Влияние тренировочных нагрузок анаэробной и аэробной направленности на уровень физической работоспособности
и адаптационные возможности спортсменов в различные сезоны года
В.А. Колупаев, Д.А. Дятлов, А.В. Окишор , И.Ю. Мельников, Научно-исследовательский институт Олимпийского спорта Уральской государственной академии физической культуры, Екатеринбург
Закономерные, регулярно повторяющиеся изменения условий среды (суточные и сезонные колебания уровня освещенности, температуры и влажности воздуха, гравитации, геомагнитного поля и др.) обусловливают способность организма к "предупредительному реагированию" [3], или согласно концепции П.К. Анохина способность к "опережающему отражению действительности". Как известно [5, 7, 11, 14 и др.], в условиях средних широт сезонные изменения окружающей среды оказывают значимое влияние на регуляцию циркадианных и цирканнуальных биоритмов организма. Показано [1, 5 - 7, 10, 17 и др.], что цирканнуальные изменения на организменном уровне обусловлены сезонной динамикой физиологических, биохимических и иммунологических процессов в организме. Тем самым осуществляется модулирующее влияние сезонных изменений условий среды на функциональное состояние [12], уровень физической работоспособности [1, 3], состояние адаптационных возможностей и резистентности организма [1, 17], уровень заболеваемости [13, 15], эффективность лечебных [5, 7], оздоровительных [16] и тренировочных [15, 20] мероприятий.
Основными факторами, влияющими на изменение функционального состояния спортсменов, являются вид и уровень двигательной активности, и в частности ведущий механизм ее энергообеспечения: анаэробный или аэробный. Вопрос об особенностях регуляции функционального состояния организма на межсистемном уровне его интеграции в процессе адаптации к физическим нагрузкам анаэробной и аэробной направленности в настоящее время изучен недостаточно [18]. По современным представлениям, в регуляции функционального состояния организма активное участие принимает иммунная система, клетки которой способны осуществлять не только обширный спектр эффекторных функций, но и благодаря выраженной секреторной и рецепторной способности являются активными участниками межклеточных взаимодействий [8]. При этом существенное влияние на состояние иммунной системы оказывают изменения условий среды [5, 17 и др.].
Поэтому можно полагать, что способ сочетания изменений факторов среды и динамики тренировочных воздействий будет существенно влиять на степень напряженности адаптационных механизмов, определяя тем самым "цену адаптации" [18]. При этом эффективность тренировочного процесса в решающей мере будет зависеть от соответствия ритмо-динамической структуры тренировочных воздействий анаэробной или аэробной направленности закономерным изменениям состояния организма под влиянием эндогенных ритмов и условий внешней среды. Изучение доступных публикаций свидетельствует об актуальности биологического обоснования рациональной организации тренировочного процесса различной направленности в условиях закономерной динамики состояния организма спортсмена [1, 2, 16, 19 и др.].
Исходя из вышеизложенного мы поставили перед собой следующую цель: изучить динамику уровня работоспособности и адаптационных возможностей спортсменов, использующих в своей подготовке упражнения преимущественно анаэробной или аэробной направленности, при различных сочетаниях тренировочных нагрузок с сезонными изменениями условий среды. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1) сравнить особенности динамики показателей работоспособности и адаптационных возможностей у спортсменов, использующих в своей подготовке упражнения преимущественно аэробного или анаэробного характера;
2) сравнить влияние соревновательных нагрузок в видах спорта с разным преимущественным развитием механизмов энергообеспечения двигательной активности в зависимости от их временного расположения в годичном цикле;
3) определить взаимосвязь между величиной тренировочных нагрузок, уровнем работоспособности и показателями адаптационных возможностей спортсменов в различные периоды годичнго цикла.
Организация и методы исследования. Для оценки влияния на организм различных форм двигательной активности в условиях сезонных изменений внешней среды нами были выбраны спортсмены двух видов спорта - борьбы дзюдо и лыжных гонок), различающихся по характеру энергетического метаболизма (анаэробный и аэробный). На протяжении трех лет наблюдений было обследовано в динамике 144 мужчин-спортсменов (67 борцов и 77 лыжников) в возрасте 16-24 лет. Обследованные имели спортивную квалификацию от 1-го разряда до МСМК. Наблюдения осуществлялись в различные сезоны годичного цикла в соответствии с программой подготовки спортсменов к соревнованиям.
