Вікові особливості реакцій кардіо-респіраторної системи плавців в умовах адаптації до специфічних фізичних навантажень

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

Погодіна Світлана Володимирівна

УДК 612.769:796.015.572

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

ВІКОВІ ОСОБЛИВОСТІ РЕАКЦІЙ КАРДІО-РЕСПІРАТОРНОЇ СИСТЕМИ ПЛАВЦІВ В УМОВАХ АДАПТАЦІЇ ДО СПЕЦИФІЧНИХ ФІЗИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Сімферополь - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник доктор біологічних наук, професор Буков Юрій Олександрович Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, завідувач кафедри фізичної реабілітації.

Офіційні опоненти:

Доктор біологічних наук, професор, Філіпов Михайло Михайлович Національний університет фізичного виховання і спорту України, професор кафедри біології;

доктор біологічних наук, професор, Сидякін В'ячеслав Григорович, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, завідувач кафедри фізіології людини і тварин і біофізики.

Провідна організація Донецький державний медичний університет ім. М. Горького, кафедра нормальної фізіології

Захист відбудеться "7" квітня 2005 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 у Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського за адресою: 95007, Україна, Крим, м. Сімферополь, пр. Вернадського, 4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського за адресою: 95007, м. Сімферополь, пр. Вернадского, 4.

Автореферат розісланий "5" березня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 Мартинюк В.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення адаптивних можливостей організму спортсмена з метою подальшого підвищення спортивної майстерності, розширення функціональних резервів і збереження здоров'я є актуальною проблемою багаторічного спортивного тренування (Верхошанський Ю.В., 1998; Бальсевич В.К., 2001; Лінде Ю.В., 2002). Особливо важливим у сучасних умовах потрібно вважати дослідження вікових особливостей адаптивних реакцій організму до тренувальних навантажень, які визначаються рівнем енергетичного обміну. У свою чергу енергетичний обмін пов'язаний з інтенсивністю біосинтетичної діяльності, що детермінує фізичний розвиток і функціональний стан регуляторних систем (Фомін М.А., Фомін А.М., Дятлова Н.Н., 2002; Фомін М.А., 2003). У зв'язку з цим вивчення показників енергетичного обміну дозволяє виділити вікові періоди, які мають певне значення для фізичного розвитку людини і формування рухового апарату, що дає можливість розробити конкретні режими, які сприяють оптимізації тренувального процесу юних спортсменів. Розвиток рухових здібностей, що детермінують ефективність і якість спеціальної підготовки в спорті, а також забезпечують цей розвиток морфо-функціональних перетворень в онтогенезі людини найбільш інтенсивно відбувається в дитячому і підлітковому віці (Романенко В.А., 1999). Особливо важливим є пубертатний період, на який припадає і базовий етап підготовки юних спортсменів, який пов'язаний із виконанням великих тренувальних навантажень. Єндокринна перебудова в поєднанні з несприятливими зовнішніми чинниками визначає істотні зміни в функціонуванні організму, що виявляється в надмірній активності всіх органів і систем у стані спокою. Низька, або надмірна реактивність до зовнішніх впливів можуть призводити у цьому віці до зниження працездатності і адаптивних можливостей організму підлітків (Фарбер Д.А., 1988; Матицин О.В., 2002). Таким чином, наявність сенситивних періодів на етапах статевого дозрівання має важливе значення в забезпеченні пристосувальних реакцій організму, що повинно враховуватися при складанні багаторічних тренувальних програм. Вікові зміни енергетичного обміну визначаються фізіологічними системами, які для свого функціонування потребують найбільших енергетичних резервів і великої енергоємності. Внаслідок довготривалої адаптації формується функціональна система оптимального енергозабезпечення організму, специфічною особливістю якою є функціональна сполучуваність і корельованість різних складових, вікові особливості і фізіологічне значення яких повністю не з'ясовано (Михайленко А.А., Федотова Т.А., 2000; Мельников А.А., Вікулов А.Д., 2003; Приймаков А., Кропта Р., 2003). Значна роль у формуванні адаптивних реакцій належить кардіо-респіраторній системі організму (Агаджанян Н.А., Елфимов А.И., 1986; Буков Ю.А., 1991; Astrand P.O., 1992; Andersen L., Schjerling P., Saltin B., 2000). Підтримка певного рівня гомеостазу із зростаючими енергетичними потребами, забезпечення адекватної метаболічному запиту організму швидкості споживання кисню значною мірою визначається ефективним формуванням структурних компонентів системи і становлення її функцій. До цього часу недостатньо вивчено багато які аспекти вікової динаміки вентиляторної і газообмінної функції легень юних спортсменів, а також механіка дихання в процесі адаптації до фізичних навантажень (Савельєв Б.Г., Ширяева И.С., 2001). У зв'язку з цим особливу увагу слід звернути на види спорту, в яких крім фізичного навантаження присутній додатковий зовнішній чинник, що посилює величину зовнішнього впливу на організм дітей і підлітків. Такою специфікою володіє спортивне плавання. Таким чином, представляє практичний інтерес подальше вивчення вікових особливостей формування довготривалої адаптації організму юних спортсменів у процесі багаторічного тренувального циклу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наукових досліджень кафедри фізичної реабілітації Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського в контексті теми “Педагогiчнi та медико-бiологiчнi аспекти оптимiзацii життєдіяльності людини у реальних умовах навколишнього середовища та можливостi корекцiї психосоматичного здоров'я”, № держ. реєстрацii 0102U 007130.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження стало вивчення вікових закономірностей формування енергетичного потенціалу і особливостей реакцій кардіо-респіраторної системи юних плавців у процесі адаптації до специфічних фізичних навантажень.

Завдання:

Дослідити вікову динаміку фізичного розвитку і енергетичних можливостей дітей і підлітків, що займаються спортивним плаванням.

