The features of athletes functional stability with different types of motor acts

Volgograd State Physical Education Academy

The article explains the characteristic features of indicating functional stability, reliability regular effects of athletes adapted to muscular work.

Увеличение объема, интенсивности и вариативности нагрузок и использование различных климатических зон, горных и равнинных условий приводят к сближению ряда характеристик функционального состояния спортсменов в различных видах спорта. Вместе с тем усложнение тактики, техники, вариативности использования средств тренировки, календаря соревнований приводит ко всё большему проявлению специфических требований, связанных с особенностями видов спорта. Конкретные проявления физической работоспособности у спортсменов носят специфический характер [ 2, 8, 10 ].

В основе приобретения и повышения специальной работоспособности в спорте лежит механизм долговременной адаптации организма спортсмена к условиям тренировочной и соревновательной деятельности, что внешне выражается в его морфофункциональной специализации. Морфофункциональная специализация понимается как избирательное приспособительное совершенствование тех функциональных возможностей организма, которые имеют преимущественное значение для конкретной спортивной деятельности, и развитие таких морфологических перестроек, которые выступают в качестве материальной основы специализированной гиперфункции. В результате целенаправ- ленной и регулярной тренировки организм может, активно реагируя на внешние воздействия, избирательно повышать свои рабочие возможности и количественно развивать ту форму специфической работоспособности, которая обусловлена конкретной двигательной деятельностью и преимущественно определяет ее успех [ 1 ].

В конечном итоге происходит специализированное приспособление стимулов реакций, ориентированное на целесообразную для конкретных условий физической нагрузки реализацию целостной реакции по всем компонентам ее структуры – скорости развертывания, максимальному уровню, устойчивости, экономичности с учетом биомеханических, средовых и других факторов обусловленности [ 7 ].

Различия в структуре функциональной подготовленности и ее качественных характеристиках и, естественно, в ее интегральном выражении – физической работоспособности – является закономерным результатом многолетнего процесса морфофункциональной специализации организма спортсменов разных специализаций [ 1 ].

Показано, что уровень развития компонентов функциональной подготовленности организма, выраженность их качественных характеристик различаются и зависят от наследственных факторов и от внешних условий – характера мышечной нагрузки, ее интенсивности и длительности, т. е. основных параметров, определяющих спортивную специализацию [ 3, 10 ]. К примеру, в циклических видах спорта, в частности, в плавании, функциональная подготовленность весьма в большой степени обусловливаетя мощностью функционирования, функциональной экономичностью, мобилизационными возможностями физиологических систем, уровнем развития функций дыхания и кровообращения [ 3, 8 ].

Максимальный уровень специфической работоспособности, а значит, и уровень функциональной подготовленности спортсмена в конкретных условиях соревновательной деятельности обеспечивается специализированной функциональной структурой, устойчивой формой межсистемных отношений в организме. Ее формирование связано с выведением физиологических систем на высокий уровень функциональных возможностей, фиксированный на основе соответствующих морфологических перестроек, и включено в процесс долговременной адаптации организма к напряженной мышечной деятельности [ 1 ].

В последнее время весьма актуализируется изучение закономерностей и механизмов проявления и развития функциональной подготовленности спортсменов, и на одно из первых мест по важности выступают исследования качественных характеристик функциональных возможностей организма [ 3, 8, 10 ]. В ряду таких характеристик особое значение приобретает такое свойство (характеристика), как функциональная устойчивость.

В этой связи весьма важно знать не только об уровне развития и механизмах функциональной устойчивости у спортсменов разной подготовленности, но и иметь представление о специфических особенностях ее проявления у спортсменов различных специализаций. Такая информация крайне необходима как для осуществления контроля и оценки подготовленности спортсменов, так и для дифференциации и индивидуализации программ тренирующих воздействий в специфических условиях конкретного вида спортивной деятельности.

Таким образом, основной задачей настоящего исследования явилось выяснение специфических проявлений функциональной устойчивости у спортсменов с различным привычным паттерном моторики и анализ физиологических механизмов, обусловливающих как ее уровень, так и ее специфические особенности.

