Abstract THEORETICAL AND EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF ADAPTATION TYPES AT SPORTS ONTOGENY OF CROSS-COUNTRY SKIERS L.G. Kharitonova, Dr. Hab., professor V.I. Mikhalev, Dr. Hab., professor Yu.V. Chklyayev, director of the Research Institute of activities in extreme conditions Siberian state academy of physical culture, Omsk Key words: intensity, volume of physical loads, genetic apparatus of cell, metabolism, norm of reaction, pedagogical correction, selection. The aim of this study to make the theoretical and experimental substantiation of adaptation types at the sports ontogenesis of cross-country skiers. The obtained data allow to define three constitutional types of the cross-country skiers' adaptation: "long-distance", "universal" and "sprinting". Types of adaptation are to be taken into consideration for the selection of gifted athletes, in organizing the complex control and correction of training process at various stages of sports ontogenesis.
|
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТИПОВ АДАПТАЦИИ В СПОРТИВНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ ЛЫЖНИКОВ-ГОНЩИКОВ Доктор биологических наук,
профессор Л.Г. Харитонова Сибирская государственная академия физической культуры, Омск Ключевые слова: интенсивность, объем физических нагрузок, генетический аппарат клетки, метаболизм, норма реакции, педагогическая коррекция, отбор.
Организм человека неоднозначно реагирует на физические нагрузки, интенсивность которых является критерием силы их воздействия на организм, или мерой ее напряженности. Индивидуальные особенности реакции организма на мышечную деятельность определяются генетическими задатками ("маркерами"). Механизмы адаптациогенеза сложны, и, несомненно, истоки его надо искать на молекулярно-генном уровне организации [3, 9 и др.]. В исследованиях Ф.З. Меерсона [9] была установлена связь между объемом функциональной нагрузки и генетическим аппаратом клетки. Автором убедительно доказано, что усиление функции всегда влечет за собой активизацию генетического аппарата, а также предложено понятие "интенсивность функционирования структур", суть которого сводится к тому, что объем функции всегда определяется какой-то конкретной единицей массы работающего органа. Вместе с тем необходимо помнить о том, что и объем и масса органов имеют возрастные пределы в развитии. С этих позиций определенный интерес, на наш взгляд, представляет изучение углеводного обмена, в частности анаэробного гликолиза, отражающего, с одной стороны, клеточный обмен в условиях гипоксии, с другой - его взаимосвязь с интенсивностью физических нагрузок или силой их воздействия на организм на разных этапах спортивного онтогенеза. Известно, что в основе различий в приспособлении организма к факторам среды лежит специфика метаболизма, или энергетический гомеостаз. Совершенно не безразлично, каким путем образуется энергия при мышечных нагрузках. Принятие решения в гомеостатических системах генетически детерминировано и эволюционно закреплено естественным отбором [8, 13, 14]. Анаэробный обмен углеводов, или анаэробный гликолиз, по своей биологической сущности - это комплекс вегетативных сдвигов, он эквивалентен первой стадии стресса - мобилизации энергетических ресурсов для решения срочно возникшей жизненно важной задачи. Осуществляется внутренняя перестройка отдельных подсистем организма по определенному эволюционно сложившемуся стандарту, срочно и стереотипизированно. Механизм его действия преимущественно раскрывается при выраженной недостаточности кислорода в клетках [3, 13, 14]. В этой связи в 90-х годах нами была выдвинута концепция, что анаэробный обмен углеводов должен иметь преимущество перед аэробным при изучении процесса адаптации организма к интенсивным физическим нагрузкам. Данная концепция была успешно решена в многолетних наблюдениях за организмом детей, подростков, юношей, но исследования были проведены на спортсменах различных специализаций [11]. Цель настоящих исследований - теоретико-методологическое обоснование типов адаптации в спортивном онтогенезе лыжников-гонщиков. Для достижения поставленной цели нами были проанализированы результаты многолетних исследований, которые проводились на базе НИИ деятельности человека в экстремальных условиях (НИИ ДЭУ) СибГАФК. Задачи исследования: 1. Проанализировать имеющиеся данные и выявить особенности характера метаболических реакций у лыжников-гонщиков различных возрастных групп при выполнении дозированных физических нагрузок. 