Виявити особливості прояву неспецифічних адаптивних реакцій у процесі вікового розвитку.

Вивчити реакції системи зовнішнього дихання плавців різного віку на навантаження ступінчасто-збільшуваної потужності.

Визначити вікову спрямованість пристосувальних реакцій системи кровообігу плавців в умовах м'язової діяльності.

Розробити практичні рекомендації з використання виявлених вікових закономірностей формування адаптивних можливостей у тренувальному процесі юних плавців.

Об'єктом дослідження стала адаптація юних плавців до специфічних фізичних навантажень.

Предметом дослідження є адаптивні реакції кардіо-респіраторної системи юних плавців.

Методи дослідження. Для оцінки фізичного розвитку і аеробних здібностей спортсменів використали антропометрію, спірометрію, динамометрію, велоергометрію і біохімічні методи дослідження. Адаптивні можливості кардіо-респіраторної системи плавців визначали за допомогою гематологічних методів, реографії, спіропневмотографії і газоаналізу. Результати досліджень оброблялися за допомогою методів математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено вплив соматометричних характеристик на прояв аеробних здібностей плавців на етапах вікового розвитку. Уперше представлено математичні моделі, що визначають структурування морфо-функціональних параметрів у забезпеченні аеробних можливостей юних спортсменів. Показано, що однією з причин зниження частки аеробного енергозабезпечення в умовах м'язової діяльності у 14-річних спортсменів є нераціональний ритм рухів при плаванні і недостатність механізмів компенсації метаболічного ацидозу. Виявлено елементи напруженості адаптаційних неспецифічних реакцій у дітей 9-10 років, яки пов'язані зі значними ацидотичними зсувами, що виникають у процесі навчаль-тренувальних занять. Уперше показано вікову динаміку формування різних типів кровообігу, що забезпечують пристосувальні реакції організму. Виявлені кореляційні зв'язки між рівнем МСК і гемодинамічними параметрами дозволяють визначити найбільш оптимальні режими функціонування системи кровообігу в забезпеченні кисневого режиму організму спортсменів різного віку. Уперше показано, що пристосувальні реакції організму плавців 9-10 років протікають більшою мірою за респіраторним типом адаптації, пов'язаним з подоланням еластичного і нееластичного опору диханню. Підвищення віку спортсменів супроводжується збільшенням швидкості повітряного потоку і потужності усього дихального апарату. Регулярне тренування сприяє вдосконаленню механізмів термінової адаптації, що проявляється збільшенням потужності стресореалізовуючої системи, поступовим зменшенням тривалості стресореакції і реалізацією релаксаційного механізму термінової адаптації. Уперше показано вікову динаміку реалізації принципу мозаїчності, що характеризується розподілом функціонального навантаження між структурними компонентами системи зовнішнього дихання, адекватного конкретним вимогам.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати доповнюють і розширюють знання вiдносно вікових особливостей формування енергетичного потенціалу і спрямованості реакцій кардіо-респіраторної системи організму плавців в умовах адаптації до специфічних фізичних навантажень. Матеріали досліджень можуть бути використані як фізіологічне обгрунтування нормування специфічних фізичних навантажень у багаторічному процесі спортивного тренування плавців.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок автора полягає у виконанні експериментальної частини роботи, обробці отриманих результатів, підборі та аналізі літературних даних. Планування експериментів і обговорення одержаних результатів дослідження проведено спільно з науковим керівником.

Апробацiя результатів дисертації. Матеріали дисертації були викладені на 1-ому Всеукраїнському з'їзді фахівців у галузі спортивної медицини і ЛФК (Одеса, Україна, 2002), на 6-й Міжнародній науковій конференції “Молода спортивна наука України” (Львів, Україна, 2002), на 7-ому Міжнародному конгресі “Современный олимпийский спорт и спорт для всех” (Москва, Росія, 2003), на 1-ому Міжнародному конгресі “Спорт и здоровье” (Санкт-Петербург, Росія, 2003), на 11-ому Міжнародному симпозіумі “Еколого-физиологические проблемы адаптации” (Москва, Росія, 2003), на 3-й Міжнародній науково-практичній конференції “Концепція розвитку фізичної культури і спорту в Україні” (Рівно, Україна, 2003), на 2-й міжнародній науковій конференції “Здоровье: сущность, диагностика и оздоровительные стратегии” (Криница Гурска, Польща 2003), на 8-ому Міжнародному конгресі “Современный олимпийский спорт и спорт для всех” (Алмати, Казахстан, 2004), і на засіданнях кафедр фізичної реабілітації, спорту Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського (Сімферополь, Україна).

Публікації.

За матеріалами дисертації опубліковано 12 наукових робіт, з яких 4 у фахових виданнях ВАК і 8 в матеріалах з'їздів, Міжнародних конгресів і конференцій.

Обсяг та структура дисертації.

Дисертація виконана на 182 сторінках комп'ютерного набору і складається із вступу, 4 розділів, висновків, та списку джерел використаної літератури, до якого увійшли 249 вітчизняних і іноземних джерел. Фактичні дані наведені у 14 таблицях та ілюстровані 38 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМIСТ РОБОТИ