Методика

Для достижения поставленной цели комплексному обследованию были подвергнуты три группы квалифицированных спортсменов мужского пола в возрасте 17–20 лет, специализирующихся в различных видах спорта, одинакового уровня функциональной подготовленности.

Первую группу составили футболисты (n = 25) как представители игровых видов спорта, в структуре двигательной активности которых встречаются примерно в равных пропорциях движения, по своей биомеханике относящиеся как к циклическим, так и к ациклическим физическим упражнениям. Во вторую группу вошли спортсмены-бегуны (n = 17), рассматриваемые как яркие представители циклических видов спорта. В третью группу были приглашены спортсмены-пловцы (n = 18) как представители циклического вида спорта, мышечная работа в котором выполняется в специфических условиях водной среды. Как известно, особенности функциональной деятельности организма человека в водной среде и проявление их в спортивном плавании зависят от влияния физических свойств водной среды на функции различных органов и систем и их адаптации к необычным условиям [ 9 ].

Предварительно в условиях покоя определяли величины длины и массы тела, жизненной емкости легких (ЖЕЛ), частоты сердечных сокращений (ЧСС). После этого испытуемые выполняли трехступенчатую физическую нагрузку, дозированную по величине индивидуальной ЧСС: 1 нагрузка – ЧСС = 120–150 уд/мин.; 2 нагрузка – ЧСС = 150–170 уд/мин.; 3 нагрузка – ЧСС ≥ 180 уд/мин (максимальная). Первые две нагрузки выполнялись в течение 5 минут с перерывом в 5 минут. Величины мощности этих нагрузок и соответствующие уровни ЧСС использовались для расчета показателя PWC 170 . Третья нагрузка выполнялась в максимальном режиме (W max ) и поддерживалась в течение 2 – 3 минут, при этом определялось максимальное потребление кислорода (VО 2 max ) и частота сердечных сокращений при этой нагрузке (ЧСС max ). После окончания выполнения физической нагрузки регистрировались все изучаемые показатели в течение 5 минут восстановления.

Для анализа использовался ряд показателей, отражающих прямо или косвенно функциональную устойчивость организма, полученных как прямым, так и расчетным путем. Напрямую получали величины потребления кислорода в покое и при физических нагрузках (VО 2 ), частоты дыхания (fb), дыхательного объема (Vт), легочной вентиляции (VE), частоты сердечных сокращений (ЧСС). Кроме того, определялась гипоксическая устойчивость в пробах с задержкой дыхания на вдохе (ЗД вд) и на выдохе (ЗД выд).

Рассчитывались следующие показатели: коэффициент соотношения объемновременных параметров паттерна дыхания (Vт/fb), степень увеличения частоты сердечных сокращений, легочной вентиляции и потребления кислорода при максимальной нагрузке относительно уровня покоя (соответственно ЧСС max /ЧСС покоя ; VE max /VЕ покоя ; VO 2max /VO 2 покоя ), степень реализации максимального аэробного потенциала при стандартной физической нагрузке (VО 2 W 1 /VО 2max ), кислородный пульс (КП), коэффициент использования кислорода из вдыхаемого воздуха (КИО 2 ), кислородный эффект дыхательного цикла (КЭДЦ) и кислородная стоимость выполненной работы (VO 2 /W).

В качестве одного из основных показателей, интегративно отражающих уровень функциональной подготовленности и меры физиологических резервов, рассматривалась величина физической работоспособности человека, определяемой в тесте PWC 170 [ 7, 8, 10, 12 ].

Рассматривая уровень функциональной устойчивости спортсменов с позиций ее взаимообусловленности с другими качествами или характеристиками функциональных возможностей организма (мощности, мобилизации, экономичности), мы в качестве основных, прямо отражающих устойчивость показателей, анализировали её интегральные выра- жения (физическая работоспособность – РWC170 и максимальная аэробная производительность – VO2max) и показатели гипоксической устойчивости (ЗД вд. и ЗД выд.).

Одновременно не менее важное значение при анализе придавалось показателям, отражающих мобилизационные возможности и показатели экономизации функций. Мы сочли возможным рассматривать эти параметры функциональной устойчивости в качестве показателей, способных отразить специфические особенности спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта.