При интерпретации показателей состояния спортсменов учитывали не только величину и характер распределения тренировочных нагрузок в макроцикле, но и ежегодную динамику условий естественного освещения. Для этого согласно сезонной динамике продолжительности светового дня и суточных изменений фотопериода в каждом годичном макроцикле подготовки было выделено восемь качественно своеобразных и различных по продолжительности периодов. Первый и пятый периоды (декабрь и июнь соответственно) характеризуются минимальными и максимальными значениями продолжительности светлой части суток при минимальных величинах их суточных изменений. Второй и шестой периоды (январь - начало февраля и июль - первая половина августа) характеризуются прогрессивным увеличением и уменьшением длительности дня соответственно. Третьему и седьмому периодам (середина февраля - конец апреля и конец августа - октябрь) свойственно стабильное увеличение или уменьшение продолжительности светлой части суток. Четвертый и восьмой периоды (май и ноябрь соответственно) характеризуются регрессивным увеличением и уменьшением длительности дня. Наши исследования охватывали семь сезонных интервалов, различающихся по уровню суточной динамики фотопериода, исключая период прогрессивного уменьшения длительности светлой части суток (июль-август). Данное обстоятельство было обусловлено традиционной подготовкой спортсменов в этот период вне города.
У каждого из обследуемых спортсменов на различных этапах подготовки помимо характеристик тренировочных нагрузок [15, 20] определяли уровень максимального потребления кислорода (МПК) при выполнении велоэргометрической нагрузки и с использованием аппарата Spyrolit-2, а также лейкоцитарную формулу крови. Валидность индивидуальных значений МПК оценивали по отношению ЧСС во время нагрузки к ЧССмакс. и дыхательному коэффициенту на последней ступени нагрузки [9]. Результаты исследования были обработаны общепринятыми методами вариационной статистики с применением методов корреляционного и дисперсионного анализов.
Результаты исследования. В 22,22% случаев у борцов в соответствии с системой оценки уровня МПК [9] наблюдались низкие и очень низкие, в 45,19% случаев - средние и 32,59% случаев - высокие и очень высокие индивидуальные значения МПК. С учетом специфики спортивной специализации лыжников-гонщиков 15,35% обследованных имели низкие, 54,36% - средние и 30,29% - высокие и очень высокие показатели МПК. Следовательно, сравниваемые группы спортсменов с учетом специфики их двигательной активности не имели явных отличий в характере распределения высоких, средних и низких индивидуальных значений МПК.
Хорошо известно [9], что уровень МПК может существенно изменяться под влиянием спортивной тренировки. Поэтому мы провели изучение корреляционных связей между параметрами тренировочной нагрузки и уровнем МПК у борцов и лыжников. Полученные результаты свидетельствовали о том, что у борцов корреляционная связь между параметрами тренировочных нагрузок и уровнем МПК проявлялась в тех случаях, когда у них объем специализированной подготовки в тренировочном процессе был относительно невелик. Вместе с тем на заключительном этапе подготовки борцов к соревнованиям корреляция между величиной нагрузок и уровнем МПК не достигала значимых величин. На наш взгляд, аэробная работоспособность организма, уровень которой отражает показатель МПК, является важным, но далеко не решающим фактором, необходимым для обеспечения эффективных двигательных действий и двигательной деятельности в целом в данном виде спорта.
Анализ тренировочных программ лыжников-гонщиков позволил установить, что между различными составляющими тренировочных нагрузок и уровнем МПК имеются статистически значимые корреляционные связи. В частности между средней величиной суточного объема циклической нагрузки и уровнем МПК наблюдалась прямая зависимость (p< 0,01). Величина и уровень значимости коэффициента корреляции варьировались с изменением временного интервала между моментом регистрации МПК и периодом, когда эти нагрузки применялись. Так, уровень МПК у лыжников в условиях регулярных тренировок коррелировал не только с параметрами нагрузки ближайших занятий, но и с величиной нагрузок, применяемых ранее чем за месяц до обследования. Данные о динамике уровня МПК у борцов и лыжников в различные периоды годового цикла представлены на рисунке.