Матеріали i методи дослідження. Дослідження здійснювалися в 2 етапи. На першому етапі були проведені тривалі дослідження. Дослідження фізичного розвитку спортсменів проводили за допомогою антропометрії, спірометрії, динамометрії. Артеріальний тиск вимірювали методом Короткова. Дослідження фізичної працездатності здійснювали за допомогою двоступеневого велоєргометричного тесту з подальшим розрахунком максимальної швидкості споживання кисню (МСК) (Карпман В.Л., Білоцерковський З.Б., Гудков І.А., 1974). У дослідженнях взяли участь 603 плавця чоловічої статі у віці від 9 до 18 років. Гематологічні методи включали в себе дослідження лейкоцитарної формули, концентрації гемоглобіну, величини гематокриту, швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) (Меньшиков В.А., 1987). У дослідженнях взяли участь 75 спортсменів у віці від 9 до 16 років. Біохімічні методи включали в визначення концентрації молочної кислоти (La) в периферичній крові плавців, і швидкості утворення порога анаеробного обміну (ПАНО) (Меньшиков В.А., 1987; Рубан І., Аулик І., 1985). У дослідженнях взяли участь 75 спортсменів у віці від 14 до 18 років. На другому етапі проводили дослідження систем кровообміну і дихання. Дослідження системи кровообігу спортсменів проводили реографічним методом. Для цього використали реоаналізатор РА 5-01. За гемодинамічні показники, що вивчаються, використовували: частоту серцевих скорочень (ЧСС, уд/хв.), ударний об'єм крові (УО, мл), ударний індекс (УІ, мл/кг) хвилинний об'єм крові (ХОК, л/хв.), серцевий індекс (СІ, л/хв./м2); подвійний добуток (ПД, ум. од.), загальний периферичний опір (ЗПО, дин с^-1см^-5), час періоду вигнання (Т_вигн., с), працездатність лівого шлуночка (Рбт, кгм), тривалість серцевого циклу (ТСЦ, с). Розрахунковим методом визначали критерій ефективності міокарда (КЕМ, ум.од.), час вигнання хвилинного об'єму (ЧВХО, с), об'ємну швидкість викиду ( ОШВ, мл/с), показник зовнішньої роботи міокарда (ЗРМ, ум. од.). Артеріальний тиск вимірювали методом Короткова з наступним розрахунком середнього артеріального тиску ( САТ, мм рт. ст.) (Косицький Г.І., 1985). Показники реєстрували як у спокої, так і при виконанні дозованих фізичних навантажень ступінчасто-збільшуваної потужності, які виконувалися спортсменами на велоергометрі. У дослідженнях взяли участь 75 спортсменів у віці від 9 до 16 років. плавець адаптивний дихання

Дослідження функцій системи зовнішнього дихання проводили за допомогою приладу Спіро-Тест-РС з подальшою комп'ютерною обробкою даних. За досліджувані показники механіки дихання використовували: об'єм форсованого видиху в 1 секунду (ОФВ1, л), життєву ємність легень (ЖЄЛ, л), резервний об'єм вдиху і видиху (РОвд., мл) (РОвид., мл), тест Тіффно (ОФВ1/ЖЄЛ, %), пікову і максимальні об'єми швидкостей форсованого видиху у точці 25, 50, 75 % форсованої ЖЄЛ (ПОШ, л/с) (МОШ25, л/с) (МОШ50, л/с) (МОШ75, л/с), середню об'ємну швидкість на рівні 25 - 75 % ЖЄЛ (СОШ25-75, л/с), дихальний об'єм (ДО, мл), хвилинний об'єм дихання (ХОД, л/хв.), частоту дихання (f, цикл/хв.). Всі об'ємні показники приводили до умов BTPS. Газообмінну функцію вивчали за допомогою газоаналізаторів типу ПГА-КМ, ПГА-ДУМ. Реєстрували: напруження кисню в повітрі, що видихається (Р_ЕО₂, мм рт.ст.), напруження двоокису вуглецю в повітрі, що видихається (Р_ЕСО₂, мм рт.ст.), коефіцієнт утилізації кисню (FО₂, об.%), швидкість споживання кисню (VO₂, мл/хв.), швидкість виділення двоокису вуглецю (VCO₂, мл/хв.), дихальний коефіцієнт (R, ум.од.), вентиляторний еквівалент по кисню (ВЕО₂, ум. од.), кисневу вартість дихального циклу (VO₂/f, мл/хв./цик.). Газообмінні показники коректувалися з урахуванням умов STPD. Дослідження проводили як в стані спокою, так і при виконанні ступінчато-збільшуваного навантаження на велоергометрі. У дослідженнях взяли участь 75 спортсменів у віці від 9 до 16 років. Отримані дані обробляли статистично з використанням t- критерію Стьюдента і кореляційного аналізу (Венчиков І.А., Венчиков В.А., 1974; Заціорський В.М., 1982).

Результати власних досліджень. Як показали результати тривалих досліджень юних плавців у віці від 9 до 18 років, більшість приватних і інтегральних морфо-функціональних показників змінювалися по мірі їх дозрілості, впливаючи при цьому істотним чином на формування МСК організму спортсменів. Так, виявлено, що найбільш виражені стрибки ростових процесів спостерігалися у віці 12-13 і 14-16 років, які співпали із змінами в функціональному стані м'язової тканини. Показано, що по мірі дозрілості спортсменів розширення аеробних можливостей супроводжувалося зменшенням впливу антропометричних параметрів і посиленням впливу функціональних показників (рис. 1). Так, у 9-10 річному віці виявлено істотні взаємозв'язки МСК з показниками маси тіла (r = 0,66), об`ємом грудної клітини (r = 0,88; r = 0,76), життєвого індексу (r=0,49), об'ємом легень (0,47). У 11-13 років більшою мірою на аеробні можливості впливали тотальні розміри тіла, а у віці 14-16 років - резерви системи зовнішнього дихання, (r = 0,88), силові можливості м'язової тканини (r = 0,48).

Рис. 1. Кореляційні взаємозв'язки між рівнем МСК і показниками фізичного розвитку плавців А - у віці 9-10 років, Б - у віці 11-13 років, В - у віці 14-16 років при виконанні субмаксимального фізичного навантаження. Примітка: 1 - довжина тіла; 2 - маса тіла; 3 - СІ; 4 - об`єм грудної клітини на вдиху; 5 - об`єм грудної клітини на видиху; 6 - екскурсія грудної клітини; 7 - життєвий індекс; 8 - подвійний добуток.