Результаты исследования

В таблице 1 представлены средние величины показателей функциональной устойчивости организма у представителей различных видов спорта, имеющие характерные специфические особенности паттерна моторики.

Сравнение общего размера всего массива изучаемых параметров функциональной устойчивости показывает, что представители циклических видов спорта, легкоатлетического бега и плавания существенно превосходят в большинстве показателей представителей футбола.

Таблица 1

Средние величины показателей функциональной устойчивости у спортсменов различных специализаций (Х±m)

Показатели	Спортивная специализация			Достоверность различий
	Футбол (n=25)	Бег (n=17)	Плавание (n=18)	I-II	I-III	II-III
	I	II	III
PWC170, кГм/мин	1046,6±44,4	1136,8±29,3	1387,3±70,1	P>0,05	P<0,05	P<0,05
VО 2max , мл/мин	2940,7±36,4	3218,2±65,3	3529,4±157,3	P<0,05	P<0,05	P>0,05
ЗД вд., с	48,8±3,3	54,0±3,0	79,4±4,9	P>0,05	P<0,05	P<0,05
ЗД выд., с	23,6±1,4	33,4±2,1	43,3±1,9	P<0,05	P<0,05	P<0,05
ЧСС max /ЧСС покоя ,%	232,2±7,0	228,9±9,2	242,5±7,0	P>0,05	P>0,05	P>0,05
VE max /VЕ покоя , %	1188,6±41,1	1010,9±47,4	1259,4±99,1	P<0,05	P>0,05	P<0,05
VO 2max /VO 2 покоя , %	963,8±36,8	1139,8±138,6	1271,8±70,5	P>0,05	P<0,05	P>0,05
VО 2 W 1 /VО 2max , %	28,5±1,1	28,1±2,6	28,2±2,2	P>0,05	P>0,05	P>0,05
Vт/fb max , у.е.	39,1±1,3	42,9±2,3	64,4±4,2	P>0,05	P<0,05	P<0,05
КП max , мл/уд/мин	16,0±0,2	16,9±0,4	18,7±0,8	P>0,05	P<0,05	P>0,05
КИО 2max , мл/л/мин	33,2±0,6	34,2±1,1	41,4±1,5	P>0,05	P<0,05	P<0,05
КЭДЦ max , мл/цикл/мин	61,3±1,1	68,0±1,8	95,5±4,1	P<0,05	P<0,05	P<0,05
VO 2max /W max , мл/кГм/мин	2,40±0,10	2,34±0,10	2,10±0,10	P>0,05	P<0,05	P>0,05

Величина физической работоспособности оказалась наибольшей у пловцов по отношению к величине этого показателя у представителей других видов спорта: на 19,1% (P<0,05) по отношению к бегунам и на 34,6% (P<0,05) по отношению к футболистам. Показатели физической работоспособности у бегунов и футболистов различались между собой всего на 8,0% и статистически недостоверно (P>0,05).

Величина максимальной аэробной производительности была достоверно больше у бегунов и пловцов по отношению к футболистам соответственно на 9,4% (P<0,05) и 20,0% (P<0,05). В тоже время величины этого параметра у бегунов и пловцов достоверно не различались (P>0,05). Это в полной мере согласуется с литературными данными [ 6 ].

Показатели гипоксической устойчивости, определяемые в пробах с максимальной произвольной задержкой дыхания и рассматриваемые как один из важнейших факторов проявления функциональной устойчивости, были существенно больше у пловцов по отношению как к бегунам, так и к футболистам (P<0,05).

Различия, обнаруженные в параметрах мобилизационных возможностей, были не столь выражены и не столь однозначны. Тем не менее большинство из них имели боль- шие величины у представителей плавания.

Как уже отмечалось ранее, для проявления функциональной устойчивости имеет большое значение уровень экономизации на всех уровнях функционирования организма [ 4, 6, 8 ].

