Особенности паттерна дыхания у спортсменов-гиревиков различной квалификации

Тихонов В. Ф.

Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»,

Чебоксары, Россия

Необходимым условием выполнения соревновательных упражнений в гиревом спорте в течение соревновательного времени – 10 минут, является эффективное дыхание спортсмена. В специальной литературе, посвященной гиревому спорту можно найти ответ на вопрос «когда дышать», т.е. в каких фазах упражнения делается вдох или выдох [1, 3]. Однако этого недостаточно. Остро встает вопрос «как дышать» в таких условиях, когда 32 кг гири затрудняют дыхание спортсмена и в динамических фазах и статических позах. В настоящее время каждый спортсмен находит свой индивидуальный ответ на основе многолетней тренировки на уровне непроизвольной регуляции дыхания. Существуют различные представления о необходимости или отрицания необходимости обучения дыханию. В настоящее время не обращают внимания на особенности паттерна дыхания (англ. pattern — образец, шаблон, рисунок, схема узора, которая повторяется неоднократно), уделяя больше внимания на дыхание различными газовыми смесями или на дыхательные упражнения, мало схожие с соревновательными упражнениями. Также под паттерном дыхания в физиологии понимают длительность вдоха и выдоха, величину дыхательного объема, минутного объема дыхания.

Целью исследования является определение особенностей паттерна дыхания спортсменов-гиревиков в зависимости от их квалификации.

Задачи исследования:

1. Определить основные параметры дыхания: частоту дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД) в зависимости от квалификации спортсменов-гиревиков и массы гирь;

2. Выявить особенности регуляции дыхания спортсменов-гиревиков в зависимости от их квалификации.

Методы исследования. Для качественной и количественной оценки дыхания спортсменов-гиревиков нами использовался спирограф микропроцессорный СМП-21/01-«Р-Д» [4]. В режиме тестирования «Минутного объема дыхания» были получены параметры ЧД, ДО, МОД, а также паттерны (рисунки, «узоры») дыхания спортсменов-гиревиков в зависимости от их квалификации и интенсивности упражнений.

Исследование было проведено в период с 2008 года по 2011год. В данной работе представлены результаты исследования 38 спортсменов-гиревиков весовой категории до 68 кг. Среди них: 8 мастеров спорта международного класса, 14 мастеров спорта, 16 кандидатов в мастера спорта. Измерения основных показателей внешнего дыхания спортсменов-гиревиков проводились во время учебно-тренировочных занятий в соревновательных упражнениях «толчок» и «рывок». Обнаружено, что общая тенденция изменения ЧД, ДО и МОД во время выполнения этих упражнений одинакова. Поэтому, для сокращения изложения материала, нами показаны общие закономерности в изменениях указанных показателей.

Результаты исследования и их обсуждение. Исследование изменения частоты дыхания, дыхательного объема и минутного объема дыхания спортсменов-гиревиков в соревновательных упражнениях гиревого спорта позволило определить, что эти показатели зависят от квалификации гиревиков, а также от интенсивности упражнений (Таблица 1).

Таблица 1. Показатели системы внешнего дыхания в упражнении «рывок» у спортсменов-гиревиков весовой категории до 68 кг в зависимости от их квалификации и массы гири

Квалификация спортсменов	Кол-во подъемов (1/мин)	ЧД (1/цикл)			ДО (л)			МОД (л/мин)
		16 кг	24 кг	32 кг	16 кг	24 кг	32 кг	16 кг	24 кг	32 кг
КМС (n=16)	12	1	2	3	3.5± 0.8	2.5± 1.1	2.0± 0.5	42.0± 8.7	60.0± 11.5	48.1± 5.7
МС (n=14)	12	2	3	4	2.5± 0.7	2.0± 0.3	1.4± 0.2	60.2± 6.1	72.1± 3.6	50.4± 2.4
МСМК (n=8)	12	3-4	3-4	4	0.7± 0.1	1.0± 0.1	1.2± 0.1	33.6± 1.2	48.0± 1.3	57.6± 1.4

Обнаружено, что МСМК разминочные подходы с гирями массой 16, 24 и 32 кг выполняют с одинаковой частотой дыхания. Это указывает на то, что у МСМК частота дыхания обусловлена тесной координацией дыхательных движений с движениями кинематических звеньев тела. Дополнительные дыхательные циклы эти спортсмены выполняют в статических позах. Дыхательный объем у МСМК достоверно растет от 0,7±0,1 л до 1,2±0,1 л (p<0.01) в зависимости от увеличения массы гири. Соответственно растет и минутный объем дыхания. Приближение дыхательного объема к уровню 1.2±0.1 литра у спортсменов высокой квалификации неизменно вызывает увеличение частоты дыхания.

У МС и КМС при выполнении упражнений с 16 и 24 кг гирями частота дыхания меньше, чем с 32 кг гирями. Обнаружено, что у мастеров спорта дыхательный объем с 16 кг гирями составляет 2,5±0,7 л, а с 32 кг гирями он уменьшается до 1,4±0,2 л (p<0.01). Также, у КМС увеличение массы гирь приводит к увеличению частоты дыхания. Из таблицы 1 видно, что при одинаковой частоте подъемов 16 и 24 кг гирь у МС и КМС по показателям МОД наблюдается избыточность дыхания по сравнению с МСМК. У МС и КМС в упражнениях с 32 кг гирями частота дыхания растет, а дыхательный объем уменьшается. Однако в упражнении с соревновательными 32 кг гирями у МС и КМС наблюдается недостаточность МОД в сравнении с МСМК.

Таким образом, регуляция дыхания происходит в зависимости от квалификации спортсменов-гиревиков и от интенсивности соревновательных упражнений. У МС и КМС регуляция дыхания происходит по двум контурам – по частоте дыхания по дыхательному объему. Причем дыхательный объем снижается с повышением массы гири (гирь). У МСМК преобладает один контур регуляции дыхания – по дыхательному объему, который растет с повышением массы гири (гирь).

В основе анализа паттернов дыхания нами были приняты некоторые теоретические положения о функции внешнего дыхания человека. Известно, что для поддержания непрерывности газообмена необходимо, чтобы между наружной атмосферой и тканями тела существовала некая промежуточная (буферная) среда постоянного газового состава [2]. Легочная вентиляция непрерывно обновляет альвеолярный газ и тем самым поддерживает его постоянный состав. Сохранение постоянства состава альвеолярного газа обеспечивается тем обстоятельством, что часть вдыхаемого воздуха не достигает альвеол, вентилируя лишь определенный объем воздухоносных путей и легочных объемов, обозначаемых как анатомическое «мертвое пространство» и сумму резервного объема выдоха (РО выдоха) и остаточного объема (ОО) легких. Сумма РО выдоха и ОО носит название функциональной остаточной емкости (ФОЕ). Мертвое пространство и ФОЕ представляет собой буфер между вдыхаемым воздухом и альвеолярным газом и позволяет поддерживать постоянство альвеолярного газа. Этот буфер демпфирует, сглаживает колебания напряжений О2 и СО2, происходящие в альвеолах от вдоха к выдоху в связи с конвективными потоками [2].

Внешнее дыхание обеспечивает оптимальные парциальные давления кислорода (РаО2) и углекислоты (РаСО2), при любом уровне тканевого метаболизма и кровообращения. При этом регуляцией дыхания обеспечиваются разные приспособительные изменения в системе внешнего дыхания, использующей большие резервные возможности дыхательной системы [5].

Нами были обнаружены три основных вида регуляции дыхательных объемов во время выполнения упражнений. Характерные паттерны дыхания для этих видов дыхания представлены на рисунках 1-4, где по оси ординат – объем воздуха (литры); по оси абсцисс – время (секунды). Первый вид – увеличение дыхательного объема в сторону резервного объема вдоха (РО вдоха) (Рисунок 1). Второй вид регуляции – увеличение дыхательного объема в сторону резервного объема выдоха (РО выдоха) (Рисунок 2). Третий вид регуляции – изменение ДО в каждом цикле дыхания, в котором отражается неритмичность дыхательных циклов, задержки дыхания на вдохе (Рисунок 3).

Рис.1 Паттерн дыхания МСМК в упражнении «рывок» при 3-х цикловом дыхании с 24 кг гирей

Рис. 2 Паттерн дыхания МС в упражнении «рывок» при 3-х цикловом дыхании с 24 кг гирей

Рис. 3 Паттерн дыхания КМС в упражнении «рывок» при 2-х цикловом дыхании с 24 кг гирей

Дальнейшее исследование изменения дыхательного объема во время выполнения соревновательных упражнений позволило обнаружить переходные формы дыхания с 1-2 циклового на 3 и 4-х цикловые виды дыхания в упражнении «рывок» (Рисунок 4), а также с 4-х циклового дыхания на 5-7 цикловое дыхание в упражнении «толчок».

Первый вид регуляции ДО характерен для спирограмм МСМК. Второй вид изменения ДО присутствует в спирограммах МС, а третий вид – у КМС.

На наш взгляд первый вид регуляции дыхания во время выполнения соревновательных упражнений связан с регуляцией постоянства функциональной остаточной емкости (ФОЕ).

Второй вид регуляции характерен для МС. При этом ряд дыхательных объемов в одном цикле упражнения остается постоянным, а один или два выдоха являются более глубокими. Эти выдохи «вычерпывают» воздух из ФОЕ. Это означает, что МС с таким видом дыхания в каждом цикле упражнения возмущают газовый состав альвеолярного воздуха в ФОЕ. Можно предположить, что это нарушение постоянства газового состава ФОЕ является предпосылкой более раннего утомления у этих спортсменов, чем при первом виде дыхания у МСМК.

Рис. 4 Переходная форма паттерна дыхания КМС в упражнении «рывок»

Известно, что ФОЕ играет физиологическую роль запаса газа, который обеспечивает непрерывность процесса легочного газообмена в течение всего дыхательного цикла и препятствует полному спаданию альвеол на выдохе. При выраженном уменьшении ФОЕ к концу выдоха (при глубоких выдохах) в легких вместо 2-3 литров газа остается лишь 300-500 мл. Через безвоздушные легкие в фазе выдоха происходит мощное шунтирование крови. В результате действия перечисленных факторов развивается гипоксемия [4].

Третий вид дыхания у менее квалифицированных спортсменов-гиревиков отражает регуляцию ДО, как по частоте, так и по амплитуде ДО. На спирограммах этих гиревиков также легко заметить задержки дыхания на вдохе во многих дыхательных циклах. В спирограммах этих спортсменов трудно обнаружить закономерность в изменении ДО и РО выдоха. Следовательно, возмущения газового состава ФОЕ у спортсменов-гиревиков низкой квалификации происходит не только в одном цикле упражнения, но и в каждом дыхательном цикле. Этот вид дыхания приводит к еще большему нарушению постоянства газового состава альвеолярного воздуха.

Переходные формы дыхания отличаются тем, что при ритмичном дыхании на спирограмме в фазе вдоха совершаются неглубокие «подвыдохи», а в фазе выдоха – «подвдохи» (Рисунок 4).

Данные, полученные в ходе исследования, создают предпосылку для развития новой концепции обучения и совершенствования техники дыхания в гиревом спорте.

Выводы

1. У МСМК частота дыхания в соревновательных упражнениях обусловлена тесной координацией дыхательных движений с движениями кинематических звеньев тела. Приближение дыхательного объема к уровню 1.2±0.1 литра у спортсменов высокой квалификации неизменно вызывает увеличение частоты дыхания.

2. У спортсменов МС и КМС регуляция дыхания преимущественно происходит по двум контурам – по частоте дыхания и по дыхательному объему. Причем ЧД увеличивается, а ДО снижается с повышением массы гири. У МСМК преобладает один контур регуляции дыхания – по дыхательному объему, который растет с повышением массы гири от 0,7±0,1 л до 1,2±0,1 л (p<0.01).

3. Регуляция ДО во время выполнения упражнений имеет три основных вида. Первый вид – увеличение дыхательного объема в сторону резервного объема вдоха. Второй вид – увеличение дыхательного объема в сторону резервного объема выдоха. Третий вид – изменение ДО в каждом цикле дыхания.

4. Существуют переходные формы дыхания в соревновательных упражнениях гиревого спорта, которые отражают индивидуальные различия дыхания спортсменов в зависимости от их уровня подготовленности.

5. Применение спирографа на этапе формирования техники соревновательных упражнений позволяет осуществлять контроль процесса обучения и совершенствования дыхания спортсменов-гиревиков, а также создавать корректирующие программы формирования эффективного дыхания.