Вивчення енергозабезпечення навантажень при плаванні проводилося нами за показниками концентрації молочної кислоти в крові при використанні спортсменами трьох дистанцій із різною інтенсивністю.

Результати досліджень показали, що збільшення концентрації молочної кислоти при граничній потужності до 8,42 ± 0,157 Ммоль/л (р<0,01) у спортсменів 14 років свідчило про посилення анаеробної ланки енергообміну в забезпеченні м'язової діяльності. Найбільш низькі темпи продукції лактату при граничній потужності плавальних навантажень зареєстровані у 18-річніх плавців. Максимальна концентрація молочної кислоти у них не перевищувала величини 6,189 ± 0,138 мМоль/л, (р< 0,01), що свідчило про посилення аеробної ланки енергозабезпечення. Підвищення спортивної майстерності юних спортсменів супроводжувалося збільшенням швидкості плавання в умовах аеробного енергозабезпечення. Так, у віці 14 років ПАНО дорівнював 1,4 м/с, тоді як у 18-літніх плавців він зростав до 1,6 м/с, (р<0,01). Основною причиною збільшення швидкості утворення ПАНО і посилення продукції молочної кислоти з'явився істотний ацидотичний зсув, що виник у результаті застосування високого циклового темпу при плаванні, що потребувало залучення великої кількості м'язової маси.

Оцінка ефективності адаптації до фізичних навантажень, яку проводили за співвідношенням лейкоцитів у лейкограмі, показала, що для дітей у віці 9-10 років характерним є эозинофілія на фоні реакції спокійної активації, що вказує на наявність елементів напруженості в регуляції механізмів адаптації. Очевидно, такі екзогенні стрес-подразники, як температура і хімічний склад води, надавали додаткове функціональне навантаження на організм дітей. У більш старших вікових групах характерним було формування гармонійної реакції підвищеної активації, що свідчить про перехід організму на більш ефективний рівень функціонування. Оцінюючи взаємодії компонентів системи крові в забезпеченні пристосувального ефекту на основі кореляційного аналізу, виявлено, що високий рівень адаптивних можливостей визначається посиленням кореляційної залежності між рівнем МСК і концентрацією гемоглобіну, еозинофілами і нейтрофілами.

При дослідженні пристосувальних реакцій системи кровообігу нами показано, що з віком в стані спокою відбувалося зниження ЧСС, а величини УО і ХОК навпаки збільшувалися. У дітей 9-10 років збільшення ХОК забезпечувалося реципрокними взаємодіями ЧСС і УО, який знизився на 10 мл у порівнянні з рівнем спокою. Очевидно, основною причиною даного феномена потрібно вважати неудосконаленість механізмів міогенної ауторегуляції серцевої діяльності, а досягнутий рівень тахікардії в цьому випадку був причиною укорочення часу діастолічного наповнення шлуночків. У дітей 11-13 років підвищення об'ємної швидкості кровотоку забезпечувалося за рахунок частотних характеристик серцевої діяльності, УО практично не змінювався. Відзначена дисгармонія очевидно пов'язана з тимчасовою затримкою розвитку, коли структура міокарда може зберігати властивості, притаманні їй у попередньому віці. Крім того, інтенсивне зростання м'язової тканини, що починається, властиве початку пубертатного періоду, не супроводжувалося адекватним збільшенням порожнин серця. У спортсменів 14-16 років збільшення УО при субмаксимальних навантаженнях здійснювалося за рахунок використання базального резервного об'єму.

Вікові етапи розвитку спортсменів супроводжувалися формуванням різних типів кровообігу. Для дітей 9-10 років властивим є резистивний тип, що має найменші пристосувальні можливості. По мірі дозрілості спортсменів та удосконаленості адаптивного потенціалу організму, система кровообігу набирала риси властиві ємнісному типу. З віком збільшення маси серцевого м'яза і підвищення функціональних можливостей системи кровообігу супроводжувалося зростанням, з одного боку, працездатності лівого шлуночка, і з іншого боку - підвищенням економічності міокарда. Посилення нагнітальної здатності серця забезпечувалося більш ніж в 3 рази збільшенням працездатності лівого шлуночка у спортсменів 14-16 років. У віці 11-13 років цей приріст становив 33,4 %, а у дітей 9-10 років лише 18,5 %. У процесі росту і розвитку організму формується тип взаємодії кардіо-гемодинамічних параметрів, спрямований на забезпечення максимального пристосувального ефекту. Кількість достовірних внутрішньосистемних взаємодій може характеризувати активність системи в регуляції рівня кровотоку. Так, у дітей 9-10 років у стані спокою виявлено 20 внутрішньосистемних кореляційних зв'язків. Очевидно, внаслідок недостатньої скорочувальної здатності міокарда включення більшого числа внутрішньосистемних взаємодій спричиняло за собою зниження економічності функціонування всієї системи. У спортсменів 11-13 років число зв'язків зменшилось до 14, що можна пов'язати з розбалансуванням системи, що відбувається у різних фазах пубертатного періоду. У спортсменів 14-16 років підвищення числа зв'язків до 18 може бути пов'язане з формуванням оптимальної скоординованості системи кровообігу після пубертатного стрибка. При субмаксимальному навантаженні зменшення числа взаємозв'язків до 11 у дітей 9-10 років може свідчити про напруження в роботі системи. Надалі з віком підвищення числа достовірних кореляційних зв'язків зумовлено зростанням ступенів свободи, що регулюють вироблення оптимального варіанту включення системи в забезпеченні рівня ХОК в умовах м'язової діяльності.

