Возрастные особенности развития физиологических систем и их реакция на тренировочную нагрузку в сложнокоординационных видах спорта
В связи с резким «омоложением» таких видов спорта как гимнастика и акробатика очень важен вопрос о переносимости больших по объёму и интенсивности тренировочных нагрузок юными спортсменами, а также о степени соответствия этих нагрузок возрастным функциональным возможностям спортсменов на различных этапах многолетней подготовки.
Для рационального планирования тренировочного процесса необходимо не только учитывать динамику изменения работоспособности в различные возрастные периоды, но и оценивать адекватность тренировки по объективным показателям реакции физиологических систем на тренировочную нагрузку. Сопоставление данных показателей гимнасток с аналогичными у представителей других видов спорта и не занимающимися спортом сверстниц позволит судить нам о характере изменений важнейших физиологических функций под влиянием специализированной подготовки в гимнастике.
В первую очередь стоит отметить, что сокращение сроков этапа предварительной подготовки (слишком раннее и преждевременное введением узкой специализации), либо пренебрежение одним из компонентов подготовки в сложнокоординационных видах спорта (в частотности в гимнастике) связано с неуклонным ростом технического мастерства и сложности соревновательных программ, не только ведущих спортсменов мирового класса, но и перспективных юных спортсменов (С.Н. Кучкин и др., 1986; В.М. Ченегин и др., 1994; К.В. Гобузева, 2006). Этим обуславливается ранняя специализация юных спортсменов, требующая от них овладения сложными техническими элементами с применением больших тренировочных нагрузок, что повышает требования к работоспособности сердечно-сосудистой системы и дыхательного аппарата. Необходимая для выполнения гимнастических упражнений быстрая мобилизация функций центральной нервной системы, рецепторных органов, скелетных мышц и устойчивость их оптимального рабочего состояния при многократном повторении напряжений, во многом зависят от степени устойчивости возбуждения симпатической нервной системы, которая стимулирует тканевые обменные процессы и повышает рабочие потенциалы (В.М.Ченегин,1970).
В свою очередь, анализируя возрастные особенности работоспособности подростков, следует отметить, что их несовершенная адаптация к работе требует проявлений, как выносливости, так и скоростно-силовых качеств. Эти особенности связаны с тем, что у детей и подростков меньше сила и подвижность процессов в центральной нервной системе и чрезмерно выражена склонность к их иррадиации (В.М. Ченегин,1970). Также для подростков характерно проявление кратковременных мышечных усилий, выносливость в поддержании которых увеличивается с возрастом (С.А.Косилов, Л.А.Леонова, 1967).
Для суждения о характере и степени влияния специализированной подготовки в гимнастике на процессы возрастного развития физических качеств во взаимосвязи с изменениями вегетативных функций юных спортсменок используются показатели важнейших физиологических систем: сердечно-сосудистой, дыхательной и центральной нервной системы.
В связи с этим необходимо выделить основные возрастные особенности развития вышеперечисленных систем и их динамику.
Развитие сердца и сосудов с возрастом у детей происходит неравномерно. Наибольшее увеличение веса сердечной мышцы наблюдается на первом и втором году жизни и в возрасте 13-15 лет. Относительный показатель веса сердца может несколько уменьшаться к 10-11 годам. При относительно большой частоте сердечных сокращений в покое, равной 80 уд/мин, для детей 11-12 лет характерны низкие показатели систолического объёма (33 мл по сравнению с 50-60 мл у взрослых). С возрастом частота сердечных сокращений уменьшается с одновременным увеличением ударного объёма. При этом следует учитывать, что по мере роста организма систолический объём увеличивается относительно больше, чем уменьшается частота сердечных сокращений, благодаря чему повышается минутный объём крови (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960; С.Н. Кучкин, В.М. Ченегин, 1998).
При предельно напряженной мышечной работе увеличение частоты сердечных сокращений достигает значительных величин, как правило, превышая у детей 200 уд/мин. После спортивных соревнований, связанных с дополнительным эмоциональным возбуждением, наблюдается ещё большее учащение пульса (В.П.Филин, А.П.Фомин, 1980).
Под влиянием систематической тренировки сердечная мышца гипертрофируется, а регуляция кровообращения становится более совершенной. Благодаря этому в возрастной динамике частоты сердечных сокращений в состоянии покоя прослеживается чёткая тенденция к брадикардии, что позволяет существенно расширить диапазон рабочего прироста данного показателя, а также соответственно увеличить минутный объём крови в случаях повышения требований к кровоснабжению рабочих органов (В.М.Ченегин,1983).
