Уровень максимального потребления кислорода как показатель работоспособности спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта


Н.В. РЫЛОВА1,2, А.А. БИКТИМИРОВА2, А.С. НАЗАРЕНКО3

1Казанский государственный медицинский университет, 420012 г. Казань, ул. Бутлерова, д. 49

2Казанская государственная медицинская академия, 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 36

3Поволжская государственная академия физической культуры, спорта и туризма, 420138, г. Казань, Деревня Универсиады, д. 35

Рылова Наталья Викторовна — доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной педиатрии с курсами ПП и ПДО, тел +7-917-397-33-93, e-mail: rilovanv@mail.ru


Биктимирова Алина Азатовна — аспирант кафедры педиатрии с курсом поликлинической педиатрии, тел. +7-904-662-21-36, e-mail: biktimirova.alin@mail.ru

Назаренко Андрей Сергеевич — кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры медико-биологических дисциплин, тел. +7-917-276-77-55, e-mail: hard@inbox.ru

В статье представлены результаты изучения максимального потребления кислорода (МПК) в двух группах юных спортсменов (пловцы и играющие в хоккей на траве) и контрольной группе мальчиков, не занимающихся спортом. Для определения МПК было выбрано кардиореспираторное нагрузочное тестирование с автоматическими газоанализаторами. Данный вид исследования является наиболее доступным, информативным и надежным для определения аэробной работоспособности атлетов, показателем которой является максимальное потребление кислорода. Проведенное исследование демонстрирует существенные различия показателей МПК у спортсменов, специализирующихся в плавании, мужского и женского пола, спортсменок, специализирующихся в хоккее на траве, а также мальчиков, не занимающихся спортом. У девочек, занимающихся плаванием, и относительные, и абсолютные значения МПК выше, чем у девочек, играющих в хоккей на траве. У мальчиков в исследуемой группе средние показатели МПК оказались существенно выше, чем в контрольной группе. Однако у мальчиков, не занимающихся спортом, средние значения МПК были выше, чем у девочек-спортсменок. Для достижения высоких показателей максимального потребления кислорода у детей и подростков рекомендуется прибегать к систематическим физическим нагрузкам, учитывать возрастные и гендерные особенности, а также специфику выбранного вида спорта.

Ключевые слова: максимальное потребление кислорода, юные спортсмены, кардиореспираторное нагрузочное тестирование


 

N.V. RYLOVA1, A.A. BIKTIMIROVA2, А.S. NAZARENKO3

1Kazan State Medical University, 49 Butlerov St., Kazan, RussianFederation, 420012

2Kazan State Medical Academy, 11 Mushtari St., Kazan, Russian Federation, 420012

3Volga Region State Academy of Physical Culture, Sport and Tourism, 35 Universiade Village, Kazan, Russian Federation, 420138 

Level of maximal oxygen consumption as an indicator of performance of athletes specializing in different sports

Rylova N.V. — D. Med. Sc., Professor of the Hospital PediatricsDepartment with courses of Outpatient Pediatrics and PGE, tel. +7-917-397-33-93, e-mail: rilovanv@mail.ru

Biktimirova A.A. — postgraduate student of the Department of Pediatrics with the course of Outpatient Pediatrics, tel. +7-904-662-21-36, e-mail: biktimirova.alin@mail.ru

Nazarenko А.S. — Cand. Med. Sc., Senior Lecturer of the Department of Biomedical Disciplines, tel. +7-917-276-77-55, e-mail: hard@inbox.ru