Дослідження функцій системи зовнішнього дихання показало, що фізичне навантаження сприяло мобілізації дихальної функції легень у всіх спортсменів. Так, у дітей 9-13 років приріст вентиляції більшою мірою здійснювався за рахунок частоти дихальних рухів. Збільшення дихального об'єму відбувалося за рахунок резервного об'єму вдиху при майже повній мобілізації функціональних резервів респіраторної системи. Настільки неефективна вентиляторна реакція сприяла зниженню ЖЄЛ внаслідок зменшення РОвид. Тобто пристосувальні реакції організму юних плавців до фізичних навантажень протікали за респіраторним типом. У спортсменів старшої групи відзначалося значне збільшення об'ємних характеристик у формуванні ХОД. При зростанні дихального об'єму більш ніж на 1500 мл, ЧД підвищилася усього на 8 циклів.

Сформований патерн дихання є переважним з точки зору підвищення ефективності вентиляції. Однак, забезпечити тривало в умовах фізичних навантажень режим дихання з показниками ДО в межах 57% ЖЄЛ досить складно, оскільки це спричиняє за собою розвиток стомлення респіраторних і допоміжних м'язів, що і є причиною зниження ЖЄЛ у плавців приблизно на 500 мл на останньому ступені навантаження.

З підвищенням об'єму повітряного потоку, що проходить через легені, збільшувалася бронхіальна прохідність. Інтенсивність повітряного потоку визначалася об'ємом легень спортсменів і силою дихальної мускулатури. Значними можливостями для реалізації метаболічного запиту організму володіли спортсмени 14-16 років. ПОШ, що характеризує максимальну інтенсивність повітряного потоку під час форсованого видиху, у них була значно вище, ніж у більш молодих спортсменів і зростала по мірі виконання навантажень, аж до максимальної (рис. 2). Очевидно високий еластичний і нееластичний опір диханню, характерний для дітей 9-13 років, був причиною значного збільшення енергії, що затрачується інспіраторними м'язами на вентиляцію легень, що знижувало можливості для збільшення швидкісних характеристик повітряного потоку.

Рис. 2. Вікова динаміка максимальної об'ємної швидкості потоку повітря при форсованому видиху в стані спокою і при фізичних навантаженнях різної потужності. Примітка: 1 - 9-10 років; 2 - 11-13 років; 3 - 14-16 років.

Та ж тенденція виявлялася і на всіх рівнях бронхіального дерева. Найбільші величини об'ємної швидкості повітряного потоку в бронхах великого, середнього і малого діаметра були зафіксовані у спортсменів 14-16 років. У дітей 9-13 років спостерігалася відносна стабілізація об'ємної швидкості видиху у великих, середніх і малих бронхах на останньому ступені навантаження. Очевидно, збільшення частоти дихання сприяло зниженню радіально-направленого тиску, який стримує спадання бронхів, наслідком чого може бути зменшення бронхіальної прохідності при форсованому диханні.

Підвищення потужності системи зовнішнього дихання в процесі онтогенезу і під впливом плавальних навантажень супроводжується зростанням її ефективності. Кисневий ефект дихального циклу у спортсменів старшої групи при потужності навантаження в 150 Вт дорівнював 122,6±5,1 мл/хв./цик., (р<0,01), і значно перевищував цей показник у інших спортсменів. Ефективність пристосувальних реакцій організму спортсменів визначалася нами за енергетичною вартістю, що доводиться на одиницю потужності виконуваної роботи. Найбільші відносні енергетичні витрати були зафіксовані у плавців 9-10 років, при навантаженні в 50 Вт швидкість споживання кисню на один ват потужності склала у них 45,6±2,7 мл/хв. Причому максимальний рівень цих витрат доводився на первинне навантаження. Очевидно, внаслідок недосконалості механізмів нейро-гормональної регуляції адаптивні реакції носили яскраво виражений надмірний характер. Надалі, за мірою зрілості спортсменів і розширення функціональних резервів організму, відзначалося зниження энерготрат на реалізацію стрес-реакції за рахунок збільшення потужності стрес-реалізуючих систем.

Для визначення міри участі компонентів системи зовнішнього дихання в забезпеченні максимального пристосувального ефекту нами був проведений кореляційний аналіз основних показників механіки дихання і газообмінної функції легень з інтегральним енергетичним параметром МСК. Виходячи з принципу мозаїчності, структурні компоненти системи при пред'явленні до них функціональних вимог розподіляють це навантаження між собою, вибираючи таку кількість і якість структурних компонентів, яка буде адекватно конкретною до вимог. Різке зниження кількості кореляційних зв'язків у плавців 9-10 років свідчить про значне напруження системи в забезпеченні кисневого режиму організму (рис. 3). Вікове збільшення їх числа можна пов'язати з розширенням ступенів свободи з метою реалізації пристосувального ефекту.

Рис. 3. Кореляційні взаємозв'язки між рівнем МСК при виконанні субмаксимального фізичного навантаження і показниками системи зовнішнього дихання у плавців різного віку. Примітка: А - 9-10 років, Б - 11-13 років, В - 14-16 років

Виходячи з всього вищевикладеного можна укласти, що адаптивні реакції кардіо-респіраторної системи плавців мають яскраво виражені вікові особливості, які необхідно враховувати в тренувальному процесі юних спортсменів.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз науково-методичної літератури свідчить про наявність морфофункціональних особливостей організму спортсменів на різних етапах вікового розвитку, що обумовлює спрямованість пристосувальних реакцій кардіо-респіраторної системи організму плавців до специфічних фізичних навантажень і швидкість досягнення МСК. Маловивченими залишаються питання про роль різних компонентів кардіо-респіраторної системи організму плавців різного віку в забезпеченні адекватної метаболичному запиту максимальної швидкості споживання кисню.

