Анаэробная производительность характеризуется показателями максимальной анаэробной мощности, емкости и эффективности.
Критерием максимальной анаэробной мощности является то максимальное усилие, выраженное в единицах мощности, которое испытуемый способен развить за короткий период времени.
Тест максимальной анаэробной мощности предназначен для избирательной оценки алактатной анаэробной мощности. Он заключается в выполнении кратковременного взрывного усилия в течение 5-10 с. В этом временном интервале основным источником энергии служит алактатный анаэробный процесс. В качестве стандартизованных лабораторных процедур используют работу на велоэргометре с максимальной мощностью (сопротивление на колесе 7 кп, максимальная частота педалирования) или бег с максимальной скоростью вверх по лестнице с достаточно большим уклоном - от 30 до 40°. В последнем случае мощность работы () рассчитывается, исходя из массы тела (p), величины вертикальной компоненты лестницы, рассчитываемой по высоте и количеству ступенек (h) и величины фиксированного времени с помощью электронного секундомера и двух фотоэлементов (t), за которое преодолен пролет лестницы между фотоэлементами:
=p×h/t (кгм/с или Вт).
В данном тесте относительная мощность (значение мощности, приходящейся на единицу массы тела) численно равна значению вертикальной скорости при беге вверх по лестнице.
Зная экспериментально полученную механическую эффективность (25%) и калорический эквивалент работы (1кгм=2,3427.10-3 ккал), легко рассчитать расход энергии. Максимальная анаэробная мощность измеряется в ккал/мин.
Тест выполняют после 10-минутной разминки и 4-минутного отдыха.
|
Тест оценки анаэробной гликолитической мощности предполагает выполнение в качестве нагрузки упражнения, обеспечивающего максимальную интенсификацию анаэробных превращений в работающих мышцах, предельно высокую скорость образования кислородного долга и накопления молочной кислоты в крови.
В лабораторных условиях этим требованиям соответствуют общепринятые два теста (тесты однократной предельной (по времени) работы).
Первый – 1-минутный тест, в котором нагрузка заключается в непрерывном вращении педалей на велоэргометре с максимальной скоростью в течение 1 мин при стандартизированном сопротивлении вращению педалей (С) с учетом массы тела испытуемых, вычисляемому по формуле:
С = 30 – (82,5 – масса тела)/5 кгм/об.
Для имеющих массу тела более 80 кг сопротивление устанавливается 30 кгм/об.
В данном случае число оборотов педалей (О) за 1 минуту такой нагрузки прямо отражает объем выполненной работы (W):
W (кгм)=С (кгм/об.)×О (об.).
Поскольку эта работа выполнена за 1 мин, реальная размерность W соответствует величинам мощности – кгм/мин. Величина W чаще всего составляет 2500-3200 кгм/мин, или 400-550 Вт/кг. Наиболее высокие индивидуальные значения W достигают 4000 кгм/мин или 660 Вт. Среднее значение W равно 38,1 кгм/мин/кг, или 6,25 Вт/кг.
Второй тест для определения анаэробной гликолитической мощности - так называемый Вингейтский анаэробный тест (ВАнТ), заключающийся в выполнении упражнения предельной интенсивности в течение 30 с., а сопротивление педалированию примерно на 25% выше, чем в 1-минутном тесте.
Поскольку известны время педалирования и нагрузочное задание, результат теста выражают в величинах мощости (Вт, кгм/мин), а не в числе оборотов. Оценка результатов производится по «пиковому» (за 5 с) и среднему (за 30 с) значениям мощности педалирования. Пиковое значение обозначают как ВАнТ5 , а среднее - как ВАнТ30 (В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков, 1991).
|
У мужчин 18-30 лет ВАнТ5 составляет в среднем 8-9 Вт/кг, а ВАнТ30 около 7 Вт/кг. У более молодых, а также у пожилых людей значения этих показателей снижаются в среднем на 1 – 2% на каждый год жизни. Более высокие значения анаэробной мощности отмечаются у спортсменов. Так, у студентов физического воспитания в среднем ВАнТ5 равен 10,3±0,6 Вт/ кг, ВАнТ30 – 8,5±0,4 Вт/кг, а у студенток соответственно 9,1± 0,8 Вт/кг и 7,5± 0,5 Вт/кг.
Результаты обоих тестов вполне сопоставимы и могут быть использованы в качестве валидной оценки анаэробных возможностей спортсмена. Тесты выполняют после 5-6-минутной разминки и 4-5-минутного отдыха.
Эти тесты имеют своим аналогом в спортивной практике испытания в естественных условиях в контрольном беге на дистанции 300 или 400 м, плавании на 50 и 100 м, «челночном» беге на площадке в баскетболе, повторном беге 6 × 54 м, в хоккее и т.п.
