Текст книги "Ранняя спортивная специализация, биоритмы физического развития и биологического созревания"

Скорость увеличения длины тела и темпы полового созревания взаимосвязаны (Аршавский И. А., 1975; Fanhui Z., 1985). Линейный рост длины тела продолжается на протяжении всего подросткового возраста и более медленно с 18 до 21 года (Bonjour J. at al., 1991; Slemenda C. W. at al., 1994; Уилмор Д. и Костилл Д., 2001). По мнению Kerrigan J.R. and Rogol A.D. (1992) половые гормоны, ответственны за ускорение роста в период полового созревания, как и гормон роста, являющийся критическим для нормального пубертатного увеличения длины тела (Aynsley Green A., Zachmann M. and Prader A., 1976). Ускоренное увеличение длины различных частей тела происходит в разное время, но у всех подростков он имеет довольно регулярную последовательность. В начале растут руки и ноги, затем туловище и плечи (Tanner J., 1972). Этот неравномерный рост частей тела является одной из причин, почему тело подростка может казаться не пропорциональным. Процесс полового развития подростков влияет на органы кровеносной и дыхательной системы: сердце и легкие – увеличиваются их размеры и мощность. Эти изменения приводят к увеличению выносливости при выполнении физических упражнений. От длины тела зависит длина костей, которые являются важным фактором, определяющим мышечную массу и силовые возможности (Schoenau E. at al., 2000; Neu C.M. at al., 2002; Sunyarn Niempoog,Yongyuth Siripakarn, Thongchai Suntharapa, 2007). Эмбриональный и младенческий рост главным образом ограничены метаболической основой, тогда как рост детства регулируется гормоном роста (Albertsson Wikland K. and Rosberg S., 1988; Albanese A. and Stanhope R., 1995). Оказалось, что линейный процесс роста определяют не только эндокринные функции, но и такой фактор как выбор пищи (Kerrigan J.R. and Rogol A.D., 1992). Физические тренировки стимулируют рост длины тела (Astrand P.O. at al., 1963; Malevski B.W., Shoup R.F. and Malina R.M. at al., 1982). Однако по данным Ченегина В.М. и др. (1984) у гимнастов 9-15 лет имела место задержка роста и длины тела в сравнении со сверстниками, не занимающимися спортом. У юных пловцов (11–18 лет) длина тела была выше, чем у не занимающихся спортом. У юных тяжелоатлетов – выше, чем у не занимающихся спортом в 12–14 летнем возрасте, в последующие же годы с 15 до 18 лет – ниже. Скачок длины тела завершается в 13 лет. В 13 лет завершается скачок роста и у школьников (Литвинова Л.И., 1970; Koch G., 1980). По данным Уилмор Д. и Костилл Д. (2001) пик увеличения длины тела наблюдается в 14 лет, формирование окончательной длины тела завершается в 18 лет. При исследовании биоритмов ежегодных приростов длины тела скачок длины тела у юных тяжелоатлетов и школьников наблюдался в 13 лет (Литвинова Л. И., 1970). По наблюдениям Сальниковой Г. П. (1977), Крюковой А.А и Абрамчик Т.В. (1984) бурные темпы приpоста длины тела наблюдались дважды в 10–12 и 13–15 лет. В работе Фалалеев А.Г., Кобзев В.А. (2005) отмечается, что с 9 до 18 лет у стайеров, средневиков, спринтеров и НЕТР может наблюдаться от 2 до 3–4 ежегодных всплесков прироста длины тела с амплитудой до 12,3 см/год. По данным Aberberga-Augskalne L., Kemper H. C. G. (2007) у рижских школьников максимальный прирост длины тела выявлен в 14 лет, равный 9,9 см/год.

Многие ученые подтвердили увеличение ЖЕЛ в связи с занятиями спортом. Так, по данным (Хрипкова А. Г., Антропова М. В., Фарбер Д. А., 1990) ЖЕЛ с 8 лет до взрослого состояния увеличивается с 1440–1600 до 3520–4000 мл и у спортсменов – до 6000–9000 мл (Коц Я. М., 1998; Солодков А.С., Сологуб Е.Б., 2001; Смирнов В. М, Дубровский В. И., 2002 и мн. др.). Однако, отдельные исследователи не отмечали существенного увеличения ЖЕЛ (Уилмор Д. и Костил Д., 2001). В результате наших исследований (Falaleev A.G., Kobzev V.A., Cherenina S.V., 1996; Falaleev A., Bobrov M., 1999) было выявлено, что у мальчиков 9-15-18 лет – бегунов на длинные дистанции адаптация к физическим нагрузкам сопровождается увеличением тесноты корреляционых взаимосвязей между физической работоспособностью и морфофункциональными характеристиками. Самые тесные связи предельной скорости бега на тредмиле “до отказа” у бегунов на ДД были с ЖЕЛ и другими характеристиками физического развития. Как будет показано далее показатель физического развития – ЖЕЛ л является валидным для прогнозирования физической работоспособности у НЕТР и спортсменов различных беговых специальностей.