2. На основі тривалих досліджень виявлено значення морфо-функціональних характеристик у вияві аеробних здібностей плавців на етапах вікового розвитку. Найбільш виражений вплив на величину МСК у дітей 9-10 років надають соматометричні параметри. Із збільшенням віку спортсменів аеробний потенціал організму більшою мірою детермінований функціональними резервами кардіо-респіраторної системи і силовими здібностями м'язового апарату.

3. Дослідження вікових особливостей енергетичного обміну показали, що для дітей і підлітків характерним є зниження частки аеробного забезпечення метаболічних реакцій при виконанні плавальних навантажень потужності, що підвищується. Інтенсивність продукції молочної кислоти на 0,1 м/с збільшення швидкості плавання у них була значно вища за відношенням до більш дорослих спортсменів. Максимальна величина концентрації молочної кислоти в крові при плаванні дистанції у третій зоні інтенсивності у 14-річних плавців становила 8,429±0,157 мМоль/л і за мірою зрілості спортсменів знижувалася до 7,278±0,578 мМоль/л у віці 16 років, (р<0,05), а у 18-річних не перевищувала значень 6,189±0,138 мМоль/л, (р<0,01). Недостатність механізмів компенсації метаболічного ацидозу була основною причиною зменшення порогу анаеробного обміну (ПАНО) у спортсменів молодшої вікової групи.

4. Ефективність адаптації до плавальних навантажень характеризується співвідношенням клітин в лейкограмі спортсменів. Для дітей 9-10 років характерним є еозинофілія на фоні реакції спокійної активації. Основною причиною наявності елементів напруженості реакції є такі екзогенні стрес-подразники, як температура і хімічний склад води, які надають додаткове функціональне навантаження на організм дітей. Для дітей 11-16 років характерним є формування гармонійної реакції підвищеної активації, що свідчить про більш високий рівень реактивності системи в даному віковому діапазоні. Високий рівень адаптивних можливостей визначається посиленням кореляційної залежності між рівнем МПК і концентрацією гемоглобіну, еозинофілами і нейтрофілами.

5. Вікові етапи онтогенетичного розвитку спортсменів супроводжувалися формуванням різних типів кровообігу, що забезпечують пристосувальні реакції організму. Для плавців молодшої вікової групи властивим є резистивний тип, що характеризується високими показниками ЗПО у межах 1510,80±132,5 дин.с.см^-5. Хронотропний ефект є провідним у підтримці необхідного рівня кровотоку. Вдосконалення функцій серцево-судинної системи на фоні вікових змін і регулярних тренувальних занять забезпечувало перехід системи кровообігу на економічний режим функціонування, при цьому тип кровообігу приймав межі ємкісного, з низькими параметрами ЗПО, рівними 1342,83±120,70 дин.с.см^-5, (р<0,05). Висока ефективність системи кровообігу за мірою дозрівання спортсменів забезпечувалася реципрокним взаємозв'язком між працездатністю лівого шлуночка і рівнем ЗПО, (r = -0,69 ), а також збільшенням ЧВХО до 31,32±1,74 с (р<0,01).

6. Показано, що низька ефективність системи кровообігу у дітей 9-10 років характеризується різким зменшенням числа внутриішньосистемних компонентів, які забезпечують рівень ХОК в умовах м'язової діяльності, що знижувало можливості у виробленні оптимального варіанту її функціонування. З підвищенням віку спортсменів і формування ємкісного типу кровообігу, метаболічний запит організму забезпечувався збільшенням кількості внутриішньосистемних взаємодій. Збалансованість системи детермінована наявністю зворотної кореляційної залежності між ЗПО і СІ (r = -0,87).

7. Пристосувальні реакції організму юних плавців проходили за респіраторним типом адаптації, що характеризується максимальною мобілізацією вентиляторної функції і формуванням патерну дихання з переважанням частотного компоненту. Вікове вдосконалення функцій системи дихання пов'язане із зростанням статичних об'ємів легень і перебудовою патерну дихання у бік збільшення об'ємних характеристик. Ефективність термінової адаптації до фізичних навантажень визначалася також змінами бронхіальної прохідності. Зростання об'єму форсованого видиху з 2,04±0,4 л у віці 9-10 років до 4,22±0,41 л, (р<0,001) у групі старших спортсменів та збільшення швидкості повітряного потоку на всіх рівнях бронхіального дерева, сприяли розширенню аеробних здібностей організму плавців на етапах вікового розвитку.

8. Виявлено, що для спортсменів 9-10 років характерним є збільшення енергетичних витрат при подоланні зовнішнього опору, оскільки адаптивні реакції у цієї категорії спортсменів носили яскраво виражений надмірний характер. Зниження енерготрат на реалізацію стрес-реакції пов'язане з розширенням функціональних резервів організму і економізацією його діяльності. При максимальному фізичному навантаженні відносні енерготрати у молодших спортсменів склали біля 30,0 мл/хв./Вт швидкості споживання кисню, тоді як у спортсменів старших груп вони знижувалися до 18-20 мл/хв./Вт, (р<0,01) на фоні підвищення кисневої вартості дихального циклу на 42,8 %, (р<0,01).

9. Показано, що ефективність адаптації до фізичних навантажень пов'язана з реалізацією принципу мозаїчності, що має на увазі розподіл функціонального навантаження між компонентами системи зовнішнього дихання з метою досягнення максимального пристосувального ефекту. Зниження кількості кореляційних зв'язків у спортсменів 9-10 років свідчить про значне напруження системи в забезпеченні кисневого режиму, тоді як збільшення їх числа у плавців старшого віку можна пов'язати з розширенням можливостей для реалізації аеробного потенціалу.