2. Выявить особенности морфофункциональных структур, физической работоспособности и восстановительных процессов у спортсменов с различным типом метаболизма. 3. Экспериментально обосновать комплексно-количественные характеристики типов адаптации организма лыжников-гонщиков. 4. Совершенствовать методику комплексного этапного, текущего и оперативного контроля за подготовкой лыжников-гонщиков различных возрастных групп. Методы исследования: 1. Антропометрические: измерения проводились по общепринятым методикам. Определение биологического возраста по схеме А.Б.Савицкой и Д.И. Арон (1977). 2. Физиологические: оценка кардиореспира торной системы осуществлялась компьютерным аппаратурно-приборным комплексом "Ритм". 3. Биохимические: изучался углеводно-фосфатный, белковый, кислотно-щелочной обмен в условиях покоя, работы, срочного восстановления (1, 3, 10, 20-я минуты отдыха). Забор крови осуществлялся из мякоти пальца, использованы разовые скарифика торы, антикоагулянты, бактерицидный пластырь. 4. Оценка биоэнергетических критериев. Определение МПК1 - по тесту PWC170 и МПК2 - при выполнении физической нагрузки в субмаксимальных условиях. Изучались мощность, емкость и эффективность анаэробного гликолиза [4]. Для оценки степени гипоксии, или анаэробио за, нами использован коэффициент анаэробиоза [15]. 5. Оценка физической работоспособности проведена в лабораторных условиях по схеме, предложенной Международной биологической программой, но в некоторой нашей модификации. Испытуемые выполняли трехступенчатую возрастающую нагрузку на велоэргометре типа "Ритм" отечественного производства. Длительность каждой ступени была 4 мин, интервал отдыха между работой - 2 мин. Первая нагрузка выполнялась в виде разминки - ЧСС 120-130 уд/мин, вторая - на пульсе 165±5 уд/мин, третья - ЧСС свыше 180 уд/мин. Таким образом, для всех испытуемых были дозированы длительность работы, интервалы отдыха и физиологическая стоимость по частоте сердечных сокращений. Вместе с тем на каждой ступени нагрузки спортсмен развивал такую мощность, которая соответствовала его функциональной готовности. В процессе исследования нами не использованы физические нагрузки до отказа. В первую очередь это связано с тем, что в обследовании приняли участие юные спортсмены начиная с 11-12 лет, имеющие спортивный стаж 2 года. Общее количество испытуемых - 370. Обсуждение результатов. Результаты исследований были обработаны математически с учетом анаэробного обмена углеводов в следующих возрастных группах: 11-12; 13-14; 15-16; 17-20 лет. Во всех возрастных диапазонах первую группу составили спортсмены с преобладанием аэробного типа обмена, т.е. выполнившие трехступен чатую физическую нагрузку на уровне порога анаэробного обмена (ПАНО). Концентрация молочной кислоты в крови после нагрузки у них не превышала 4 ммоль/л. Такой характер метаболизма был назван нами "стайерским" [11]. Вторую группу составили спортсмены со смешанным, или "универсальным", энергообразовани ем. Концентрация молочной кислоты после нагрузки колебалась в диапазоне от 4,1 до 8,0 ммоль/л. Третью группу составили спортсмены, в организме которых мышечная нагрузка сопровожда лась ярко выраженным анаэробным гликолизом. Концентрация молочной кислоты после стандартной физической нагрузки превышала 8,1 ммоль/л. Такой тип реакции, или метаболизма, рассматри вали как "спринтерский", или анаэробный. Определенный интерес, на наш взгляд, представил анализ соотношений лиц с различным типом обмена в разные возрастные периоды и соответственно с разным уровнем спортивной квалификации. Выявлено, что во всех возрастных диапазонах среди лыжников-гонщиков количественно преобладают лица со смешанным типом обмена. Их несколько больше по сравнению со "стайерским" типом обмена (процент лыжников со "спринтерским" - анаэробным обменом во всех возрастных группах значительно ниже) (табл. 1). Выбранный нами методический подход к распределению лыжников-гонщиков на группы с учетом уровня энергетического углеводного обмена при дозированной трехступенчатой нагрузке позволил получить данные, совпадающие с результатами В.