The article presents data from a study of maximum oxygen consumption in the two groups of young athletes (swimmers and hockeyplayers) and a control group of boys who are not involved in sports. To determine the maximum oxygen consumption, cardiorespiratory exercise testing with automatic analyzers was selected. This type of research is the most accessible, informative and reliable for determining the aerobic performance of athletes, for which the maximum oxygen consumptionis the indicator. This study demonstrates significant differences in maximum oxygen consumption of male and female athletes specializing in swimming, female athletes specializing in field hockey, as well as boys not involved in sports. The relative and absolute values of the maximum oxygen consumption in girls specializing in swimming were higher than those in girls playing hockey. The average maximum oxygen consumption of the boys in the study group was significantly higher than in the control group. However, the average values of the maximum oxygen consumption of boys, who are not involved in sport, were higher than the same indicator of female athletes. To achieve high levels of maximal oxygen consumption in children and adolescents it is necessary to resort to regular physical exercises, taking into account the age, gender characteristics, as well as the specific features of the selected sport.

Key words: maximum oxygen consumption, young athletes, cardiorespiratory exercise testing.

 

При исследовании общей работоспособности детей и подростков, занимающихся спортом, необходимо учитывать возрастные особенности становления органов и систем и энергетические потребности организма. Следует обратить внимание на более низкие функциональные возможности аппарата кровообращения, менее экономичный расход энергии, значительно уменьшенные возможности удовлетворения кислородного запроса, более низкие показатели максимального потребления кислорода (МПК) и короткое время его удержания,сниженные возможности выполнения аэробных нагрузок и более длительный восстановительный период [1].

Для определения общей физической работоспособности используют пробы с физической нагрузкой, которые должны быть однотипными, стандартными и четко дозируемыми. Подобные тесты являются унифицированными для выявления нарушения толерантности к физической нагрузке, а также дают возможность оценить уровень общей физической работоспособности, независимо от воздействия окружающих факторов [2, 3]. При этом применяемая нагрузка должна быть легко осуществимой и повторяемой, не требовать особых навыков выполнения или высокой координации движений, давать возможность изменения интенсивности нагрузки в необходимых пределах. Преимущество также отдается тем видам нагрузки, при выполнении которых регистрация показателей может быть выполнена непосредственно во время тестирования [4, 5].

Проведение нагрузочных тестов позволяет решить широкий круг задач. С их помощью проводится определение общей работоспособности организма и решение вопроса о наиболее успешной специализации детей и подростков в спорте. После получения результатов функциональных проб появляется возможность прогнозирования результатов и разработка эффективных профилактических мер для предотвращения соматических заболеваний, а также различных повреждений и травм [6, 7].

Наиболее надежным и информативным вариантом дозирования нагрузки и определения выносливости спортсмена является велоэргометрия со ступенчато повышающейся нагрузкой, применение которой обоснованно и физиологически корректно у детей старше 10-12 лет [8]. Одним из видов данной пробы является кардиореспираторное нагрузочное тестирование (КРНТ). При помощи этого теста производится оценка функции сердечно-сосудистой и бронхо-легочной систем, которая заключается в поддержке клеточного дыхания. Эти две системы являются ведущими в процессах аэробного энергообеспечения, по их показателям можно судить о физической работоспособности организма в целом. По мнению ВОЗ, МПК является одним из наиболее информативных показателей функционального состояния кардиореспираторной системы, ее резервов, системы энергетического метаболизма, аэробного потенциала организма и уровня здоровья. МПК характеризует высшую границу доступного организму уровня окислительных процессов, предельно усиленных мышечной работой [9]. Максимальное потребление кислорода зависит от многих факторов: совершенства кислородтранспортной системы (работы сердечно-сосудистой системы — в частности объема сердечного выброса, содержания гемоглобина и здоровья респираторной системы), способности скелетных мышц усваивать поступающий кислород, пола, возраста атлета, вида спорта, спортивной квалификации спортсмена, массы и композиционного состава его тела [10]. Следует заметить, что, по мнению ряда авторов, показатели МПК являются генетически детерминированными (например, преобладание медленных мышечных волокон). На уровень МПК влияют факторы окружающей среды, а именно вид спортивной тренировки, которая требует специфической нагрузки на разные группы мышц. Таким образом, спортивная тренировка в различных видах спорта, особенно циклических, направленная на развитие аэробной производительности организма, может довести показатель МПК до верхнего предела ее границ и повысить физическую работоспособность организма [11].

