохе (TAin., TAex). После этого обследуемые выполняли трехступенчатую физическую нагрузку, дозированную по величине индивидуальной ЧСС: 1 нагрузка – HR = 120-150 уд/мин, 2 нагрузка – HR = 150-170 уд/мин, 3 нагрузка – HR ≥ 180 уд/мин (максимальная). Первые две нагрузки выполнялись в течение 5 минут, с перерывом в 5 минут. Величина мощности этих нагрузок и соответствующий уровень частоты сердечных сокращений использовались для расчета показателя PWC170. Третья нагрузка выполнялась в максимальном режиме (Wmax) и поддерживалась в течение 2–3 минут, при этом определялись максимальное потребление кислорода (VО2max) и частота сердечных сокращений при этой нагрузке (HRmax).

Регистрация параметров внешнего дыхания, частоты сердечных сокращений и газометрических показателей осуществлялась посредством метаболографа «Ergo-oxyscreen (Jaeger)».

Весь экспериментальный материал обработан с использованием компьютерной техники (Windows XP Professional, программы пакета Office XP – Microsoft Excel 2000).

Результаты исследования. К наиболее информативным показателям функциональной мощности относятся величины максимальной аэробной производительности и максимальной мощности кратковременной мышечной работы [4, 11, 14]. В качестве факторов мощности рассматриваются и характеристики морфофункционального статуса организма, а также показатели физиологических систем, регистрируемые при максимальных мышечных нагрузках и отражающие максимум мощности функционирования организма [5, 6, 11, 14].

Исходя из этого, для оценки уровня функциональной мощности у спортсменок анализировались показатели, характеризующие особенности физического развития, работоспособность и функциональную мощность системы кислородного обеспечения организма. В условиях мышечного покоя измерялись: длина тела, масса тела и жизненная ёмкость лёгких. При выполнении предельной физической нагрузки регистрировались: мощность внешней механической работы и максимальное потребление кислорода.

В таблице 1 представлены средние величины выше обозначенных показателей у спортсменок разных возрастно-квалификационных групп.

Из приведённых в таблице 1 данных следует, что в процессе возрастного развития и повышения спортивного мастерства спортсменок показатели сома-тотипа закономерно прогрессируют. При этом большинство показателей функциональной мощности имеет наибольший прирост при переходе от первой возрастно-квалификационной группы ко второй (диапазон прироста показателей составил 16,6 – 67,5%, р<0,05). Различия же между второй и третьей группой спортсменок по приросту показателей были несколько меньшими (от 0,3 до 30,2%).

Наблюдаемая динамика роста параметров функциональной мощности у спортсменок практически не отличается от отмечаемой рядом авторов при обследовании спортсменов-мужчин. Показано, что рост спортивного мастерства, который, как правило, происходит параллельно с возрастным развитием, сопровождается прогрессивным увеличением показателей соматотипа, параметров мощности системы обеспечения организма кислородом, с увеличением параметров функции внешнего дыхания, кровообращения и др. [4]. При этом отмечается, что наибольший размер прироста показателей функциональной мощности наблюдается как раз на начальных этапах многолетней спортивной тренировки [4, 5, 9, 14, 15].

На следующем этапе исследования производился сравнительный анализ параметров функциональной мобилизации у спортсменок различного возраста и специальной подготовленности.

Известно, что уровень адаптированности к физическим нагрузкам характеризуется повышением функциональных резервов и готовностью к их мобилизации и проявляется увеличением физической работоспособности организма спортсменов [12, 15].

В этой связи производился сравнительный анализ таких показателей мобилизационных возможностей, как величина прироста показателей, отражающих реактивность изменения частоты сердечных сокращений при нагрузке стандартной мощности (HRW1/HRnокоя) и при нагрузке максимальной мощности (HRmax/HRпокоя) в процентах относительно уровня покоя, процент использования максимальной вентиляции лёгких при Wmax (VEmax/MMV, %), процент использования жизненной ёмкости лёгких при Wmax (Vтmax/VC, %), максимальная вентиляция лёгких и частота сердечных сокращений при кратковременной работе максимальной мощности.

В таблице 2 приведены средние значения изучаемых показателей, характеризующих функциональную мобилизацию у спортсменок разного возраста и специальной квалификации.