Емкость анаэробных процессов энергопродукции определяется величиной максимального кислородного долга (МКД) и максимальной концентрации молочной кислоты в крови. Эти показатели измеряются в восстановительном периоде после изнуряющей физической работы.
Определение этих показателей предполагает наличие сложной аппаратуры, высококвалифицированных специалистов и занимает много времени на проведение процедуры обследования и обработки материалов, поэтому предложены более простые методы, основанные на оценке емкости анаэробных процессов по косвенным признакам. К таким методам относится тест повторной нагрузки максимальной мощности и тест повторной предельной работы. Сначала познакомимся с методикой проведения этих тестов, а затем с методикой определения МКД.
|
Тест повторной нагрузки максимальной мощности ориентирован на избирательную оценку алактатной анаэробной емкости.
Программой тестирования предусматривается повторение до отказа кратковременных упражнений максимальной мощности через постоянные интервалы отдыха, недостаточные для восстановления алактатных анаэробных резервов в работающих мышцах. В работе на велоэргометре этому режиму соответствует повторное выполнение в течение 10с упражнений максимальной мощности через интервалы отдыха 30с. В качестве количественной оценки алактатной анаэробной емкости обычно используют показатели общего числа повторений упражнения на максимальной мощности или общего количества работы, выполненной до момента снижения максимальной мощности.
Тест повторной предельной (по времени) работы дает возможность избирательно оценивать анаэробную гликолитическую емкость.
В отличие от испытания в однократном предельном усилии, при котором достигается наибольшая скорость накопления молочной кислоты, повторное выполнение предельного упражнения позволяет прийти к наивысшим значениям концентрации молочной кислоты в крови и тканях, самым значительным сдвигам кислотно-щелочного равновесия и образованию максимального О2-долга. Программа стандартизованных лабораторных испытаний предусматривает трех- или четырехкратное повторение минутных сеансов повторной работы на велоэргометре (через 1 мин отдыха), вызывающих полное изнеможение испытуемого.
Методика определения максимального кислородного долга (МКД). Впервые понятие о кислородном долге (О2D) было сформулировано А.В. Хиллом в 30-х годах прошлого столетия. По современным представлениям (В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков, 1991) величину О2D составляет то количество кислорода (рис. 6), которое исследуемый потребляет в период восстановления после мышечной работы за вычетом объема потребления О2 в покое, то есть это дополнительное потребление кислорода на нужды организма в восстановительный период после нагрузки.
![]() |
Работа Восстановление
л/мин
![]() |
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 мин
Рис. 6. Схема, иллюстрирующая образование кислородного долга при мышечной работе: на абсциссе – время (мин), на ординате (логарифмическая шкала) – потребление О2 (л/мин); О2d – кислородный дефицит, О2D – кислородный долг
Считается, что О2D полностью ликвидируется обычно в течение первых 60 – 90 мин восстановительного периода после любых (даже самых напряженных) нагрузок. Если повышенное по сравнению с покоем потребление кислорода продолжается в более поздний период, например, после марафонского бега, то этот избыток затрачивается на пластические (реконструктивные) процессы.
В настоящее время известны три основных механизма образования кислородного долга (О2D) при мышечной работе и соответственно три составные части О2D.
Первая часть включает миоглобиновую фракцию. Эта фракция погашается в первые несколько секунд после окончания работы и учитывает затраты на погашение недостатка О2, который в покое находится в связанном состоянии с миоглобином, а при напряженной мышечной работе его содержание может снижаться на 0,3–0,5 л, а также затраты О2 для восстановления его в венозной крови и тканевой жидкости после нагрузки (0,2–0,5 л). Всего – 0,5–1,0 л.
Вторая часть - фосфагенная фракция - О2 тратится на восстановление в мышцах запасов фосфагенов – аденозинтрифосфата (АТФ) и креатинфосфата (КрФ). На эти процессы обычно затрачивается 1-2 л О2 у нетренированных и 3 – 4 л у спортсменов и протекают они в течение первых 3–5 мин.
На практике обе фракции трудно отдифференцировать, поэтому их объединяют в так называемую быструю, или алактатную (алактацидную) фракцию О2D.
Третья часть называется медленной, или лактатной (лактацидной) фракцией О2D и обеспечивает устранение молочной кислоты и ее солей, появившихся в процессе напряженной работы. Это самая затратная фракция.