Цель исследования — установление показателя уровня МПК, его зависимости от вида спорта, в котором специализируется атлет, а также выявление гендерных различий данного параметра.

Материалы и методы

На базе учебно-научной лаборатории кафедры медико-биологических дисциплин Поволжской государственной академии физической культуры, спорта и туризма проведено исследование уровня максимального потребления кислорода у 66 человек, 49 из которых спортсмены (26 девочек и 23 мальчика). В рамках исследования было создано две опытных и одна контрольная группы. Спортсмены были разделены на 2 группы согласно «Олимпийской классификации видов спорта». Эта классификация основана на учете основных закономерностей соревновательной и тренировочной деятельности в различных видах спорта. 1-я группа — представители циклических видов спорта: пловцы (11 девочек, средний возраст — 16,72±0,62 года, и 23 мальчика, средний возраст — 16,34±1,05 года. 2-я группа — представители игровых видов спорта — игроки в хоккей на траве (15 девочек, средний возраст — 16,13±1,22 года). Занятия спортом в этих двух группах — интенсивная физическая нагрузка 3 и более раз в неделю в течение последних 6 (или более) месяцев. Контрольную группу составили 17 мальчиков, учеников IT лицея-интерната, средний возраст которых 14,35±0,49 года, не занимающихся интенсивной или умеренной физической нагрузкой (уроки физического воспитания 2 раза в неделю).

Всем испытуемым были предложены одинаковые условия тестирования — выполнение пробы со ступенчато возрастающей нагрузкой на велоэргометре eBike (Германия) до отказа. Величина нагрузки на первой ступени составила 60 Вт (длительность 3 мин.) и увеличивалась на 15 Вт на последующих ступенях (с периодичностью 1 мин.). В процессе выполнения теста регистрировался показатель максимального потребления кислорода с помощью газоанализатора ADInstruments «PowerLab» РТК 14. Вращение педалей происходило с постоянной оптимальной скоростью — 60-80 педалирований в минуту. Регистрация исследуемых показателей проводилась автоматически каждую минуту. Измерялась также масса тела исследуемых для расчета относительных показателей МПК (на килограмм веса: мл/мин/кг).

Результаты исследования и их обсуждение

У исследованных пловцов-девочек абсолютные показатели МПК варьировали в пределах 2,052-3,552 л/мин (средние показатели — 2,572±0,29 л/мин). Относительные показатели МПК: 37-50 мл/мин/кг, среднее значение 43,54±4,04. При этом наилучший показатель был отмечен у спортсменки N, 17 лет, спортивный разряд «мастер спорта», абсолютный показатель МПК — 3,552 л/мин, относительный показатель — МПК 48 мл/мин/кг при весе 74 кг. В группе пловцов-мальчиков абсолютные показатели МПК находились в пределах 2,941-4,986 л/мин (средние показатели 4,007±0,37 л/мин). Относительные показатели МПК — 45-69 мл/мин/кг, среднее значение — 58,34±4,68. Лучший показатель: спортсмен G, 17 лет, спортивный разряд «кандидат в мастера спорта», абсолютный показатель МПК — 4,986 л/мин, относительный показатель МПК — 60 мл/мин/кг, при весе 83,1 кг. Среди представителей хоккея на траве (девочки) были выявлены следующие показатели: уровень абсолютного МПК варьировалот 1,37 до 2,501 л/мин, среднее значение — 2,12±0,25. Относительный уровень МПК: 26,045-45,47 мл/мин/кг, среднее значение — 38,29±3,11. Лучший результат и абсолютного, и относительного показателя МПК у одной спортсменки Р. 14 лет, спортивный разряд — Кандидат в мастера спорта. Ее абсолютный показатель МПК — 2,501 л/мин, относительный показатель МПК — 45,472 мл/мин/кг, при весе 52,6 кг. Показатели уровня абсолютного МПК в контрольной группе (мальчики) составили от 1,706 до 4,046 л/мин (средние значения — 2,66±0,32 л/мин). Относительные показатели МПК составили 29-57 мл/мин/кг, среднее значение — 42,23±6,1.

