АЭРОБНАЯ И АНАЭРОБНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ

Аэробная производительность детей и подростков

Под аэробной производительностью понимают все те функциональные свойства организма, которые обеспечивают поступление, транспорт и утилизацию кислорода.

Динамика аэробных возможностей человека зависит от воз¬раста и пола. Одним из существенных переломных периодов становления аэробной работоспособности является возраст 6 лет, когда увеличивается кровоснабжение мышц и окислительные возможности митохондрий. При расчете на 1 кг массы мышц максимальное потребление кислорода (МПК) у детей 6-7 лет составляет 151 мл/кг/мин, у взрослых - 138 мл/кг/мин.

В младшем школьном возрасте энергообеспечение мышечной деятельности идет по пути увеличения аэробных возможностей. Концентрация цитохрома а в митохондриях мышечной ткани достигает максимальных значений - 6,6 нмоль/г, у взрослых -3-4 нмоль/г. При этом относительные величины МПК изменяются незначительно, а расчетные значения на единицу мышечной массы достигают максимальной величины 170-180 мл/кг/мин.

В этом возрасте окончательной дифференцировки скелетных мышц верхних и нижних конечностей не наступает, в них преобладают медленно сокращающиеся оксидативные волокна. Количество их незначительно снижается в 12-13 лет, вновь повышается к 14 годам и значительно уменьшается (в 3 раза по сравнению с 7 годами) в 16-17 лет.

Относительное содержание гемоглобина у детей несколько ниже. К 11-12 годам у девочек, к 13-14 годам у мальчиков оно достигает нижней границы нормы взрослых. Это обусловливает более низкие показатели кислородной емкости крови и насыщения артериальной крови кислородом, а также разницу в изменении состава крови при напряженной мышечной деятельности у юных спортсменов. Недостаточная эффективность и экономичность кислородных режимов детского организма отражается на адаптации ребенка к физическим нагрузкам. Ребенок легче пере¬носит экстенсивные нагрузки (большой мощности), чем интенсивные. Дети младшего школьного возраста обладают высокой выносливостью в режиме умеренной интенсивности. Имеются данные, что они хорошо справляются с большими дистанциями вплоть до марафонских.

В 12 лет в энергетике мышечной деятельности наступает переломный момент, характеризующийся некоторым снижением аэробной работоспособности. Он связан с началом пубертатного скачка роста и увеличением доли анаэробных механизмов энергопродукции.

Наибольший годовой прирост аэробной производительности отмечается у мальчиков 13-14 лет (МПК - на 28%, кислородный пульс - на 24%), у девочек 12-13 лет (МПК - на 17%, кислородный пульс - на 18%). Повышение кислородного потолка у подростков в наибольшей степени связано с прибавкой массы тела. При физических нагрузках они быстро достигают МПК и недолго удерживают его. Отчетливый прирост абсолютной величины МПК у юношей наблюдается с 15 до 16 лет, мало¬заметный - после 16 лет. Определенная стабилизация МПК у девушек наблюдается после 14 лет.

Величина максимальной аэробной производительности у мальчиков выше, чем у девочек. Наибольшие различия в относи¬тельной величине МПК наблюдаются у детей 8-10 лет (31%) и в юношеском возрасте (33-39%), когда у девушек увеличивается жировая масса.

В настоящее время адаптационные возможности детей к боль¬шим нагрузкам аэробного характера спорны. Тем не менее, высокое содержание в мышцах ферментов окисления свободных жирных кислот и большое количество митохондрий позволяют полагать о возможности переносимости детьми соответствующих нагрузок. Механизмы анаэробной энергопродукции в детском возрасте развиты слабее. Высокая верхняя граница аэробно-анаэробного перехода (до 80% от МПК) обусловлена более низким по сравнению со взрослыми содержанием в мышцах ключевых ферментов гликолиза: гексокиназы и фосфофруктокиназы. Уровни аэробного и анаэробного порогов (ПАНО, и ПАН02) различаются в зависимости от возраста. У детей 5-6 лет аэроб¬ный порог (ПАНО,), выраженный в процентах МПК, намного выше (60-80%), чем у нетренированных взрослых (40-50%). Обнаружена тесная корреляция между ПАНО и массой тела у детей и подростков в возрасте от 6 до 17 лет, выявлены выраженные различия мощности ПАНО (по относительной ве¬личине потребления 02) между мальчиками и девочками - 27 и 19 мл/кг/мин соответственно. Полагают, что это обусловлено меньшим содержанием гемоглобина и большей массой жиро¬вой ткани у девочек. У детей 7-8 лет ПАНО достигается при ЧСС 155±5 мин"1, 9-10 лет - 179±3,2 мин"1. У подростков 12-13 лет относительный уровень ПАНО снижается, ЧСС при этом составляет 161±5,7 мин-1, у юношей 16-17 лет ПАНО приближается к таковому у нетренированных взрослых и достигается при ЧСС 145±7 мин"1.