Сравнительный анализ показателей, отражающих экономичность-эффективность и сопряженность функционирования сердечно-сосудистой, дыхательной и двигательной систем, обнаружил ярко выраженные различия у представителей разных видов спорта.

Величина показателей соотношения объёмно-временных параметров дыхательного цикла, кислородного пульса, коэффициента использования кислорода из вентилируемого воздуха и кислородного эффекта дыхательного цикла опять оказались наибольшими у пловцов. Несколько меньшими были величины этих показателей у бегунов, а наименьшими – у футболистов.

Точно в таком же порядке различались величины показателей кислородной стоимости единицы выполненной работы (VO 2max /W max ). Наименьшая кислородная стоимость работы была у пловцов (2,10±0,10), несколько большей она была у бегунов (2,34±0,10) и у футболистов (2,40±0,10).

Обнаруженное превосходство по большинству параметров функциональной устойчивости у представителей циклических видов спорта вполне объяснимо. Давно показано, что в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости, а именно к таковым и относятся бег и плавание, одними из основных механизмов, обусловливающих спортивную результативность, являются именно механизмы совершенствования «функциональной устойчивости», позволяющие продолжать работу при прогрессирующих сдвигах во внутренней среде организма и утомлении [ 6 ].

Кроме того, неоднократно отмечалось, что в циклических видах спорта, в частности, в плавании, функциональная подготовленность весьма в большой степени обусловливается мощностью функционирования, функциональной экономичностью, мобилизационными возможностями физиологических систем, уровнем развития функций дыхания и кровообращения [ 3, 8, 9 ].

Сравнение показателей уже у представителей двух циклических видов спорта показывает, что по всем параметрам функциональной устойчивости спортсмены-пловцы выглядят предпочтительней, чем бегуны. Это также было вполне ожидаемо и связано именно с особенностями специфики вида спорта. Мышечная деятельность в спортивном плавании осуществляется в весьма специфических условиях водной среды и гидроневесомости, а также в необычном положении лежа. Уже само только пребывание в воде представляет для организма существенную функциональную нагрузку. Как известно, особенности функциональной деятельности организма человека в водной среде и проявление их в спортивном плавании зависят от влияния физических свойств водной среды на функции различных органов и систем и их адаптации к необычным условиям [ 9 ].

Таким образом, анализ полученных результатов показателей функциональной устойчивости показал довольно существенное превосходство по ним спортсменов, специализирующихся в циклических видах спорта, и особенно пловцов.

Наглядно эти различия хорошо просматриваются на диаграммах, отражающих функциональные профили нормализованных величин анализируемых параметров (рис. 1). Можно видеть, что наибольшая суммарная величина нормализованных оценок показателей функциональной устойчивости отмечается у пловцов и составляет 7,401 у.е. У бегунов эта величина существенно меньше и составляет 5,625 у.е. И наименьшая сумма оценок обнаруживается у представителей футбола – 5,108 у.е.

Футбол

Бег

Плавание

Рис. 1. Профили функциональной устойчивости у спортсменов различной специализации (нормализованные величины):

(1 - PWC 170 ; 2 - VО 2max ; 3 - Vт/fb max ; 4 - ЧСС max /ЧСС покоя ; 5 – VE max /VЕ покоя ;

6 - VO 2max /VO 2 покоя ; 7 - VО 2 W 1 /VО 2max ; 8 - КП max ; 9 - КИО 2max ; 10 - КЭдц max ; 11-VO 2max /W max ; 12 - ЗД вд.; 13 - ЗД выд.).

Далее нами оценивалась устойчивость (надежность) регуляторных механизмов при различных состояниях организма у спортсменов различной специализации. Эта оценка осуществлялась по динамике показателя «мощности коррекции», отражающего функционирование основных систем организма и являющегося выразителем их интегрированности.

Как и в предыдущей главе, этот показатель рассчитывался для условий мышечного покоя, при выполнении стандартной физической нагрузки умеренной мощности и физической нагрузки максимальной мощности, а также для периода срочного (на 1 минуте) и оставленного (на 5 минуте) восстановления.

На рисунке 2 представлена динамика показателя «мощности» коррекции в покое, при разных уровнях мощности выполняемой физической нагрузки и в период восстановления у спортсменов разных видов спорта.