В. Кардюкова (1971) и И.Г. Огольцова (1979), а также Т.С. Тимаковой (1998) По мнению этих авторов, среди спортсменов-лыжников, входящих в состав сборной команды страны (ранее СССР, а сейчас России), по стилю подготовки и предрасположенности к отдельным соревновательным дистанциям встречаются "стайеры", "спринтеры" и "универсалы". Определенный интерес вызывает то, что их соотношение в командах, т.е. на этапе высшего спортивного мастерства, такое же, какое мы наблюдали в разные возрастные периоды. Таблица 1. Соотношение количества лиц с различным типом углеводного обмена среди лыжников-гонщиков, %
В дальнейшем при описании результатов исследования нами использована терминология: "спринтеры", "стайеры", "универсалы". В исследованиях предпринят системный подход, который означает попытку привлечь для объяснения того или иного явления природы как можно больше данных из различных областей знаний. Такой подход строится на определении системы совокупности множества составляющих ее элементов [1, 2, 9]. Анализ широкого спектра показателей на разных этапах спортивного онтогенеза показал, что организм спортсменов на тех или иных этапах подготовки характеризуется вариативностью индивидуально-типологических состояний, различиями в механизмах и темпах адаптации к физическим нагрузкам. По-видимому, следует признать, что характер приспособления организма спортсменов к факторам среды, в том числе и к специфической мышечной деятельности, генетически предопределен, что согласуется с общепринятыми представлениями о типах биологической адаптации человеческих популяций [1, 11]. Для конкретизации понятийного аппарата и приближения его к спортивной деятельности нами было предложено несколько видоизмененное понятие: адаптивный тип в спорте - это тип адаптации организма к мышечным нагрузкам. Он представляет собой норму биологических реакций на комплекс физических воздействий и находит внешнее выражение в специфике биомоторики и в морфофункциональных проявлениях, а также в темпах приспособления [11]. Выдвинув, как и в наших ранних исследованиях, концепцию, что в качестве системообразующего фактора в обосновании типа адаптации у лыжников-гонщиков может быть использован самый древний в генезе популяций метаболический процесс, взаимосвязанный с образованием энергии (т.е. анаэробный обмен углеводов), мы опирались, во-первых, на принцип максимальной активности, сформированный Баркрофтом еще в 1937 г. Содержание этого принципа отражено в следующем тезисе: "...состояние работы - это не просто вариант состояния покоя, это сущность машины". Во-вторых, в основу методического подхода к исследованию приспособительной изменчивости лыжников-гонщиков к физическим нагрузкам в наших исследованиях легло понимание внутренней неоднородности здоровой популяции и общепринятого понимания нормы биологической реакции на изменения условий среды. Норма реакции, отражая генетически обусловленный диапазон модификационной изменчивости, служит показателем целесообразности адаптивных возможностей всего живого и, попадая под давление естественного отбора, становится эволюционным явлением [12]. В биологии нормы реакции трактуются как зона морфофизиологических отклонений в ответ на конкретные воздействия среды, в границах которой - стабильно высокая приспособляемость с оптимальной жизнедеятельностью и работоспо собностью. С этих позиций адаптация - это процесс выработки нормы реакции и в то же время результат реализации генетической программы в конкретных условиях. Сходство приспособительных черт к определенным воздействиям окружающей среды позволило ввести в научные исследования понятие "адаптивный тип", который не зависит ни от расы, ни от этнической принадлежности. Исходя из вышеизложенного, нами был предпринят сравнительный анализ полученных результатов обследований лыжников-гонщиков с учетом их работоспособности и нормы реакции организма на нагрузку. Анализ показал, что независимо от специфики или типа метаболизма абсолютные величины физической работоспособности на пульсе до 170 уд/мин на всех этапах спортивного онтогенеза постепенно увеличиваются. Наиболее высокие темпы прироста уровня общей неспецифической работоспособности (в абсолютных значениях) отмечаются в возрастном диапазоне от 14 до 15-16 лет. Вместе с тем уровень относительной физической работоспособности (PWC170 на кг массы тела) у спортсменов 15-16 и 17-20 лет с различным типом метаболизма достоверно не различается (р>0,05). Выявлена способность организма лыжников выполнять физическую нагрузку в субмаксимальной зоне мощности (на пульсе свыше 180 уд/мин), т.