Не без основания многие исследователи физическую работоспособность идентифициpуют с функциональными возможностями кардио-респираторной системы, интегральным показателем которой является VO2 max/ml/кg/min – максимум аэробной мощности. Величина МПК в физиологии и медицине рассматривается как важный диагностический показатель, характеризующий физическую работоспособность и функциональное состояние организма человека (Lange Andersen K. at al., 1971; Masironi R., Denolin H., 1985; Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А., 1988; Тихвинский С.Б., Бобко Я.Н., 19 91). Большинство авторов, исследовавших эту проблему в возpастном аспекте, установили, что абсолютные величины VO2 max/ml/кg/min у мальчиков увеличиваются до 16–20 лет (Astrand P.O., 1952; Eklblom B., 1969; Bar-Or O., 1983). В то же время многие исследователи отмечают, что у детей 7-10 лет уровень максимальных аэробных возможностей на 1 кг массы тела близок к среднему уровню для взрослых молодых людей (Astrand P.O., Rodahl K., 1977; Andersen K.L. at al., 1976), по некоторым же данным (Cumming G.R., Everatt D., Hastman L., 1978) на этот уровень VO2 max/ml/кg/min дети выходят даже в 4–6 лет. Увеличение абсолютных значений VO2 max/ml/кg/min с взрослением детей и подpостков исследователи объясняют увеличением pазмеров тела и мышечной массы (Eklblom B., 1969; Bar-Or O., 1983); большим чем у взрослых людей количеством и объемом митохондрий в мышцах (Jerusalem F., Engel A.G., Peterson H., 1975), влиянием процентного соотношения содержания волокон типа 1 и 2 в скелетных мышцах (Malina R.M., 1978; Melichna J. at al., 1988), повышением дыхательной функции крови за счет высокого общего объема плазмы крови и гемоглобина (Koch G., 1980). Анализ абсолютных величин прироста VO2 max/ml/кg/min позволил придти к заключению, что наибольший его прирост наблюдается в 14–16 лет (Andersen K.L. at al., 1976). По мнению (Binkhorst R.A. at al., 1985) этот пик связан с увеличением концентрации андрогенов в крови и ростом мышечной массы.

Физические тренировки влияют на величину VO2 max/ml/кg/min по-разному. Величина относительного прироста VO2 max/ml/кg/min зависит от его исходного уровня, режима и направленности тренировки. Чем выше его исходный уровень, тем меньше его возможный прирост под влиянием тренировки (Eklblom B., 1969; Astrand P.O., Rodahl K., 1977). В зависимости от тренируемых физических качеств и режима тренировки прирост VO2 max/ml/кg/min составляет по средним данным 40-100 (Ekblom B., 1969; Wilmore J.H. at al., 1980; Cunningham D.A. at al., 1984; Фалалеев А.Г., Кобзев В.А., 2005). При этом у спортсменов перепад значений VO2 max/ml/кg/min в течение одного года редко выходит за границы 15 (Astrand P.O., Rodahl K., 1977; Eklblom B., 1969a; Ekblom B., 1969b). Сравнительная эффективность разных видов тренировки показала преимущественное значение упражнений циклического характера в развитии VO2 max/ml/кg/min (Wilmore J.H., Davis J.A., O-Brien R.S.at al., 1980; Фалалеев А.Г., Кобзев В.А., 2005). По литературным данным наиболее высокие значения VO2 max/ml/кg/min были обнаружены у спортсменов, выполняющих упражнения циклического характера с акцентом на выносливость: лыжные гонки, стайерский бег (Волков Н.И., 1975; Astrand P.O., Rodahl K., 1977; Legaz Arrese A., Serrano Ostariz E., 2000; Фалалеев А.Г., Кобзев В.А., 2005 и мн. др.). Наивысший предел VO2 max/ml/кg/min для мальчиков 12–16 лет составляет 60 ml/кg/min (Koch G., 1980). Имеются данные о том, что тренировка выносливости в первую декаду жизни кажется менее эффективной (Bar-Or O., Zwiren L.D., 1973; Yoshida T., Ishiko J., Muraoka J., 1980). Однако повышенная оксидативная способность у детей (Eriksson B.O., Saltin B., 1974) и сpавнительно больший объем митохондрий, чем у взрослых (Jerusalem F., Engel A.G., Peterson H., 1975) позволили предположить, что дети должны быть менее способны к выполнению упражнений, зависящих от анаэробного гликолиза (скоростные упражнения 30 секунд) и иметь предпочтение для аэробной активности 5 минутной длительности и более (Eriksson B.O., Saltin B., 1974). В некоторых работах даже выражается мнение о том, что VO2 max/ml/кg/min у препубертатных детей мало изменяется с тренировкой, мало отличается от взрослых и, что контроль этой величины неуместен (Rowland T.W., 1985; Rodgers D. M., Olson B. L. аnd Wilmore J. H., 1995). Максимальные величины VO2 max/ml/кg/min, которые нам известны – 94 ml/кg/min были получены у Norwegian cross-country skiers (Astrand P.O. and Rodahl K., 1986). Интересно, что по данными Robinsn S. (1938), пик прироста VO2 max/ml/кg/min был выявлен в 17–21 год со снижением в последующие годы.