Максимум частоты сердечных сокращений у спортсменов при физических упражнениях в среднем не превышает 180-200 ударов в минуту. Показатель свыше 210 уд/мин не является результатом благоприятного приспособления, а скорее связан с наступлением утомления. По мнению ряда авторов, средний показатель частоты пульса за время тренировочного занятия может составлять 130-165 ударов в минуту (П.И. Гуменер и др., 1967), в то время как средний показатель ЧСС гимнасток-художниц во время выполнения соревновательного упражнения без предмета составляет 170,8±3,4 уд/мин, с предметом - 182,6±3,6 уд/мин (В.П. Филин, А.П. Фомин, 1980; М.А. Годик, 1980). В спортивной гимнастике максимальная ЧСС наблюдается после выполнения вольных упражнений – 200 уд/мин, а пульсовая стоимость работы на снарядах колеблется в диапазоне от 168 до 194 уд/мин (Л.Я. Аркаев, Н.Г. Сучилин, 2004). Другой показатель производительности сердца – систолический объём, при гимнастических упражнениях существенно не изменяется, тогда как у тренированных в циклических видах спорта он может возрастать при работе в 2-3 раза (В.М. Ченегин и др.,1994).
Показатели артериального давления у детей обычно несколько ниже, чем у взрослых, к 9-12 годам оно достигает величины 105/70 мм рт. ст. (А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001). После спортивных упражнений артериальное давление значительно повышается. Максимальное давление может достигать у отдельных лиц 220 мм рт. ст., минимальное давление при этом понижается. В связи с этим отмечается значительное увеличение пульсового давления с 40-45 мм (в состоянии покоя) до 110-120 мм рт. ст. (после работы). Столь значительное увеличение давления крови в артериях связано с увеличением ударного и минутного объёма, т.е. массы крови, выбрасываемой в артериальное русло (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960; А.Г. Дембо, В.Г. Земцовский, 1989).
При выполнении силовой и скоростно-силовой работы у юных спортсменов нередко нарушаются функции сердечной мышцы. К концу продолжительного тренировочного занятия у них часто наблюдается увеличение пульсовой реакции, уменьшение пульсового давления и уменьшение содержания кислорода в крови, что свидетельствует об утомлении сердечной мышцы. Вследствие этого на протяжении тренировки накапливается кислородный долг, углубляется общее утомление и падает работоспособность (В.М. Ченегин,1970; В.М. Ченегин и др.,1994).
Восстановление всех перечисленных показателей до исходного уровня после физической нагрузки происходит быстрее у юных спортсменов, чем у их сверстников, не занимающихся спортом, на фоне более выраженного усиления функций кровообращения в условиях максимально напряженной работы. Частота пульса, высота артериального давления и другие показатели кровообращения возвращаются после работы к исходному дорабочему уровню тем скорее, чем выше уровень тренированности.
Что касается важнейших функциональных показателей аппарата внешнего дыхания - жизненной ёмкости легких (ЖЕЛ) и максимальной вентиляции легких (МВЛ) – то они развиваются в тесной зависимости от возрастного увеличения тотальных размеров тела. Прогрессивное возрастание окружности грудной клетки и размера её дыхательных движений обуславливают увеличение экскурсии грудной клетки, благодаря чему становится больше жизненная ёмкость легких (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960). Наибольший прирост этого показателя (как и МВЛ) обнаруживается у девочек в 11-12 лет, у мальчиков – в 14-15 лет (В.М.Ченегин,1983).
У детей, специализирующихся в разных видах спорта, величины жизненной ёмкости легких и окружности грудной клетки оказываются неодинаковыми и, как правило, больше, чем у их сверстников неспортсменов. Следует отметить, что гимнастки отличаются от сверстниц, не занимающихся спортом, меньшими показателями окружности грудной клетки во всех возрастах, что может объясняться меньшим подкожным жироотложением с одной стороны (С.В. Вишнякова, 1998,1999), а с другой – недостаточным уровнем развития систем доставки кислорода в результате выполнения специальных гимнастических упражнений ациклического характера (В.М.Ченегин,1994).