Небольшая часть О2D (1,0-1,5 л) идет на оплату повышенного энергетического обмена кардиореспираторной и других систем (повышенное содержание в крови катехоламинов, повышенная температура) в период восстановления. Но эту величину на практике трудно учесть, поэтому ее относят к погрешности измерений.
Максимальный кислородный долг определяется путем газометрического анализа выдыхаемого воздуха, собираемого в восстановительном периоде после завершения изнуряющей нагрузки до изнеможения.
Нагрузки должны быть такими, чтобы кислородный запрос превышал МПК. Подобные варианты нагрузок приведены в вышерассмотренных последних двух тестах.
Прямой метод непрерывного определения кислородного долга трудоемкий и затратный по времени, поэтому на практике, учитывая экспоненциальный характер скорости потребления О2 (, л/мин, или мл/мин, или мл/мин/кг) во время восстановления, измеряют в течение 20–30-минутного периода дискретно следующие показатели внешнего дыхания: минутный объем выдоха (
, л/мин), фракция кислорода в выдыхаемом воздухе (
, %) и фракция углекислого газа в выдыхаемом воздухе (
,%).
Перечисленные показатели определяют по методу Дугласа - Холдена с повторным многократным забором воздуха в мешки или с помощью автоматического газоанализатора. Полученные величины используются для построения графика восстановительного потребления кислорода () и последующего трудоемкого расчета МКД, который проводится по специальной методике (В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков, 1991). Необходимо отметить, что в настоящее время все эти действия автоматизированы с помощью соответствующих программ.
У спортсменов МКД обычно составляет 15 - 20 л, а иногда даже 20 – 25 л. Необходимо помнить, что погрешность измерения у спортсменов достигает 10–20%, а у не спортсменов – 20–40%.
Эффективность механизмов энергопродукции при физической нагрузке определяется границами аэробно-анаэробного перехода.
Порог анаэробного обмена (ПАНО) определяется как мощность нагрузки при работе возрастающей интенсивности, при которой начинаются улавливаемые лабораторными методами анаэробные процессы.
Выделяют ПАНО1 и ПАНО2. Для их определения применяют тесты со ступенчато-возрастающей нагрузкой при работе на велоэргометре или тредбане. Мощность нагрузки принято дозировать с учетом веса испытуемого: начальная мощность на велоэргометре - 1Вт/кг, прирост на каждой ступени по 0,33 Вт/кг. Начальная скорость на тредбане 2,5-3,5 м/с. Величина «ступени» изменения скорости - 0,5 м/с. Продолжительность работы на каждой ступени – 2–3 мин.
ПАНО определяют графически (И.В. Аулик, 1990). На оси абсцисс откладывают мощность нагрузки, скорость потребления кислорода () или скорость бега; на оси ординат – концентрацию молочной кислоты в крови, параметр газового обмена, частоту сердечных сокращений.
ПАНО1 обозначает границу исключительно аэробной энергопродукции и определяется по начальному изменению прироста уровня молочной кислоты по сравнению со стабильным приростом в процессе выполнения возрастающей нагрузки, сопровождающемуся нелинейным увеличением , дыхательного коэффициента (R) и продукции СО2 (
) или соответствует 2 ммоль/л (рис. 7).
Лактат,
Мм/л
|
|
П ПАНО1
Рис. 7. Графический способ определения ПАНО по изменениям концентрации молочной кислоты в крови (пояснения в тексте).
ПАНО2 обозначается как начало заметного отклонения вверх кривой концентраций лактата на графике «лактат – мощность» или «лактат - » или при пересечении кривой на уровне 4 моль/л (рис 7,а).
Значение порога анаэробного обмена ПАНО2 некоторые исследователи определяют графически, проводя касательные к отдельным зонам кривых уровня молочной кислоты. Точка пересечения касательных соответствует ПАНО2 (рис. 7, б).
Сравнительный анализ показывает, что определенное таким образом значение находится в зоне аэробно-анаэробного перехода и не может быть истинным ПАНО1 или ПАНО2.
Известно, что значение границ аэробно-анаэробного перехода зависят от специализации и тренированности спортсмена. У нетренированных людей ПАНО1 находятся на уровне 40-45% от max, ПАН02 50-55%. Под влиянием систематической тренировки границы аэробно-анаэробного перехода смещаются в сторону более высоких нагрузок. У бегунов на средние дистанции ПАН02 составляет 59-79% от
max, у бегунов на длинные дистанции 71-86% (Farell et al., 1979), у лыжников-гонщиков, биатлонистов, гребцов экстракласса и пловцов, тренирующихся на длинные дистанции, 78-86%.
Спортсмен, имеющий высокий ПАНО2, может поддерживать на дистанции большой темп без значительного накопления в организме продуктов анаэробного обмена.