Имеется много научных публикаций, в которых описаны процессы в центральных отделах нервной системы у подростков. В результатах исследований Segalowitz S. J., Davies P. L. (2004); Gogtay N. at al. (2004) у подростков в префронтальной коре усиливается миелинизация и улучшаются синаптические контакты, повышается эффективность обработки информации и нервных связей между префронтальной корой головного мозга и другими регионами мозга (Хризман Т. П., 1973; Сологуб Е. Б., 1981; Солодков А. С., Сологуб Е. Б., 2001; Segalowitz S. J., Davies P. L., 2004; Gogtay N. at al., 2004). По данным Солодкова А.С. и Сологуб Е.Б. (2001) период с 9 до 12 лет характеризуется резким увеличением взаимосвязей между различными корковыми центрами. К 10–12 –летнему возрасту устанавливается взрослый тип биоэлектрической активности. С 10 до 13 лет резко возрастает пространственная синхронизация потенциалов разных корковых зон. Переход от подросткового возраста к юношескому приводит к совершенствованию абстрактно-логического мышления и к развитию второй сигнальной системы. Некоторые исследователи связывают наступление половой зрелости с резонансом генераторов в головном мозге (Sizonenko P.C., Aubert M.L., 1986; Yellon S.M., Newman S.W., 1991; Armstrong S.M., Redman J.R., 1991; Фалалеев А.Г., 2016). Выявлено, что на корковом уровне, площадь представительства действующих мышц была увеличена, а функциональные связи между двигательными зонами и сенсомоторными – усилены. Ритмы ЭЭГ двигательных зон рук проявляли синхронность с моторными двигательными зонами ног и зонами общей чувствительности на различных этапах формирования двигательных навыков во время выполнения предельных физических нагрузок (Фалалеев А.Г., 1962а, 1963, 1964а, 2009б, 2009в, 2016; Eickhoff S.B. at al., 2008; Dayan Eran, Cohen Leonardo G., 2011; Yoo Kwangsun, Sohn William S., Jeong Yong, 2013). Было установлено, что под влиянием физических тренировок количество дендритов и нейротрансмиттеров увеличивается (Johansson B. B., 2000; Gomez-Pinilla F., 2002; Dayan Eran, Cohen Leonardo G., 2011).

В ряде работ указывается, что при оценке физического развития детей, подростков и юношей важно использовать показатели размаха грудной клетки на вдохе и выдохе (Безруких М. М., Сонькин В. Д., Фарбер Д. А., 2002; Макарова Г. А., 2003; Nassis G.P., Geladas N. D. and Pavlicevic S., 2002). В наших исследованиях у стайеров выявлена самая высокая корреляционная связь между скоростью бега, разницей размаха грудной клетки на вдохе и выдохе и некоторыми другими характеристиками физического развития (Falaleev A., Bobrov M., 1999; Falaleev A., Kobzev V., 2000; Falaleev A., 2002).

Для оценки физического развития детей, подростков, юношей и взрослых часто используется показатели силы кистей рук (Мотылянская Р.Е., Ерусалимская Л. А., 1980; Чоговадзе А.В. и Бутченко Л.А., 1984; Тихвинский С.Б. и Хрущев С.В., 1991; Ермолаев Ю.А., 2000; Дубровский В. И., 2002; Смирнов В.М. и Дубровский В.И., 2002; Макарова Г. А., 2003 и др.). Литературные данные также свидетельствуют о том, что большинство авторов используют в ходе комплексной оценки физического развития силу правой кисти (Дубровский В.И., 2000; Макарова Г. А., 2003) и в ряде случаев силу правой и левой кисти (Ильинич В.И., 2000). В отдельных работах указывается на наличие четкой асимметрии силы кистей рук. У лиц с ведущей правой рукой сила правой кисти выше силы кисти левой руки (Шварц В.Б., Хрущев С.В., 1984).