е. скоростно-силовая выносливость на всех этапах спортивного онтогенеза выше у лыжников "спринтеров" и достоверно ниже (р < 0,05) у лыжников-"стайеров". На этапе высшего спортивного мастерства у лыжников-"универсалов" работоспособность в условиях выраженной гипоксии приближается к работоспособности "спринтеров" . Все жизненные процессы, в том числе и при мышечной деятельности, сопровождаются затратами энергии и обеспечиваются при работе на выносливость окислительными механизмами. Международной биологической программой параллельно с оценкой уровня физической работоспособности рекомендовано определять уровень аэробной производительности. Наиболее адекватной характеристикой аэробной мощности является максимальное потребление кислорода (МПК), особенно отражающее окислительные возможности организма в удельном выражении (на кг массы тела). Определенный интерес представляют сведения, которые даны в монографии Л.М. Куликова [7]. Автор, обобщая серию научных исследований, отмечает, что в набор характеристик, применяемых для оценки показателей системы энергообразования, введен необходимый минимум наиболее информативных показателей, объективно представляющих оценку аэробных возможностей организма спортсмена, и в первую очередь это относится к МПК (л/мин) и МПК (мл/мин/кг массы тела). В дальнейшем автор отмечает, что имеются веские основания считать, что при занятиях определенным видом спорта от этапа к этапу аэробная мощность стабилизируется, отражая высокую генетическую детерминированность процессов метаболизма. В частности, появились многочисленные экспериментальные данные, что в соревновательном периоде МПК, как правило, снижается, а его корреляция со спортивным результатом уменьшается и одинаково высокие спортивные результаты могут показывать спортсмены с разным и даже с относительно невысоким уровнем МПК. Показано, что за последние десятилетия рост спортивных достижений не сопровождается повышением МПК у выдающихся спортсменов [4, 5]. Все это дало авторам основание утверждать, что адаптация самих мышц - главная суть морфофункциональной специализации организма при тренировке выносливости и она выражена в увеличении возможности приспособления мышц как к аэробному, так и к анаэробному метаболизму [7]. Вышеизложенное лишь подтвердило нашу концепцию о том, что не умаляя в целом значимости аэробной системы энергообеспечения в видах спорта, связанных с преимущественным проявлением выносливости, определение величин МПК (в частности, по тесту РWС 170) и без учета анаэробного обмена может значительно лимитировать прогнозирование роста спортивных результатов и затруднять дозирование физических нагрузок на разных этапах подготовки лыжников-гонщиков. Полученные нами данные по возрастной динамике абсолютных и относительных значений показывают, что абсолютные значения среднегрупповых величин МПК у лыжников с различным типом обмена с возрастом увеличиваются, однако относительные стабилизируются и в спортивном онтогенезе изменяются незначительно, что согласуется с данными ранее названных авторов. Сопоставляя результаты исследования по динамике лактата и МПК, можно заметить следующее: по мнению многих авторов, МПК сопряжено с накоплением продукции лактата в мышцах и крови. Считается, что концентрация лактата в 8 мМоль/л является критерием уровня МПК. Аэробный же обмен в мышцах, т.