Изменение уровня МПК у борцов и лыжников в различные периоды годового цикла
Из него видно, что у лыжников средний уровень МПК был значительно выше, чем у борцов, во время обследований, проводимых во 2, 3, 4 и 7-м сезонных периодах суточной освещенности. Характерно, что величина различий уровня МПК у борцов и лыжников максимальна во время прогрессивной и минимальна во время регрессивной динамики суточных значений фотопериода (2-й и 4-й периоды соответственно), приходящихся на соревновательный и переходный периоды макроцикла подготовки лыжников с соответственно максимальным и минимальными уровнями их физических кондиций.
У борцов уровень МПК был наиболее высоким в период минимальных и максимальных значений суточной освещенности (1-й и 5-й периоды соответственно). Необходимо отметить, что в обоих случаях обследование спортсменов осуществлялось спустя 18-36 ч после их участия в соревнованиях. Следовательно, именно соревновательный характер физических нагрузок вне зависимости от уровня суточной освещенности в период их выполнения приводил к значительному повышению уровня аэробной работоспособности борцов, достигая при этом значений показателя, аналогичного таковому у лыжников. Наиболее высокий уровень значений МПК у лыжников также наблюдался в соревновательном периоде и полностью охватывал период прогрессивного и начало периода стабильного увеличения длительности дня (2-й и 3-й периоды соответственно). Можно полагать, что соревновательная деятельность вне зависимости от вида и способа состязаний, а также периода годичнго цикла сопровождается повышением уровня МПК у спортсменов.
Во время стабильного увеличения длительности светлой части суток (3-й период) разница среднего уровня МПК у борцов и лыжников была такой же величины, что и во время стабильного уменьшения продолжительности дня (7-й период). Кроме того, средний уровень МПК у борцов во время исследований проводившихся в период с апреля по октябрь, коррелировал (r = 0,624; p< 0,01) со средними значениями уровня МПК у лыжников в сопоставимые сроки исследования (интервал между обследованиями - не более 10 суток). Корреляционная связь между уровнем МПК у лыжников и борцов не проявлялась при сопоставлении данных, полученных в период с ноября по апрель, или при анализе данных за весь годовой цикл. Неслучайный характер этой корреляционной связи обусловлен тем, что корреляционному анализу были подвергнуты данные, полученные на протяжении нескольких макроциклов. При этом, несмотря на то что система воздействий на организм, в частности система спортивной подготовки, как у борцов, так и у лыжников ежегодно претерпевала определенные изменения, корреляционная связь между средними значениями уровня МПК у борцов и лыжников в период с апреля по октябрь была статистически значимой. По нашему мнению, эта корреляция служит проявлением действия общего для обследованных групп фактора или системы условий, значимо влияющих на уровень МПК спортсменов в период с апреля по октябрь.
Обобщая вышеизложенное, можно предположить, что в условиях отсутствия напряженных соревновательных нагрузок эффективность методик тренировки относительно их воздействия на уровень МПК спортсменов в значительной мере находится под модулирующим влиянием сезонной динамики солнечного освещения. При этом соревновательная деятельность вне зависимости от вида и способа состязаний, а также периода годичного цикла сопровождается повышением уровня МПК у спортсменов. Наблюдаемые на протяжении годичного цикла колебания различий уровня МПК у спортсменов сравниваемых специализаций в основном обусловлены изменением напряженности тренировочного процесса лыжников.
В своем исследовании мы не ограничились рассмотрением динамики показателей аэробной работоспособности спортсменов и взаимосвязи ее с параметрами тренировочных нагрузок. На следующем его этапе мы попытались определить характер взаимосвязи между уровнем аэробной работоспособности, параметрами тренировочных нагрузок и уровнем адаптационных возможносте организма, одним из общепринятых и доступных критериев которых являются показатели лейкограммы. [4, 8].
Статистически значимых изменений уровня лейкоцитов крови (Лц) у лыжников в течение годичного цикла не наблюдалось. В отличие от лыжников у борцов отмечено колебание среднего уровня Лц: достоверное повышение содержания Лц отмечалось в период с ноября по февраль по сравнению с наблюдениями в период с марта по октябрь. Более выраженные флуктуации состояния спортсменов наб людались по изменению содержания отдельных субпопуляций Лц.