Следует подчеркнуть, что в силу большой эластичности сочленений грудной клетки и позвоночника, а также в связи с легкой смещаемостью внутренних органов у детей школьного возраста в отличие от взрослых не наблюдается значительного снижения жизненной ёмкости легких при различных положения тела, что, по-видимому, способствует сравнительно легкой адаптации дыхания детей при различных сложнокоординационных движениях (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960).
При несущественном снижении с возрастом частоты дыхания, отмечается значительное увеличение глубины дыхания. Объём одного дыхательного цикла возрастает с 130-220 мл в 6-8 лет до 300-450 мл в 16-летнем возрасте.
Повышение показателя глубины дыхания с возрастом детей связано с увеличением окружности грудной клетки и обуславливает рост показателей жизненной ёмкости легких и минутного объёма дыхания (легочной вентиляции) (А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001).
Увеличение легочной вентиляции наблюдается не только в покое, но и при напряженной мышечной деятельности. В этом случае дыхание у детей 11-15 лет в основном не углубляется, а учащается. Максимум дыхательной активности при «врабатываемости» в начале работы (по величинам легочной вентиляции) у них достигается раньше, чем у взрослых (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960).
Производительность аппарата внешнего дыхания у гимнастов даже при самой интенсивной тренировочной работе возрастает мало, минутный объём дыхания, как правило, не превышает 30 л, а на 1-й минуте восстановления может доходить до 60 л. При этом глубина дыхания изменяется в пределах от 20 до 40% от жизненной ёмкости легких. Указывается также, что рабочее потребление кислорода во всех сложнокоординационных видах спорта колеблется в пределах от 0,39 до 1,41 л/мин, тогда как в циклических видах спорта – до 5 л/мин и больше (В.М. Ченегин,1994).
Величина максимальной вентиляции легких как одного из важнейших показателей функциональных возможностей дыхательного аппарата с возрастом также возрастает, а её наибольшее повышение происходит в процессе спортивной тренировки циклического характера достигая 160 л в минуту (В.М. Ченегин,1994).
Однако, несмотря на рост вентиляционной способности аппарата внешнего дыхания, склонность к задержке дыхания при выполнении упражнений, а также затруднения дыхания детей во время мышечной деятельности вызывают быстрое уменьшение насыщения крови кислородом (гипоксемию) и раннее развитие утомления вследствие гипоксемической составляющей, что негативно сказывается на устойчивости выполнения сложных двигательных действий (В.М.Ченегин,1970).
Характеризуя возрастные особенности развития центральной нервной системы в подростковом периоде, следует отметить резкое повышение её возбудимости, что способствует совершенствованию двигательных навыков, но ухудшает переносимость нагрузок (В.М.Ченегин,1983). У детей, не занимающимся систематически спортом многие стороны двигательной деятельности полностью развиваются к 13-14 годам. К этому времени достигает примерно уровня развития у взрослых способность к восприятию пространства и анализу мышечных ощущений, предел частоты движений и время двигательной реакции (К.М. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960; А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001).
При общей высокой возбудимости центральной нервной системы преобладает возбуждение подкорковых структур; выявляется повышенная лабильность психоэмоциональной сферы, особенно у девочек. (В.М.Ченегин,1983). Отмечается бурное протекание эмоциональных реакций, в том числе связанных с соревнованием, сопровождаемое значительным возбуждением симпатической нервной системы и усиленным поступлением в кровь гормонов надпочечниковых желез (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960; А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001). Скачкообразно увеличивается сила нервной системы по выносливости, подвижность нервных процессов, но ослабляются процессы внутреннего торможения (В.М. Ченегин,1983).
Большая возбудимость и реактивность, а также высокая пластичность нервной системы в этом возрасте часто способствует лучшему и более быстрому освоению двигательных навыков (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960; Т.С. Лисицкая, 1982). Замедлить процесс освоения новых движений может излишнее мышечное напряжение, возникающее под влиянием любых случайных раздражителей в окружающей обстановке. Из этого следует необходимость устранения посторонних раздражителей в процессе овладения новыми двигательными навыками юными спортсменками.
Упражнения, связанные с особенно точным выполнением движений, должны проводиться при средних напряжениях мышц, так как предельные мышечные усилия могут вызвать иррадиацию возбудительного процесса в начальной фазе формирования двигательного навыка (А.Б. Гандельсман, К.М. Смирнов, 1960).
Следует подчеркнуть, что способность к образованию корковых динамических стереотипов достигает высокой степени совершенства в пубертатном и постпубертатном периодах (В.М. Ченегин,1983; А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001).