При нормальном протекании адаптационных реакций юных спортсменов к специфическим нагрузкам на выносливость отмечается последовательное улучшение функционирования систем организма. Это выражается в экономизации функций сердечно¬сосудистой системы при стандартных нагрузках разной мощности, в прогрессивном нарастании зоны аэробных возможностей организма на фоне увеличения МПК, критической мощности, мощности ПАНО. У бегунов - мальчиков 14-15 лет МПК составляет 61 мл/кг/мин; скорость ПАНО, - 12,6 км/ч, ПАН02 -15,5 км/ч, потребление кислорода на ПАНО, - 42 мл/кг/мин, на ПАН02 - 52 мл/кг/мин (85% от МПК).

К юношескому возрасту наблюдается экономизация двигатель¬ной деятельности и стабилизация энергозатрат ходьбы и бега. Это приводит к тому, что при равной умеренной скорости бега (2,6 м/с) за период с 9 до 17 лет выносливость в большой зоне мощности увеличивается в 4 раза. Чем выше мощность нагрузки, тем больший прирост в соответствующей зоне можно зарегистри¬ровать с возрастом. Как показывают данные физиологических исследований, с возрастом происходит расширение диапазона доступных нагрузок, причем преимущественно за счет аэробного энергообеспечения.

Максимальные абсолютные величины аэробной производительности у мужчин достигаются в возрасте 18 лет, у женщин -15 лет. Относительные же показатели с возрастом почти не изменяются, что и обусловливает достаточно высокую аэробную работоспособность детей и подростков с максимумом развития в 15-16 лет.

Анаэробная работоспособность детей и подростков

При недостаточном снабжении организма кислородом мы¬шечная деятельность происходит преимущественно в анаэроб¬ных условиях. Способность выполнять мышечную работу в ус¬ловиях кислородной задолженности называется анаэробной производительностью. Различают алактаткые и лактатные анаэ¬робные механизмы, связанные с мощностью, емкостью и эффек¬тивностью креатинкиназного и гликолитического путей ресинтеза АТФ.

Алактатная анаэробная работоспособность оценивается по величине алактатной фракции кислородного долга, содержанию неорганического фосфора в крови, значению максимальной анаэробной мощности.

Лактатная анаэробная работоспособность оценивается по максимальной величине кислородного долга, лактатной его фракции, максимальному накоплению лактата в крови, сдвигу пара¬метров кислотно-щелочного равновесия крови.

Развитие анаэробной системы у младших школьников отстает от аэробной. Максимальная величина кислородного долга у них на 60-65% ниже, чем у взрослых. Кислородная недостаточность у детей развивается быстрее. Способность выполнять работу в условиях кислородной задолженности более низкая, чем в стар¬шем возрасте. У мальчиков максимальная величина кислородного долга (МКД) увеличивается в возрасте 11-13 и 16-17 лет, но у старших школьников остается на 30% ниже, чем у взрослых. В возрасте 13-14 лет повышается алактатная фракция кисло¬родного долга. Лактатная при этом может не изменяться или несколько снижаться. К 16-17 годам увеличение суммарного кислородного долга происходит преимущественно за счет лактатной фракции. У девочек развитие анаэробной производительности продолжается до 14 лет, затем стабилизируется. Наибольший прирост максимальной величины кислородного долга наблюдается в воз¬расте 10-11 лет. Доля алактатной фракции возрастает от 8 до 10 лет и достигает максимальных значений в 12 лет. При систематических занятиях спортом МКД увеличивается, при этом если в возрасте 10-11 лет наблюдается повышение лактатной и алактатной фракции, то в 14-17 лет увеличение происходит преимущественно за счет лактатной фракции.