Изменение уровня циркулирующих нейтрофилов (Нф) у лыжников было ординарным: снижение в весенне-летний период и достоверное повышение в осенне-зимний. У борцов динамика количества Нф была несколько иной. Во-первых, у борцов снижение количества Нф отмечалось на период раньше, чем у лыжников. Во-вторых, изменение количества Нф у борцов в течение года было двухступенчатым. Сначала снижение уровня Нф в период прогрессивного увеличения длительности дня (2-й период), а затем дальнейшее снижение в период регрессивного увеличения длительности светлой части суток (4-й период). Количество Нф у борцов в течение года повышалось также в два этапа. К сожалению, отсутствие результатов наблюдений за июль и август не позволяет однозначно определить начало повышения: период прогрессивного или период стабильного уменьшения длительности дня (6-й или 7-й соответственно). Вместе с тем повторное повышение уровня Нф у борцов наблюдалось в период регрессивного уменьшения длительности дня (8-й период).
Как известно [8], в норме состав Лц периферической крови тесно связан с изменением активности нейроэндокринной системы. Изменение содержания в крови кортизола и катехоламинов оказывает выраженное влияние на уровень циркулирующих Нф. Регуляция секреции гормонов надпочечников возможна со стороны как центральной нервной системы (через гипоталамус и гипофиз), так и симпатического отдела вегетативной нервной системы. При этом активность симпатoадреналовой системы повышается в зимний период, сочетаясь с активацией щитовидной железы [1], составляя основу адаптации к холоду [18]. Вероятно, повышение уровня Нф у спортсменов в осенне-зимний период - одно из проявлений холодовой адаптации организма. В этом случае менее выраженные колебания количества Нф у лыжников отражают более совершенное функционирование механизмов холодовой адаптации.
В отличие от динамики содержания полиморфноядерных лейкоцитов изменения уровня моноцитов (Мн) у борцов и лыжников не имели существенных различий ни по среднему уровню, ни по фазе. У спортсменов сравниваемых специализаций снижение содержания и количества Мн наблюдалось в период стабильного увеличения длительности дня (3-й период) и повышалось в период стабильного уменьшения светлой части суток (7-й период). Учитывая различия в структуре, содержании и условиях тренировочного процесса борцов и лыжников, можно полагать, что отмеченные изменения количества циркулирующих Мн у спортсменов были обусловлены сезонной динамикой условий среды.
Однонаправленный характер изменений основных субпопуляций Лц у борцов и лыжников в 7-м периоде по сравнению с 5-м также позволяет отнести их полностью на счет сезонных изменений условий среды. При этом более значительное (p< 0,001) снижение количества лимфоцитов (Лф) у борцов по сравнению с лыжниками, как и в случае с динамикой количества Нф в осенне-зимний сезон, вероятно, служит проявлением лучшей адаптации организма последних к периодическим холодовым нагрузкам этого периода.
В отличие от динамики Нф и Мн изменения уровня Лф в течение годового цикла у борцов и лыжников были реципрокными, что, скорее всего, обусловлено различием механизмов нейроэндокринной регуляции деятельности органов и систем в режиме анаэробных и аэробных нагрузок, накладывающихся на сезонную динамику гормонального статуса спортсменов. Как известно [18], аэробные нагрузки большой и умеренной мощности сопровождаются повышением содержания в крови уровня катехоламинов, в то время как максимальные нагрузки анаэробного характера помимо усиленного "выброса" катехоламинов сопровождаются повышением содержания в крови глюкокортикоидов.
У борцов снижение количества Лф относительно среднего уровня отмечалось в период стабильного увеличения и уменьшения продолжительности дня (3-й и 7-й соответственно). Несмотря на внешнее сходство эти изменения имели определенные отличия, позволяющие предположить участие разных механизмов в снижении уровня Лф у борцов в весенний и осенний периоды. В первом случае снижение количества Лф сопровождалось уменьшением уровня Мн, что в сокупности обусловило статистически значимое снижение количества Лц в крови. По-видимому, это связано с повышением гипоталамо -гипофизарно-адреналовой активности под влиянием увеличивающейся продолжительности дня [5, 6]. В этом случае тренировочные воздействия, связанные