10. На основі проведених досліджень, розроблені практичні рекомендації, що дозволяють проводити ефективну оцінку адаптивних реакцій кардіо-респіраторної системи організму плавців різного віку до специфічних фізичних навантажень у процесі багаторічних занять спортивним плаванням. Рекомендації впроваджені в практику викладачів спеціалізованих ВУЗів, тренерів-викладачів з спортивного та оздоровчого плавання, фахівців з лікарського контролю стану здоров'я спортсменів.

СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ РОБIТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦIЇ

1. Буков Ю.А., Погодина С.В. Изменения взаимосвязи клеточных компонентов крови в процессе адаптации юных пловцов к специфическим нагрузкам // Труды Крымского государственного медицинского университета им. С.И. Георгиевского. - 2002. - Т. 138. - Ч. 1.- С.31-34. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

2. Буков Ю., Погодина С. Плавательные нагрузки в формировании энергетического потенциала и укреплении здоровья детей и подростков // Стимуляция здоровья (факторы, механизмы и оздоровительные стратегии) / Под ред. Elly Bulicz. - Radom: WSB iTE. - 2003. - С.296-299. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

3. Погодiна С.В. Особливостi вияву аeробних здiбностей юних плавцiв на рiзних етапах вiкового розвитку // Молода спортивна наука України: Збiрник наукових праць. - Львiв: Панорама. - 2002. - Вып. 6. - Т. 2. - С.191-193. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

4. Погодина С.В. Возрастные особенности реакций системы кровообращения пловцов на дозированное воздействие физических нагрузок // Таврический медико-биологический вестник. - 2003. - № 1. - С.111-114. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

5. Погодина С.В. Особенности проявления аэробных способностей юных пловцов в процессе адаптации к физическим нагрузкам на выносливость // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. - 2003. - Т. 16, №1. - С.63-66. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

6. Погодина С.В., Буков Ю.А. Изменения вентиляторной функции легких у спортсменов в возрасте 12--13 лет в процессе адаптации к циклическим физическим нагрузкам // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. - 2003. - Т.16 (55), №4. - С.19-22. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

7. Погодiна С.В. Особливостi метаболiчних реакцiй юних квалiфiкованих плавцiв у рiзних зонах потужностi фiзичних навантажень // Концепцiя розвитку галузi фiзичного виховання iспорту в Українi: Збiрник наукових праць. - Рiвне: РЕГI. - 2003. - Ч.1. - С. 207-210. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

8. Буков Ю.А., Погодина С.В. Аэробные возможности и эффективность адаптации юных пловцов к специфическим физическим нагрузкам // Труды Всеукраънського з'їзду фахiвцiв iз спортивної медицини i ЛФК. - Одесса: ЗТ. - 2002. - С.63-64. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

9. Буков Ю.А., Погодина С.В. Возрастные особенности вентиляторной функции легких у пловцов в процессе адаптации к специфическим физическим нагрузкам // Труды YII Междунар. конгресса “Современный олимпийский спорт и спорт для всех”. - Том 2. - Москва: СпортАкадемПресс. - 2003, С.19-20. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

10. Буков Ю.А., Погодина С.В., Осадчая Е.В., Маркина И.В., Урюпин Е.Е. Влияние клеточного фактора на процессы адаптации к специфическим физическим нагрузкам // Труды ХЙ Междунар. симпозиума “Эколого-физиологические проблемы адаптации”. - Москва: Издательство Российского университета дружбы народов. - 2003. - С.83-84. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

11. Буков Ю.А., Погодина С.В. Возрастные особенности реакций системы кровообращения пловцов на дозированное воздействие физических нагрузок // Труды YIII Междунар. конгресса “Современный олимпийский спорт и спорт для всех”. Том 2. - Алматы: Издательство Казахской академии спорта и туризма. - 2004. - С. 19-21. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

12. Погодина С.В. Буков Ю.А. Направленность метаболических реакций высококвалифицированных пловцов в возрасте 14 лет при использовании различных зон мощности специфических физических нагрузок // Труды 1 Междунар. конгресса “Спорт и здоровье”. - Том 1. - Санкт-Петербург: Олимп - СПб. - 2003. - Т. 1. С. 83-84. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов).

13. Погодина С.В. Оценка эффективности приспособительных реакций кардио-респираторной системы пловцов различного возраста к специфическим физическим нагрузкам. Методические рекомендации по теории и методике избранного вида спорта. - Симферополь: Изд-во ТНУ, 2005. - 55с. (особистий внесок полягає в проведенні єксперіментальних досліджень, обробці матеріалов і розробці методичних рекомендацій).

АНОТАЦIЯ

Погодіна С.В. Вікові особливості реакцій кардіо-респіраторної системи плавців в умовах адаптації до специфічних фізичних навантажень. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.13. - фізіологія людини і тварин. - Таврійський національний університет ім. В.І.Вернадського, Сімферополь, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню вікових особливостей формування аеробного потенціалу і реакцій кардіо-респіраторної ситеми плавців у процесі адаптації до специфічних фізичних навантажень. Уперше показано вплив соматометричних критеріїв на формування енергетичного потенціалу плавців різного віку. Показано, що для дітей і підлітків характерним є зниження частки аеробного забезпечення метаболічних реакцій при виконанні плавальних навантажень потужності, що підвищується. Встановлено, що адаптація до фізичних навантажень у дітей 9-10 років супроводжується наявністю елементів напруженості реакції, тоді як для дітей 11-16 років характерним є формування гармонійної реакції підвищеної активації, що свідчить про більш високий рівень реактивності системи крові в даному віковому діапазоні.