Доказано, что сила сжатия кисти достоверно коррелирует с возрастом, длиной тела и массой тела. Корреляция с процентом жировой массы не обнаружена. Предложено уравнение регрессии для предсказания силы кисти у мальчиков 11–14 лет: Сила кисти (кг) -59,797 2,493* возраст (лет) 0,308* длина тела (см) 0,147* масса тела (кг). Оказалось, что сила кистей рук также отражает общее физическое здоровье и состояние питания (Hillman T.E. at al., 2005; Kenjle K. at al., 2005). Имеются оригинальные данные о том, что правополушарные и левополушарные корковые двигательные зоны управления движениями рук весьма специфично встраиваются в ЭЭГ паттерны на различных стадиях тренированности и формирования двигательного навыка (Фалалеев А.Г., 2011, 2016; Фалалеев А.Г., Ашкинази С.М., 2012).

В научной литературе публикуются сведения о связи результатов тестирования физических качеств и спортивных достижений с морфофункциональными характеристиками спортсменов. Публикуются также работы, освещающие теоретические аспекты прогнозирования в спорте и продолжают разрабатываться и исследоваться математические модели прогнозирования физической работоспособности человека (Фалалеев А.Г., 1970, Баландин В.И., Блудов Ю.М., Плахтиенко В.А., 1986; 2003; Horta L., Cunha L., Rio C. at al., 2000; Zhuging Li, 2000; Nassis G.P., Geladas N. D. and Pavlicevic S., 2002; Hillman T.E. at al., 2005; Kenjle K.at al., 2005; Кьu Та Со, 2015).

Анализ результатов исследований выполненных различными авторами позволил сделать выводы о том, что до сих пор нет ясности в биоритмике динамики биологического возраста и основных характеристик физического развития у мальчиков, начинающих с раннего детского возраста специализироваться в спринтерском беге, беге на средние и длинные дистанции. Мало данных о ежегодной динамике биологического возраста и о его изменениях в связи с тренированностью, периодизацией тренировки, количественной выраженности его ежегодных волнообразных изменений на различных возрастных этапах, о сочетанности максимальных пиков волнообразных изменений различных характеристик физического развития и физической подготовленности и биологического возраста. Нет сведений о том, какие показатели физического развития наиболее эффективны для прогнозирования предстоящих изменений биологического возраста и физической работоспособности у специализирующихся в различных физических упражнениях. Такие данные очень важны для большого числа тренеров и педагогов, работающих с детьми, подростками и юношами, в том числе, специализирующимся в спринтерском беге, беге на средние дистанции, в беге на длинные дистанции, а также к юношам, не занимающимся спортом.

Цель исследований заключалась в изучении динамики биоритмов биологического возраста и ряда характеристик физического развития (длины и массы тела, силы правой и левой кисти, разности размаха окружности грудной клетки на вдохе и выдохе, ЖЕЛ л, ЖЕЛ мл/кг, О2 max/ml/кg/min, предельного времени бега на тредмиле «до отказа» во время ступенчато возрастающей по скорости беговой нагрузке у 9-18 летних детей, подростков и юношей, специализирующихся в спринте, беге на средние и длинные дистанции в сравнении с их сверстниками спортом не занимающимися; в разнообразном анализе индивидуальных и среднегрупповых значений биологического возраста и выше перечисленных показателей физического развития и их ежегодных изменений амплитуды: ее подъемов и спадов в течение десятилетнего возрастного периода с 9 до 18 лет; в исследовании закономерностей ежегодной динамики показателей физического развития в зависимости от тренированности, периодизации спортивной тренировки, вида беговой спортивной специализации; в рассмотрении ежегодных изменений максимальных и субмаксимальных приростов характеристик физического развития у каждой спортивной специализации и не занимающихся спортом на различных стадиях тренированности; в расчете уравнений линейной и не линейной множественной регрессии для выявления показателей физического развития, которые могут иметь прикладное значение и использоваться в повседневной практической работе тренеров, работающих с юными спортсменами и не занимающимися спортом, при оценке их подготовленности и отборе для занятий по различным беговым программам.