Следует отметить, что общая динамика устойчивости (надежности) регуляторных влияний оказалась в целом схожей у представителей всех спортивных специализаций. Вместе с тем прослеживается и несколько характерных особенностей. Так, исходный уровень значений показателя мощности корреляции (в условиях покоя) значительно различается. Величина этого показателя оказалась наибольшей у пловцов и составила 2,63 у.е., тогда как у бегунов она составила 2,37 у.е, а у футболистов – 1,99 у.е.

Исходя из того, что низкие значения показателя «мощности» корреляции отражают ослабление регулирующих влияний, а высокое – усиление функциональной интегрированности, рассматриваемое как следствие развития функциональной оптимизации [ 5, 11 ], можно сделать заключение о более высоком уровне как функциональной подготовленности пловцов, так и более высоком уровне у них развития функциональной устойчивости.

Динамика изменения этого показателя в процессе последующей работы и восстановления у спортсменов различных специализаций имеет некоторые различия, которые наиболее характерно проявились у футболистов.

Так, у них, в отличие от бегунов и пловцов, при выполнении стандартной физической нагрузки показатель «мощности» корреляции относительно состояния покоя несколько увеличился (с 1,99 до 2,35 у.е.), что можно трактовать как реакцию срочной функциональной мобилизации регуляторных систем.

Рис. 2. Динамика интегрированности различных показателей функциональной устойчивости в покое, при выполнении физической нагрузки различной мощности и в период восстановления у спортсменов различной специализации (представлены величины «мощности корреляции.

При выполнении максимальной физической нагрузки наблюдалось уже снижение значения показателя «мощности» корреляции до 2,20 у.е., что отражает уменьшение интегрированности функционирования вегетативных систем организма и рост напряженности в регуляторных системах.

В период восстановления у футболистов наблюдалось планомерное увеличение значений показателя «мощности» корреляции до 2,27 у.е. на первой минуте и до 2,41 у.е. на пятой минуте восстановительного периода.

Несколько другая динамика показателя «мощности» корреляции, а значит и интегрированности функциональных систем организма наблюдалась у бегунов. Исходный уровень интегрированности функций выражался у бегунов в величине «мощности» корреляции, равном 2,37 у.е., который в период выполнения стандартной физической нагрузки незначительно снизился 2,29 у.е. Это свидетельствует об определенной «стабильности» регулирующих влияний. Максимальная нагрузка, так же как и у спортсменов специализации футбол, вызвала у них довольно значительную утрату оптимальности реагирующих влияний («мощность» корреляции снизилась до величины 2,1 у.е.). Изменения показателя «мощности» корреляции в период восстановления были схожи с динамикой этого показателя в группе футболистов. В острый период восстановления этот показатель в некоторой степени повысился (до 2,14 у.е.), а в отставленный период восстановление произошло в полной мере и вернулось в исходное состояние (до 2, 37 у.е.).

Анализ динамики показателей «мощности» корреляции у пловцов обнаружил существенные различия по сравнению с бегунами только по его величинам (у пловцов значения этого показателя были существенно больше), оставаясь идентичными по характеру изменений в покое, при физических нагрузках и в восстановительном периоде. К примеру, величина показателя «мощности» корреляции даже при закономерном сни- жении в процессе выполнения физической нагрузки максимальной мощности у пловцов была больше, чем у бегунов в условиях покоя.

Нам представляется, что высокие значения показателя «мощности» корреляции у пловцов по сравнению со спортсменами других специализаций обусловлены именно спецификой этого вида спорта. Наличие водной среды в сочетании с большими объемами и интенсивностью тренирующих воздействий, характерных для современного спортивного плавания, являются теми внешними условиями, которые вызывают напряженность в регуляторных механизмах, обеспечивающих двигательную деятельность [ 9 ].

Таким образом, анализ полученных в исследовании результатов позволяет сделать заключение о характерных особенностях проявления функциональной устойчивости, надежности регуляторных влияний у спортсменов, адаптированных к мышечной работе с различным паттерном моторики.