Как известно, скорость врабатывания в начальной фазе выполнения мышечной работы является одним из критериев высокого уровня тренированности спортсменов. Установлено, что чем быстрее происходит срочная мобилизация функций организма в самом начале работы, тем быстрее спортсмен выходит на не-

обходимый уровень функционирования, и тем выше, в конечном итоге, будет результат [14].

Сравнение показателей, отражающих «мобилизационные» возможности системы кровообращения спортсменок, показывает, что показатели процентного увеличения частоты сердечных сокращений при нагрузке относительно уровня ЧСС в покое при выполнении как стандартной, так и максимальной нагрузки закономерно увеличиваются с ростом подготовленности спортсменок.

Увеличение этих показателей во второй группе относительно первой составило соответственно 8,6 и 9,1% (р<0,05), тогда как в третьей группе спортсменок эти показатели относительно аналогичных параметров во второй группе соответственно были больше всего на 2,7 и 6,8% (р<0,05).

Функциональная мобилизация отражает возможности физиологических систем организма к быстрому выходу их параметров на необходимый уровень функционирования для обеспечения выполнения мышечной работы определенной мощности [4, 5, 11, 14]. При этом весьма важно и то, как быстро физиологические системы выйдут на необходимый уровень функционирования и то, насколько эффективно при этом используется функциональный потенциал [4].

Сравнение средних величин показателей, отражающих эффективность использования вентиляционных возможностей, процента использования максимальной вентиляции лёгких (VEmax/MMV, %) и процента использования жизненной ёмкости лёгких при Wmax (Vтmax/VC, %), зарегистрированных в разных возрастноквалификационных группах спортсменок, обнаружило следующее.

Во второй группе спортсменок величина показателя VEmax/MMV при максимальной нагрузке в среднем была на 27,7 % (р<0,05) больше, чем в первой, и на 3,4% (р>0,05) меньше, чем в третьей. В то же время средняя величина показателя использования собственной жизненной емкости легких (Vтmax/VC) при максимальной нагрузке во второй группе спортсменок была незначительно меньше (на 3,4%), чем в первой, и несколько больше, чем в третьей (на 7,6%) группе. Во всех случаях эти различия были статистически не достоверны (р>0,05).

Вместе с тем два показателя функциональной мобилизации – максимальная вентиляция легких, частота сердечных сокращений при максимальной нагрузке, имели несколько иную динамику. Если на начальном этапе многолетней подготовки у этих параметров был относительно небольшой прирост, соответственно на 14,3% (р<0,05) и 1,5% (р>0,05), то на промежуточном этапе он уже существенно увеличился и составил соответственно 30,2% (р<0,05) и 5,2% (р<0,05). Это согласуется с данными, полученными другими авторами с участием спортсменов-мужчин, что свидетельствует о существенном росте мобилизационных возможностей функциональных систем спортсменов именно на промежуточных этапах становления спортивного мастерства [9, 14, 15].

Для оценки функциональной устойчивости и функциональной экономизации использовался ряд показателей, прямо или косвенно отражающих эти характеристики подготовленности организма спортсменок.

Функциональная устойчивость оценивалась по показателям гипоксической устойчивости организма, определяемой в пробах с задержкой дыхания на вдохе и выдохе.

В спорте экономичность рассматривается как функциональная и метаболическая «цена» высоких и даже предельных уровней мощности выполняемой работы [5, 11]. С этой целью оцениваются такие показатели экономичности функционирования, как расход энергии на единицу работы, степень напряженности регуляции и оптимальность соотношения объемновременных параметров вегетативных функций, в том числе в соотношении с мощностью выполняемой внешней механической работы.

Нами проводилась оценка таких показателей, как ватт-пульс (Wmax/HRmax), кислородный пульс (VО2max/ HRmax), кислородный эффект дыхательного цикла (VО2max/fb max), величина затрат (потребления) кислорода на единицу работы (VО2max/Wmax), коэффициент соотношения объемно-временных параметров паттерна дыхания (Vтmax/fbmax), зарегистрированных при кратковременной мышечной работе максимальной мощности.

В таблице 3 представлены средние величины показателей, отражающих параметры функциональной устойчивости и функциональной экономизации, зарегистрированные у спортсменок разных возрастноквалификационных групп как в условиях покоя, так и при мышечной нагрузке максимальной мощности.