Полученные результаты сравнивались с литературными данными. Так, МПК у нетренированных лиц мужского пола в среднем составляет 3,5 л/мин или 45 мл/мин/кг, у женщин — 2 л/мин или 38 мл/мин/кг [12]. Относительная величина МПК в расчете на 1 килограмм веса детей и подростков составляет 43-52 мл/мин/кг [1]. Величина максимального потребления кислорода у пловцов мужского пола составляет 67 мл/кг/мин, у женщин — 57 мл/кг/мин.

В контрольной группе среди мальчиков — учеников IT лицея-интерната обнаруживаются достаточно высокие показатели МПК, относительно девочек-спортсменок, как играющих в хоккей на траве, так и занимающихся плаванием. У мальчиков-пловцов отмечаются самые высокие показатели и абсолютных, и относительных значений МПК. Это можно объяснить гендерными и возрастными особенностями становления системы энергообеспечения. В возрасте 13-14 лет у мальчиков отмечается наибольший годовой прирост аэробной работоспособности (относительное значение МПК вырастает в среднем на 28%), что связано с прибавкой массы тела и общим интенсивным ростом. Максимальный прирост абсолютной величины МПК происходит чуть позже — в 15-16 лет. У девочек наибольший прирост относительного МПК наблюдаетсяв возрасте 12-13 лет (+17%). Прирост абсолютной величины МПК становится малозаметнымпосле 16 лет. Аэробная работоспособность (абсолютная величина) у мальчиков достигает максимума к 18 годам, у девочек к 15. Таким образом, максимальный прирост анаэробной производительности отмечается в 15 лет, что можно объяснить, в том числе и увеличением количества гликолитических волокон в мышцах [13]. В возрасте 13-15 лет у тренирующихся подростков наиболее отчетливой становится взаимосвязь между показателями физического развития и общей физической работоспособности [1].

Специфика нагрузки, получаемой при занятии конкретным видом спорта, влияет на аэробную работоспособность, то есть на показатели МПК. Высокие аэробные возможности организма, несомненно, наиболее важны в циклических видах спорта. Занятие плаванием направлено на развитие аэробной работоспособности организма, выносливости. В этом виде спорта аэробные возможности целесообразнее оценивать по абсолютному показателю МПК (л/мин), так как масса тела атлета, как фактор нагрузки, играет незначительную роль [14]. Одной из характеристик плаванияявляется горизонтальнаяпозицияв воде, что существенно влияет на работу сердечно-сосудистой и дыхательной систем, так как уменьшается расход энергии на поддержание вертикального положения тела. Все это позволяет пловцу более длительно выполнять большой объем работы с меньшими энергозатратами. Кроме того, в ходе работы пловцу приходится преодолевать сопротивление воды, которое возрастает по мере повышения скорости плавания. На итоговый результат влияет телосложение, техническая составляющая при выполнении движений, вес спортсмена и композиционный состав его тела (соотношения мышечной и жировой ткани). Следует учитывать, что чем выше квалификация пловца, тем ближе его плавательное МПК к его беговому МПК [11].

Хоккей на траве, напротив, не требует от спортсменок высокого уровня аэробных возможностей, а, следовательно, МПК не является фактором, лимитирующим их работоспособность [15]. В игровых видах спорта высокие аэробные способности организма играют значимую роль, но не главенствующую роль. Увеличение показателей МПК, в частности у хоккеисток, достигается за счет большого объема тренировочной и соревновательной работы, а также использования средств общей физической подготовки в подготовительном периоде тренировочного цикла. При относительно равной технико-тактической и скоростно-силовой подготовленности в спортивных играх предпочтение отдается тем спортсменам, которые имеют более высокие аэробные возможности организма. Это обеспечит им повышение физической работоспособности, совершенствование кислородтранспортной системы, более продолжительное время выполняемой мышечной нагрузки (особенно приходящиеся на зону анаэробного обеспечения) и, соответственно лучшие результаты.