У процесі досліджень виявлено формування різних типів кровообігу спортсменів. Показано, що низька ефективність системи кровообігу у дітей 9-10 років характеризується різким зменшенням числа внутришньосистемних компонентів, що забезпечують рівень ХОК в умовах м'язової діяльності, що знижує можливості у вироблені оптимального варіанту її функціонування. Встановлено, що пристосувальні реакції організму юних плавців проходили за респіраторним типом адаптації. Вікове вдосконалення функцій системи дихання було пов'язане із зростанням статичних об'ємів легень, перебудовою патерну дихання у бік збільшення об'ємних характеристик, збільшенням бронхіальної прохідності на всіх рівнях бронхіального дерева. Показано, що ефективність адаптації до фізичних навантажень пов'язана з реалізацією принципу мозаїчности, що має на увазі розподіл функціонального навантаження між компонентами системи зовнішнього дихання з метою досягнення максимального пристосувального ефекту.

Ключові слова: адаптація, фізичні навантаження, вікові особливості, аеробний потенціал, кардіо-респіраторна система, внутришньосистемні взаємозв'язки.

АННОТАЦИЯ

Погодина С.В. Возрастные особенности реакций кардио-респираторной системы пловцов в процессе адаптации к специфическим физическим нагрузкам. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и животных. - Таврический национальный университет им В.И.Вернадского, Симферополь, 2004.

Диссертация посвящена исследованию возрастных особенностей формирования аэробного потенциала и реакций кардио-респираторной системы пловцов в процессе адаптации к специфическим физическим нагрузкам. Впервые показано влияние соматометрических критериев на формирование энергетического потенциала пловцов различного возраста. Установлено, что наиболее выраженное влияние на величину МПК у детей 9--10 лет оказывают антропометрические параметры. С увеличением возраста спортсменов аэробный потенциал организма в большей степени детерминирован функциональными резервами кардио-респираторной системы и силовыми способностями мышечного аппарата. Показано, что для детей и подростков характерным является снижение доли аэробного обеспечения метаболических реакций при выполнении плавательных нагрузок повышающейся мощности. Установлено, что адаптация к физическим нагрузкам у детей 9--10 лет сопровождается наличием элементов напряженности реакции, тогда как для детей 11--16 лет характерным является формирование гармоничной реакции повышенной активации, что свидетельствует о более высоком уровне реактивности системы крови в данном возрастном диапазоне. Высокий уровень адаптивных возможностей определяется усилением корреляционной зависимости между уровнем МПК и концентрацией гемоглобина, эозинофилами и нейтрофилами

В процессе исследований выявлено формирование различных типов кровообращения спортсменов. Показано, что низкая эффективность системы кровообращения у детей 9--10 лет характеризуется резким уменьшением числа внутрисистемных компонентов, обеспечивающих уровень МОК в условиях мышечной деятельности, что снижает возможности в выработке оптимального варианта ее функционирования. С повышением возраста спортсменов, метаболический запрос организма обеспечивается увеличением количества внутрисистемных взаимодействий. Сбалансированность системы детерминирована наличием обратной корреляционной зависимости между ОПСС и СИ (r= -0,87).

Установлено, что приспособительные реакции организма юных пловцов проходили по респираторному типу адаптации. Возрастное совершенствование функций системы дыхания было связано с ростом статических объемов легких, перестройкой паттерна дыхания в сторону увеличения объемных характеристик, увеличением бронхиальной проходимости на всех уровнях бронхиального дерева. Для спортсменов 9--10 лет характерным является увеличение энергетических трат при преодолении внешнего сопротивления, так как адаптивные реакции у этой категории спортсменов носили ярко выраженный избыточный характер. Показано, что эффективность адаптации к физическим нагрузкам связана с реализацией принципа мозаичности, подразумевающего распределение функциональной нагрузки между компонентами системы внешнего дыхания с целью достижения максимального приспособительного эффекта. Снижение количества корреляционных связей у спортсменов 9--10 лет свидетельствует о значительном напряжении системы в обеспечении кислородного режима, тогда, как увеличение их числа у пловцов старшего возраста можно связать с расширением возможностей для реализации аэробного потенциала.

Ключевые слова: адаптация, физические нагрузки, возрастные особенности, аэробный потенциал, кардио-респираторная система, внутрисистемные взаимосвязи.

SUMMARY

Pogodina S.V. Age features of reactions of intimate - respiratory system of the swimmers during adaptation to specific physical loadings. - Manuscript

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of biological sciences on a speciality 03.00.13. - physiology of the human and animals - Тavrida National V.I. Vernadsky university Simferopol, 2004.

The dissertation is devoted to research of age features of formation of an energy potential and reactions of intimate - respiratory system of the swimmers during adaptation to specific physical loadings. Influence of the sizes of a body on formation of an energy potential of the swimmers of various age for the first time is shown. Is established, that the adaptation to physical loadings at children 9-10 years is accompanied by presence of elements of intensity of not specific reaction, whereas for children 11-16 years characteristic are formation of harmonious reaction of the raised activation, that testifies to more high level of adaptation of system of blood in the given age range.

During researches the formation of various types of circulation of blood of the sportsmen is revealed. Is shown, that the low system effectiveness of circulation of blood at children 9-10 years is characterized by sharp reduction of number of components inside system ensuring a level of minute volume of blood in conditions of muscular activity, that reduces opportunities in development of optimum variant of her functioning. With increase of age of the sportsmen of quantity of communications inside system is increased.

It was established, that the adaptive reactions of the young swimmers passed for a respiratory type of adaptation. The age perfection of functions of system of breath was connected to growth of static volumes easy, reorganization of figure of breath in the party of increase of the volumetric characteristics, increase of passableness of respiratory ways. It was shown that the efficiency of adaptation to physical loadings is connected to realization of a principle of a mosaic meaning distribution of functional loading between components of system of external breath with the purpose of achievement of the maximal adaptive effect.

Key words: adaptation, physical loadings, age features, energy potential, intimate - respiratory system.

Размещено на Allbest.ru