Гипоксическая устойчивость, оцениваемая по времени задержки дыхания на вдохе (TA in) и выдохе (TA ex) и рассматриваемая в литературе в качестве интегративного выразителя функциональной подготовленности вообще и функциональной устойчивости в частности [10], прогрессивно повышалась от одной квалификационной группы спортсменок к другой. Наибольший темп прироста показателей гипоксической устойчивости отмечался между первой и второй квалификационной группами (на 28,6-78,9%, P<0,05). При- рост этих показателей в третьей группе относительно второй составил несколько меньшие величины (10,413,8%, р>0,05).

Показано, что проявления функциональной экономизации наблюдаются как в условиях мышечного покоя, так и во время выполнения физической нагрузки [4, 5, 11, 14]. В частности, величина частоты сердечных сокращений в условиях мышечного покоя традиционно считается одним из характерных показателей, отражающих уровень функциональной экономизации не только сердечно-сосудистой системы, а всего организма спортсменов в целом [4, 11].

Средние величины показателя частоты сердечных сокращений в условиях покоя, зарегистрированные в нашем исследовании у спортсменок различной квалификации, имели устойчивую тенденцию к снижению с 79,9±0,6 уд/мин в группе II разряда до 73,4±1,1 уд/мин (P<0,05) в группе кандидатов в мастера спорта.

Для высокого уровня спортивной результативности имеет большое значение степень экономизации на всех уровнях функционирования организма и отдельных его систем и, прежде всего, тех, которые прямо или косвенно определяют физическую работоспособность человека [4, 5, 6, 9,]. При этом особое значение имеет экономичность – эффективность и сопряжённость функционирования сердечно-сосудистой, дыхательной и двигательной систем.

Исходя из этого, нами был проведен сравнительный анализ показателей, отражающих именно эти процессы у спортсменок различной подготовленности.

Сравнение средних величин показателя ватт-пульса (Wmax/HRmax) в разных квалификационных группах обнаруживает его значительное увеличение с ростом подготовленности спортсменок с 2,8 ±0,1 кГм/уд/ мин в первой группе до 4,7±0,2 кГм/уд/мин в третьей (р<0,05). При этом наибольшая положительная разница наблюдается между первой и второй группами (60,7%, р<0,05).

Еще один показатель эффективности – экономичности функционирования – кислородный пульс (VО2max/ HRmax) также обнаружил тенденцию к росту с повышением уровня подготовленности. У спортсменок II разряда этот показатель был меньше, чем у спортсменок I разряда на 16,7% (р<0,05) и на 11,4% (р<0,05), чем у кандидатов в мастера спорта. При этом средние величины показателя кислородного пульса, зарегистрированные во второй (I разряд) и третьей (КМС) группах, между собой существенно не различались (р>0,05).

Средние величины показателя кислородного эффекта дыхательного цикла (VО2max/fb max) во всех возрастно-квалификационных группах спортсменок достоверно не различались между собой (р>0,05). Наблюдался даже небольшой «дрейф» в сторону уменьшения от группы II разряда к группам спортсменок I разряда и КМС (р>0,05).

Величина кислородной стоимости мышечной работы (величина затрат (потребления) кислорода на

Таблица 3

Средние показатели функциональной устойчивости и экономизации у спортсменок фитнес-аэробики различных возрастно-квалификационных групп (X ± m)

Показатели	Возраст и спортивная квалификация			Достоверность различий
	10-11 лет (II разряд) (n = 11)	14-16 лет (I разряд) (n = 24)	17-20 лет (КМС) (n = 14)	I-II	I-III	II-III
	I	II	III
TA in., с	32,7±2,8	58,5±4,2	64,6±5,8	*	*	-
TA ex., с	25,9±2,9	33,3±2,9	37,9±2,9	-	*	-
HRпокоя, уд/мин	79,9±0,6	75,1±1,7	73,4±1,1	*	*	-
W max / HR max , кГм/уд/мин	2,8±0,1	4,5±0,1	4,7±0,2	*	*	-
VО2max/ HRmax, мл/уд/мин	11,4±0,2	13,3±0,3	12,7±0,4	*	*	-
VО2max/ fbmax, мл/цикл/мин	46,6±1,3	44,5±1,7	43,3±1,9	-	-	-
VO2max/Wmax, мл/кГм/мин	4,1±0,2	3,0±0,1	2,7±0,1	*	*	*
Vт /fb , у.е.	18,4±0,9	21,2±1,3	22,2±1,4	-	*	-

А                   Б                    В

Рис. «Функциональные портреты» функциональной подготовленности спортсменок различного возраста и квалификации (нормализованные величины).