Для достижения высоких показателей максимального потребления кислорода у детей и подростков необходимо прибегать к систематическим физическим нагрузкам [8]. Важно помнить, что именно в пубертатном периоде наблюдается наиболее низкая экономичность функционирования сердечно-сосудистой системы. Это обуславливает необходимость строгой регламентации и контроля интенсивности физических нагрузок. Для наиболее значимого повышения функциональных способностей организма, которое позволяет преодолевать пубертатный период без существенных ограничений в тренировочном, подготовительном процессе, рекомендуется начинать занятия спортом в возрасте 10-12 лет. Так как именно в этом возрасте даже нетренированные дети и подростки имеют наиболее высокие аэробные возможности, а в частности аэробную экономичность [1].

Заключение

1. Кардиореспираторное нагрузочное тестирование для определения МПК является наиболее доступным и информативным тестом, так как в ходе его выполнения физиологические систем организма максимально интенсивно включаются в работу.

2. При исследовании максимального потребления кислорода у атлетов, специализирующихся в различных видах спорта, в частности, хоккей на траве и плавание, выявлено, что и относительные, и абсолютные показатели МПК выше у пловцов.

3. При анализе гендерных различий показателей МПК отмечено, что даже у нетренированных мальчиков данный показатель выше, чем у девочек, занимающихся интенсивной физической нагрузкой.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Спортивная медицина: национальное руководство / под ред. акад. РАН и РАИМН С.П. Миронова, проф. Б.А. Поляева, проф. Г.А. Макаровой. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. — 1184 с.

2. Мустафина М.Х., Черняк А.В. Кардиореспираторный нагрузочный тест // Атмосфера. Пульмонология и аллергология. — 2013. — № 3. — С. 56-62.

3. Виноградова Л.В., Бахраха И.И. Детская спортивная медицина. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. — 320 с.

4. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. — М.: Физкультура и спорт, 1988. — 206 с.

5. Форопонова Е.В. Физическая культура: учебное пособие / Е.В. Форопонова, О.И. Пятунина, Г.П. Старыгина. — Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2009. — 96 с.

6. Рубанович В.Б. Врачебно-педагогический контроль при занятиях физической культурой: учебное пособие / В.Б. Рубанович. — Новосибирск, 1998. — 283 с.

7. Макарова Г.А. Справочник детского спортивного врача: клинические аспекты. — М.: Советский спорт, 2008. — 440 с.

8. Детская спортивная медицина / Под ред. С.Б. Тихвинского, С.В. Хрущева. — М.: Медицина, 1991. — 560 с.

9. Гигиена детей и подростков: руководство к практическим занятиям. Учебное пособие / под ред. проф. В.Р. Кучмы. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. — 560 с.

10. Биктимирова А.А., Рылова Н.В., Самойлов А.С. Применение кардиореспираторного нагрузочного тестирования в спортивной медицине // Практическая медицина. — Современные вопросы диагностики. — 2014. — № 3 (79). — С. 50-53.

11. Коц Я.М. Спортивная физиология. Учебник для институтов физической культуры. — М.: Физкультура и спорт, 1986. — 240 с.

12. Geddes Linda. Superhuman // New Scientist. — 2007. — P. 35-41.

13. Гольдберг Н.Д., Дондуковская Р.Р. Питание юных спортсменов // Москва: Советский спорт, 2009. — 240 с.

14. Соломатин В.Р. Модельные характеристики и нормативные требования специальной работоспособности высококвалифицированных пловцов // Вестник спортивной науки. — 2009. — № 3. — С. 17-20.