е. за счет окислительного фосфорилирования, осуществляется лишь до порога анаэробного обмена, при этом концентрация лактата в мышцах и крови колеблется в пределах до 4 мМоль/л [13-15]. Следовательно, можно предположить, что в наших исследованиях спортсмены-"стайеры" выполнили дозированную физическую нагрузку в пределах границы ПАНО. Спортсмены со смешанным типом обмена - в диапазоне МПК, спортсмены-"спринтеры" - в условиях выраженной гипоксии. Приступая к рассмотрению механизмов срочной адаптации сердечно-сосудистой системы (ССС) к физическим нагрузкам, следует подчеркнуть, что адаптация к двигательной деятельности должна рассматриваться как реакция целостного организма, в процессе которой на основе запроса исполнительных органов, в данном случае опорно-двигательного аппарата, происходит мобилизация аппаратов кровообращения и соответственно внешнего дыхания, обеспечивающая поглощение и транспорт кислорода к другим системам. Анализируя возрастную динамику основных показателей артериального давления, следует отметить, что в условиях относительного покоя средние величины систолического, диастолического, пульсового давления, соответственно эластичность и вязкость сосудистых стенок были лучше развиты у лыжников 11-12, 13-14 лет с анаэробным и смешанным типами обмена. У спортсменов-"стай еров" на разных этапах спортивного онтогенеза отмечалась незрелость системы кровообращения (в условиях относительного покоя выше уровень ЧСС, низкие величины систолического и диастолического давления). В процессе тренировки периодичность физических нагрузок позволяет постепенно достичь существенного увеличения мощности системы кровообращения. Различия в характере гемодинамического ответа, по мнению специалистов, обнаруживаются уже при однократных тестирующих нагрузках, т.е. на стадии срочных адаптационных реакций [6, 9, 10, 13]. Изменение ЧСС относят к числу важных показателей адаптации системы кровообращения к различным факторам среды. Анализ показал, что у лыжников-гонщиков с возрастом и с повышением уровня тренированности ЧСС в ответ на дозированную физическую нагрузку уменьшается. Вместе с тем во всех возрастных группах средние величины у лыжников-"спринтеров" достоверно выше, чем у "универсалов" (р < 0,05) и у "стайеров" (р < 0,01). Анализ реакции ССС на дозированную физическую нагрузку выявил, что средние величины систолического и пульсового давления с возрастом увеличиваются, диастолического соответственно уменьшаются, т.е. с возрастом и тренированностью увеличивается способность артериальной системы выбрасывать в сосудистое русло определенное количество крови. Более выраженная реакция отмечалось у "спринтеров". Важным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы у спортсменов является так называемое двойное произведение, или индекс Робинсона. Это весьма информативный показатель, характеризующий механическую деятельность сердца и состояние аппарата кровообращения в целом [5, 6, 7]. Анализ результатов исследования показал, что в покое с ростом тренированности величина двойного произведения снижается в результате более экономного расхода миокардом кислорода в условиях относительного покоя. Вместе с тем отмечается менее экономичная механическая деятельность сердца у "стайеров" в возрастном диапазоне 11-12, 13-14 лет, в частности, вероятно, у них снижена функция левого желудочка сердца. Таблица 2. Коэффициент расходования резервов миокарда у лыжников-гонщиков с различным типом метаболизма при работе в субмаксимальной зоне мощности (усл. ед.)
И наоборот, с возрастом и ростом физической работоспособности и мощности выполняемой работы за дозированный временной интервал увеличивается механическая деятельность сердца. Одновременно наиболее выраженная динамика совершенствования кровообращения на ранних этапах спортивного онтогенеза отмечалась у "спринтеров", к 17-20 годам различия в средних величинах ДП при физической нагрузке до 170 уд/мин у лыжников с разным типом обмена недостоверны, но незначительное преимущество имеют лица со смешанным типом обмена. При анализе возрастные особенности аэробной производительности сердца по данным коэффициента расходования резервов миокарда, рассчитанного с учетом косвенного коронарного кровотока (величин двойного произведения) и относительных величин объема работы, выполненных в разных пульсовых режимах, выявлена следующая зависимость: аэробная производительность сердца от 11-12 до 13-14 лет лучше развита у лыжников-"универсалов" и особенно у "спринтеров" по сравнению со "стайерами". В возрастном диапазоне 15-16 лет с увеличением массы тела независимо от типа обмена у всех лыжников по среднегруппо вым данным снижается экономичность работы миокарда за счет аэробной производительности, причем особенно резко у лыжников - "спринтеров" при работе в субмаксимальной зоне мощности (табл. 2). В возрастном диапазоне 17-20 лет коэффициент расходования резервов миокарда в субмаксимальной зоне мощности и соответственно аэробная производительность миокарда достоверно выше у "стайеров" (2,69 усл.