Глава 2
Методы и организация исследований

Проведение исследований осуществлялось с применением следующего оборудования: тредмил «Quinton» (USA), ростомер медицинский (ДРМ1), весы медицинские (ВМПС-2), спирометр (СМП-2), динамометр ручной (ДРП). В исследованиях приняло участие 600 детей, подростков и юношей 9-18 лет, специализирующиеся в беге на короткие дистанции – спринтеры; средневики – спортсмены, специализирующиеся в беге на средние дистанции, стайеры – спортсмены, специализирующиеся в беге на длинные дистанции (по 15 человек каждого года рождения в каждой из трех изученных видов беговых программ). Кроме этого, были обследованы не занимающиеся спортом – школьники, а также студенты 1-го курса (по 15 человек каждого возраста).

В подготовительный и соревновательный периоды тренировки были обследованы одни и те же лица. Юные спортсмены в возрасте 9-10 лет не имели спортивных разрядов, 11-12-летние имели 1-3-й юношеские разряды, 13-14-летние – 2-3-й взрослые разряды, 15-16-летние – 1-2-й взрослые разряды и звание КМС, 17-18-летние – 1-й взрослый разряд и звание КМС и МС.

Для изучения физического развития использовались соматометрические методы исследования, позволявшие измерять массу тела (МТ), длину тела (ДТ), окружность грудной клетки на вдохе и выдохе для расчета размаха грудной клетки (РГК), силу правой (СПрК) и левой кисти (СЛК), ЖЕЛ л., мл/кг., О2 макс мл/кг/мин, предельное время бега (ВБТ) и скорость бега на тредмиле (СБТ) “до отказа”. Измерение всех вышеперечисленных параметров проводилось по методикам, описанным в руководствах по спортивной медицине профессорами Бутченко Л. А. (1986) и Тихвинским С. Б. (1991).

Все показатели были исследованы в дни отдыха свободные от тренировок и учебных занятий – после суточного перерыва от тренировок и занятий физкультурой в школе. Работоспособность оценивалась по предельным показателям скорости и времени бега на последней ступени работы на тредмиле в момент отказа от дальнейшего выполнения теста. Период врабатывания длился 2 мин, при скорости движения ленты тредмила 1,11 м/сек. После периода врабатывания ее скорость увеличивалась каждые 3 минуты на 0,56 м/сек. Предельная скорость бега на тредмиле (СБТ) определялась по спидометру на последней ступени работы в момент отказа от выполнения теста из-за наступившего утомления. Биологический возраст (БВ) определялся по модифицированной методике Tanner J. at al. (1975), предложенной Ченегиным В. М. и др. (1984, 1988). В основу была положена бальная система оценки вторичных половых признаков – выраженности оволосения трех зон: Р – лобка, F – лица и А – подмышечной впадины по следующей схеме: Р0 – отсутствие жестких пигментированных волос – 0 баллов; Р1 – наличие отдельных коротких волос – один балл; Р2 – длинные, густые волосы на центральном участке – два балла; Р3 – густые, длинные, по всей зоне – три балла; Р4 – густые вьющиеся волосы по всей зоне – четыре балла; Р5 – распространение волос к пупку и на бедрах – пять баллов; F0 – отсутствие жестких пигментированных волос, F1 – проявление их на участках верхней губы, F2 – проявление по всей поверхности верхней губы и начало роста на подбородке, F3 – оволосение верхней губы, подбородка и начинающееся слияние обеих зон, F4 – полное слияние этих зон и начинающееся оволосение области бакенбардов и подчелюстной области, F5 – слияние всех четырех зон; А0 – отсутствие жестких, пигментированных волос, А1 – наличие отдельных коротких волос, А2 – длинные густые волосы на центральном участке, А3 – густые, длинные, по всей зоне оволосения, А4 – густые, вьющиеся, по всей зоне оволосения, А5 – распространение волос по всей зоне оволосения. Суммарные баллы биологического возраста для каждого человека вычислялись по формуле БВ Р0 – 5 F0 – 5 A0 – 5.

Статистическая обработка полученных результатов производилась по программам Excel (2002) и Statistica v.6.0. Для каждого испытуемого, возраста и показателя физического развития вычислялись средние арифметические величины и все амплитуды их волнообразных изменений в течении 9-18 летнего периода. На основании полученных данных строились графики, отражающие изменения каждого антропометрического показателя и волнообразность изменения величин их ежегодных приростов с 9-10 до 18 летнего возраста в зависимости от тренированности, периодизации спортивной тренировки, вида спортивной специализации. Кроме этого был выполнен анализ корреляционных и регрессионных связей времени бега на тредмиле и биологического возраста с характеристиками, отражающими физическое развитие.