А – 10-11 лет (II разряд), Б – 14-16 лет (I разряд), В – 17-20 лет (КМС).

1 – L; 2 – P; 3 – VC; 4 – MMV; 5 – W max ; 6 – HR max ; 7 – VО 2max ; 8 – HR W1 / HR покоя ;

9 – HRmax/HRпокоя; 10 – VEmax/ MMV; 11 – Vтmax/ VC; 12 – TA in.; 13 – TA ex.; 14 – HR покоя;

15 – Vт/fbmax; 16 – Wmax/ HRmax; 17 – VО2max/ HRax; 18 – VО2max/ fbmax; 19 – VO2max/Wmax.

единицу работы – VО2max/Wmax) оказалась наименьшей у более старших и более подготовленных спортсменок 17-20 лет и достоверно различалась с показателями спортсменок как второй (на 10%, р<0,05), так и первой (34,1%, р<0,05) группы. Необходимо отметить, что этот показатель отличался по величине во второй и первой группах (на 26,8%, р<0,05). Это позволяет сделать вывод о существенном снижении энерготрат на выполняемую работу с ростом квалификации спортсменок, а значит, о повышении эффективности и экономичности функционирования организма.

В заключение для характеристики экономичности внешнего дыхания спортсменок различной квалификации нами анализировались средние величины коэффициента соотношения объемно-временных параметров паттерна дыхания, выражающиеся в отношении вели- чины дыхательного объема к величине частоты дыхания – Vт/fb [16].

Рядом авторов отмечается, что экономичность дыхательной функции выражается в оптимальном соотношении объемно-временных параметров паттерна дыхания [9]. Отмечается, что при более редком и глубоком дыхании создаются наилучшие условия для газообмена при минимизации энерготрат на работу самой дыхательной мускулатуры [1, 18].

Сравнение этого коэффициента у спортсменок различной квалификации показывает его закономерное и статистически значимое увеличение с повышением функциональной подготовленности с 18,4±0,9 у спортсменок II разряда, до 21,2±1,3 (р>0,05), у перворазрядниц и до 22,2±1,4 (р<0,05) у кандидатов в мастера спорта.

Сравнительный анализ всей совокупности полученных результатов свидетельствует о том, что функциональная подготовленность спортсменок с возрастом и ростом подготовленности прогрессивно увеличивается от одной квалификационной группы к другой. Наглядно это положение иллюстрируется увеличением суммарной величины оценок изучаемых показателей функциональной устойчивости у спортсменок разной квалификации (рис.).

На рисунке представлены «функциональные портреты», построенные на основе нормализованных средних величин изучаемых параметров. Нормализация (приведение к единой шкале) осуществлялась посредством построения оценочной шкалы «выбранных точек» для обеспечения возможности сравнения параметров различной размерности [7, 17].

Из представленных профилей вполне определенно можно увидеть, что суммарная «площадь», отражающая уровень функциональной подготовленности, увеличивается от группы спортсменок II разряда к группе спортсменок – кандидатов в мастера спорта. Цифровое выражение «площадей» функциональной подготовленности спортсменок (рассчитанное как сумма нормализованных величин всех анализируемых показателей) в первой группе составляет – 5,61 у. е., во – второй – 7,29 у. е., а в третьей – 8,04 у. е.

Заключение. Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют заключить, что с ростом квалификации при систематической мышечной тренировке уровень функциональной подготовленности спортсменок в целом прогрессивно повышается, что выражается в увеличении основных показателей качественных характеристик функциональных возможностей организма – функциональной мощности, мобилизации, устойчивости и экономизации.

Вместе с тем ряд показателей обнаруживает неравномерность изменений в периоды перехода от одной возрастно-квалификационной группы к другой, выражающуюся в различном темпе и величине прироста, что отражает гетерохронность в развитии приспособительных перестроек организма [2, 9].

Наибольший размер прироста показателей функциональной мощности наблюдается на начальных этапах многолетнего тренировочного процесса, тогда как параметры функциональной мобилизации более существенный рост обнаруживают на промежуточных этапах многолетнего процесса адаптации. В то же время большинство показателей функциональной экономизации имеет устойчивый положительный тренд в течение всех этапов многолетней тренировки. Эту закономерность можно объяснить как явлениями ге-терохронизма возрастного развития, так адаптационными процессами в результате систематических мышечных тренировок.

Педагогика