ед.) и "универса лов" (2,40 усл.ед.) по сравнению со "спринтерами" (1,90 усл.ед.). Результаты исследований у лыжников-гонщи ков энергетического гомеостаза миокарда позволили предположить, что в процессе долговременной адаптации под воздействием тренировочных нагрузок у лиц с различным типом метаболизма он имеет специфические особенности. Сравнительный анализ в возрастном аспекте динамики биохимических показателей до и после физической нагрузки позволил заключить, что независимо от того, к какой индивидуально-типологической руппе по обмену относился спортсмен в условиях относительного покоя, выраженных достоверных различий нами не выявлено. Уровень в крови глюкозы, лактата, кислотно-щелочного равновесия и неорганического фосфата оказался в пределах возрастных физиологических норм. При выполнении дозированной интенсивной (третьей ступени) физической нагрузки различия достоверны, более выраженная ответная реакция по среднегрупповым данным отмечается у "спринтеров", и, соответственно, процесс срочного восстановления у них замедлен. С повышением уровня тренированности у спортсменов высокой квалификации снижается степень мобилизации глюкозы из печени: вероятно, в мышцах накапливается больший запас гликогена и организм функционирует более экономно. Независимо от возраста и уровня тренированнос ти наблюдалась самая высокая активность симпато-адреналовой системы у "спринтеров", наименьшая - у "стайеров". Анализ возрастной динамики показателей проб с задержкой дыхания (покой - работа - восстановление) позволил установить, что в условиях относительного покоя уровень величин в пробе Штанге и Генчи был ниже у спортсменов со "стайерским" типом метаболизма. После дозированной физической нагрузки в период срочного восстановления (20 мин отдыха) состояние гипоксии лучше переносили "универсалы". Обобщая вышесказанное, следует отметить, что специфика метаболических процессов прослеживается у лыжников-гонщиков на разных этапах спортивного онтогенеза, способствуя развитию различных признаков и свойств ведущих функциональных систем, а также способности выполнять физические нагрузки с различной интенсивно стью. Результаты эксперимента позволяют выделить три конституциональных типа адаптации лыжников-гонщиков: "стайерский", "универсаль ный" и "спринтерский". Типы адаптации необходимо учитывать при отборе, организации комплексного контроля и коррекции учебно-тренировочного процесса при подготовке лыжников-гонщиков на разных этапах спортивного онтогенеза. Литература 1. Алексеева Т.Н. Адаптивные процессы в популяциях человека. 1986. - 213 с. 2. Анохин П.К. Социальное и биологическое в природе человека. 1975, с. 301-318. 3. Волков Н.И. Биохимический контроль в спорте: проблемы, перспективы. 1975, с. 28-37. 4. Де Дюв К. Путешествие в мир живой клетки. 1987. - 257 с. 5. Дембо А.Г. Врачебный контроль в спорте. 1988. - 288 с. 6. Земцовский Э.В. Спортивная кардиология. 1995. - 448 с. 7. Куликов Л.М. Управление спортивной тренировкой: системность, адаптация, здоровье. 1995. - 395 с. 8. Ленинджер А. Биохимия. 1974. - 256 с. 9. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс, профилактика. 1981. - 277 с. 10. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. 1988. - 256 с. 11. Харитонова Л.Г. Типы адаптации в спорте. 1991. - 206 с. 12. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции. 1968. - 450 с. 13. Яковлев Н.Н. Химия движения. 1983. - 190 с. 14. Hochachka P., Somero G. Biochemical Adaptation. 1988. - 568 p. 15. Hucakabee W.E. Relationship of private and lactate during anaerobic metabolism in exercise and the formation of O2-debt. - 1958. - V.37. P. 255-256.
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Актуальность
исследования. Отечественными и зарубежными
учеными на протяжении всего ХХ столетия
создавались предпосылки решения проблемы
адаптации человека к экстремальным факторам
среды, в том числе и к различным видам мышечной
деятельности [2, 4, 5, 9, 10, 11, 13 и др.]
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме