А. В. Абахин, В. А. Рыбаков, В. В. Феофилактов, В. Н. Селуянов / ПНИЛ, РГАФК, Москва, Россия
Инновационные технологии планирования подготовки спортсменов обнаруживаются учеными в результате анализа тренерской деятельности выдающихся практиков спорта [1, 2]. Это общепринятый — эмпирический путь развития теории и методики физического воспитания. Теоретический путь разработки новых спортивных технологий связан с концептуальным и компьютерным имитационным моделированием адаптационных процессов в организме спортсменов [3]. В этой работе рассматриваются подходы решения задачи планирования подготовки спортсменов в циклических видах спорта на основе компьютерного имитационного моделирования.
Цель работы: разработать микроциклы подготовки для спортсменов циклических видов спорта высокой квалификации на различных этапах годичного цикла.
Объект исследования: спортсмены циклических видов спорта высокой квалификации (МС, КМС), возраст 18–20 лет.
Предмет исследования: технология планирования микроциклов подготовки спортсменов циклических видов спорта на основе имитационного моделирования адаптационных процессов в миокарде, железах эндокринной системы, органах иммунитета и мышцах.
Гипотеза: разработка микроциклов с учетом адаптационных процессов в миокарде, мышцах, иммунной и эндокринной систем позволит повысить эффективность подготовки спортсменов высокой квалификации, целенаправленно управлять изменением их физической подготовленности.
Задачи исследования:
1. Усовершенствовать математическую модель, имитирующую процессы адаптации в мышцах, эндокринной, иммунной системах и миокарде у спортсменов с учетом взаимовлияния нагрузок на пояс верхних и нижних конечностей.
2. Разработать микроциклы подготовки на основе компьютерного моделирования долгосрочных адаптационных процессов в мышцах и миокарде.
3. Экспериментальное обоснование эффективности разработанных микроциклов.
Методы исследования
В работе использовалась компьютерная программа, имитирующая ход долговременных адаптационных процессов, разработанная В. Н. Селуяновым [3] и дополненная математической моделью миокарда [4].
Долговременная адаптация связана с морфологическими изменениями в тканях и органах, возникающими в ответ на двигательную деятельность в тренировочных и соревновательных условиях. Для описания процессов долговременной адаптации использовалась функциональная система (по П. А. Анохину), которая включала ЦНС, эндокринную систему, иммунную систему, мышцу и миокард.
Дифференциальные уравнения отдельных систем: эндокринной, иммунной, мышечной, миокарда, пищеварительной систем сведены в один алгоритм. Роль ЦНС выполняет экспериментатор с помощью определения интенсивности физического упражнения и его продолжительности.
Взаимодействие между эндокринной, иммунной, мышечной системами и миокардом обеспечивается благодаря влиянию гормонов на состояние массы железы (подразумевается как эндокринная железа, так и лимфоидные органы и костный мозг), количество миофибрилл и массы митохондрий. Взаимодействие также обеспечивается тем, что антигены, поступающие в организм, влияют на процессы деградации в железе.
Входными характеристиками являются интенсивность физического упражнения, его продолжительность, интервал отдыха, приход энергии с питанием.
На выходе представляются на экране дисплея результаты решения системы 13 дифференциальных уравнений в виде зависимости от времени следующих переменных: концентрация гормонов в железе и крови, концентрация антигенов в крови, масса тела, а также производные величины — возможные результаты в циклических видах спорта.
Исследование модели, т. е. многочисленные решения системы дифференциальных уравнений, производилось численно по методу Эйлера на ЭВМ.
В педагогическом эксперименте приняли участие 5 высококвалифицированных (м. с.) гребцов (байдарка). Четверо спортсменов составили экспериментальную группу, один спортсмен провел автоэксперимент и представлял экспериментальную группу. Оценку результатов реализации тренировочной программы оценивали как по результатам выступлений в соревнованиях, так и по данным лабораторного тестирования в ступенчатом тесте. Определяли АэП и АнП при вращении педалей велоэргометра руками [5] по показателям легочной вентиляции и ЧСС.
Результаты исследований
На основе анализа литературных данных были построены микроциклы подготовки гребцов байдарочников и лыжников гонщиков. Эффективность построения тренировочного процесса проверялась с помощью имитационного моделирования. В компьютер вводились данные недельного микроцикла, взятые из учебника по гребному спорту. Основное его содержание составили нагрузки с интенсивностью АнП и МПК, которые выполнялись повторным методом. В результате расчетов было показано, что в течении полугода наблюдался интенсивный рост спортивных достижений. А затем рост спортивный достижений прекратился. Аналогичные данные были получены при расчете результатов тренировочного процесса, который рекомендуется для лыжников гонщиков в подготовительном и предсоревновательном периодах. Поскольку имитационная модель работает по строго заданным и известным нам физиологическим законам, легко было понять причину обнаруженного явления. Заметим, что стабилизация спортивных достижений, как правило, наблюдается у большинства спортсменов при стаже в 4–6 лет. В нашем случае исходное состояние спортсмена соответствовало квалификации 2–1 спортивного разряда, но главное в мышцах имели место как окислительные, так и гликолитические МВ. В результате тренировок не было стимула для увеличения мышечной силы, увеличения мышечной массы за счет миофибрил МВ. Поэтому аэробные тренировки способствовали наращиванию в гликолитических МВ массы митохондрий. Однако этот процесс имеет свой предел и заканчивается в момент образования вокруг митохондрий митохондриальной сети. После достижения этого момента рост аэробных возможностей мышц прекращается и даже может начаться регресс, если начнет снижаться масса миофибрил, т. е. структурной основы для строительства миофибриллярных митохондрий. Было отмечено, также существенное изменение массы миокарда — в основном за счет поперечной гипертрофии миокардиоцитов.
Результаты имитационного моделирования показали, что отсутствие силовых тренировок и избыток высокоинтенсивных гликолитических нагрузок мешает развитию миофибрилл, снижает потенциальные возможности спортсмена.
Исследование различных вариантов построения микроцикла подготовки спортсменов циклических видов спорта показало, что наиболее быстро, а главное непрерывно, улучшаются результаты в случае такого планирования, когда наблюдается рост силовых возможностей при выполнении большого объема аэробных упражнений. В разработанном микроцикле подготовки спортсменов циклических видов спорта тренировка включает две основные части. Первая часть тренировки — упражнения аэробного характера, предпочтительней выполнять «аэробный спринт». Это короткие по продолжительности упражнения (3–7 с) с интенсивностью 70–90 % от МАМ. Вторая часть тренировки — силовые упражнения, которые выполняются почти ежедневно, только в развивающем режиме основные мышечные группы тренируются один раз в неделю, а в остальные дни выполняются тонизирующие силовые упражнения. Теоретический вариант планирования физической подготовки гребцов байдарочников и лыжников гонщиков предусматривал применение методик — увеличения силы ММВ и митохондрий в БМВ [3], с ежедневным использованием силовых упражнений для неосновных мышечных групп для поддержания повышенной концентрации гормонов в крови и тканях.
Педагогический эксперимент
Педагогический эксперимент подтвердил результаты математического моделирования. В контрольной группе (табл. 1) результат на 200 метров был улучшен на 1,7 с, в худшем случае на 0,3 с. На дистанции 500 м улучшение составило 4,2 с, либо улучшения не было. На дистанции 1000 м улучшение составило 7,7 с, либо улучшения не было. В среднем улучшение составило 3–5 %, что по мнению специалистов по спорту высших достижений характеризует тренировочный процесс как вполне эффективный.
Таблица 1. Результаты выступления в соревнованиях спортсменов контрольной группы
| Фамилия | 200 м, с | 500 м, мин, с | 1000 м, мин, с | |||
| 1996 | 1997 | 1996 | 1997 | 1996 | 1997 | |
| К-в | 40,0 | 38,9 | 1,52,0 | 1,49,0 | 3,58,0 | 3,56,2 |
| Б-в | 39,2 | 38,4 | 1,49,2 | 1,45,1 | 3,54,3 | 3,47,6 |
| К-ев | 38,3 | 38,1 | 1,49,7 | 1,48,1 | 3,59,0 | 3,59,0 |
| Б-ов | 42,3 | 40,6 | 1,56,0 | 1,56.0 | 4,04,0 | 4,01,0 |
Таблица 2. Результаты лабораторного и педагогического тестирования спортсмена экспериментальной группы.
| Дата тестирования | Мощность АнП | Мощность МАМ | 200 м, с | 500 м, мин, с | 1000 м, мин, с |
| 1996 | — | — | 40,8 | 1,53,7 | 4,07,0 |
| 1997 | — | — | — | — | — |
| Апрель | 90 | 690 | 42,6 | 2,04.8 | 4,04.0 |
| Июль | 125 | 676 | 38,9 | 1,46.8 | 3,50.4 |
| Сентябрь | 135 | 683 | 38,3 | 1,42.9 | — |
В экспериментальной группе (табл. 2) улучшение соответственно составило: 200 м — 3,4 с, 500 м — 6,9 с, 1000 м — 17,0 с. Следовательно, эффективность тренировочной программы составила: 8,8 %, 6,7 % и 7,4 %. У спортсмена, тренировавшегося по экспериментальной программе, АэП вырос с 0 Вт до 90 Вт, а АнП с 90 Вт до 135 Вт в конце сезона. Эффективность экспериментальной программы оказалась примерно в два раза выше общепринятой системы подготовки спортсменов высшей квалификации в гребном спорте.
Вывод
Разработана модель для имитации адаптационных процессов во время тренировки и отдыха спортсменов в циклических видах спорта. Модель можно использовать для исследования различных вариантов тренировок в циклических видах спорта. Для достижения непрерывного прогресса спортивных результатов в циклических видах спорта с предельным временем соревнования более 2 мин. необходимо рациональное сочетание силовых и аэробных упражнений. В основе роста физических возможностей должны лежать силовые упражнения для ММВ. Они способствую росту миофибрилл, силы, а значит создаются морфологические предпосылки для образования новых митохондрий в ММВ.Литература
ProSportLab