15. Безруков М.П. Морфологические и функциональные особенности физического развития хоккеисток / Безруков М.П., СарсанияС.К., СелуяновВ.Н. // Хоккей: Ежегодник. — М., 1984. — С. 70-75.

 

 

REFERENCES

1. Sportivnaya meditsina: natsional’noe rukovodstvo, pod red. akad. RAN i RAIMN S.P. Mironova, prof. B.A. Polyaeva, prof. G.A. Makarovoy [Sports medicine: national leadership. Ed. By Acad. RAS and RAIMN S.P. Mironov, prof. B.A. Polyaev, prof. G.A. Makarova]. Moscow: GEOTAR-Media, 2013. 1184 p.

2. Mustafina M.Kh., Chernyak A.V. Cardiorespiratory exercise test. Atmosfera. Pul’monologiya i allergologiya, 2013, no. 3, pp. 56-62 (in Russ.).

3. Vinogradova L.V., Bakhrakha I.I. Detskaya sportivnaya meditsina [Children’s sports medicine]. Rostov on Don: Feniks, 2007. 320 p.

4. Karpman V.L., Belotserkovskiy Z.B., Gudkov I.A. Testirovanie v sportivnoy meditsine [Testing in sports medicine]. Moscow: Fizkul’tura i sport, 1988. 206 p.

5. Foroponova E.V., Pyatunina O.I., Starygina G.P. Fizicheskaya kul’tura: uchebnoe posobie [Physical Education: Textbook]. Biysk: Izd-vo Alt. gos. tekhn. un-ta, 2009. 96 p.

6. Rubanovich V.B. Vrachebno-pedagogicheskiy kontrol’ pri zanyatiyakh fizicheskoy kul’turoy: uchebnoe posobie [Medical-pedagogical control with physical education: a tutorial]. Novosibirsk, 1998. 283 p.

7. Makarova G.A. Spravochnik detskogo sportivnogo vracha: klinicheskie aspekty [Directory of Children’s sports doctor: clinical aspects]. Moscow: Sovetskiy sport, 2008. 440 p.

8. Detskaya sportivnaya meditsina, pod red. S.B. Tikhvinskogo, S.V. Khrushcheva [Children’s sports medicine. Ed. by S.B. Tikhvin, S.V. Khrushchev]. Moscow: Meditsina, 1991. 560 p.

9. Gigiena detey i podrostkov: rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam. Uchebnoe posobie, pod red. prof. V.R. Kuchmy [Hygiene of children and adolescents: a guide to practical exercises. Textbook. Ed. by prof. V.R. Kuchma]. Moscow: GEOTAR-Media, 2012. 560 p.

10. Biktimirova A.A., Rylova N.V., Samoylov A.S. Application of cardiorespiratory exercise testing in sports medicine. Prakticheskaya meditsina. Sovremennye voprosy diagnostiki, 2014, no. 3 (79), pp. 50-53 (in Russ.).

11. Kots Ya.M. Sportivnaya fiziologiya. Uchebnik dlya institutov fizicheskoy kul’tury [Sports physiology. Textbook for institutes of physical culture]. Moscow: Fizkul’tura i sport, 1986. 240 p.

12. Geddes Linda. Superhuman. New Scientist, 2007. Pp. 35-41.

13. Gol’dberg N.D., Dondukovskaya R.R. Pitanie yunykh sportsmenov [Meals young athletes]. Moscow: Sovetskiy sport, 2009. 240 p.

14. Solomatin V.R. Model characteristics and regulatory requirements special performance of highly skilled swimmers. Vestnik sportivnoy nauki, 2009, no. 3, pp. 17-20 (in Russ.).

15. Bezrukov M.P., Sarsaniya S.K., Seluyanov V.N. Morphological and functional characteristics of the physical development of hockey players. Khokkey: Ezhegodnik, 1984. Pp. 70-75 (in Russ.).