Предельная работа на уровне МП К происходит за счет зна-чительного вклада аэробного и анаэробного гликолитического механизмов энергообеспечения. У детей младшего школьного возраста содержание лактата в крови составляет 8,7-8,5 мМ, у 10-11-летних - 11,5 мМ, у взрослых - 12,5 мМ.

У детей младшего школьного возраста быстро сокращающиеся гликолитические волокна еще не развиты, их объем составляет 8-15%. В возрасте 12 лет количество гликолитических волокон увеличивается до 23-33%, особенно в мышцах нижних конечностей. Одновременно возрастает мощность ферментативных систем анаэробного гликолиза, что приводит к значительной продукции молочной кислоты. В 14 лет содержание быстро сокращающихся волокон несколько снижается, что приводит к тому, что в 13-14-летнем возрасте показатели анаэробной производительности практически не меняются. Максимальный прирост анаэробной работоспособности (по содержанию лактата) совпадает с четырехкратным увеличением количества гликоли¬тических волокон и приходится на возраст 15 лет.

При выполнении детьми и подростками стандартных нагрузок равной интенсивности у детей наблюдаются большие величины лактата и более выраженные сдвиги параметров кислотно-щелочного равновесия крови (КЩР). Это связано с малой ем¬костью буферных систем. Уровня взрослых буферные системы достигают в пубертатном возрасте. Дети дошкольного и младшего школьного возраста плохо переносят анаэробногликолитические нагрузки, приводящие к развитию ацидоза. Детям и подросткам трудно сохранять высокий уровень энергетического обеспечения интенсивной мышечной деятельности во времени, т.е. проявлять скоростную и специальную выносливость. Мощность работы, которая может быть сохранена в течение 3 мин детьми 9 лет, составляет около 40%, а подростками 15 лет - 92% от мощности работы взрослого человека. Показатели скоростной выносливости в зоне субмаксимальной мощности мало изменяются в возрасте от 7 до 11 лет, но с началом периода полового созревания они резко возрастают. У девочек после 15 лет стабилизация выносливости оказывается окончательной и без применения специальных режимов двигательной активности в дальнейшем не растет.

Выносливость к статической работе обеспечивается преиму-щественно анаэробным гликолитическим механизмом энергообеспечения. Важнейшим фактором, определяющим предельную длительность статического усилия, является концентрация молочной кислоты. Возрастной прирост выносливости при статической работе может происходить за счет возрастного снижения активности анаэробного гликолиза, а также повышения устойчивости тканей скелетных мышц (возможно, ЦНС) к ацидотическим сдвигам. В отличие от других видов выносливости в этом случае в возрастной динамике почти не выражены половые различия.

Увеличение алактатной анаэробной производительности свя¬зано с запасами креатинфосфата (КФ) в организме, которые увеличиваются постепенно по мере роста мышечной массы. У детей и подростков механизмы фосфорилирования креатина в КФ несовершенны. В связи с этим мышечная деятельность у них приводит к значительной экскреции креатина с мочой. У детей 9-14 лет она достигает 200 мг/сут. Уменьшение экскреции креатина отражает степень созревания мышечной ткани.

Возрастная динамика двигательных качеств

Известно, что алактатная анаэробная производительность лежит в основе скоростносиловых качеств спортсмена, которые зависят от длины саркомера, соотношения быстрых и медленных волокон, активности миозиновой АТФазы, поэтому являются не только тренируемыми, но и в большей степени генетически обусловленными.

Механизм возрастного повышения силы мышц может быть связан с двумя факторами: увеличением анатомического (следовательно, и физиологического) поперечника мышц и увеличением мощности сократительных структур вследствие преобразования внутримышечного метаболизма. Абсолютная сила мышц нарастает с возрастом: относительно равномерно от 8 до 10 лет, к И годам рост ее увеличивается, ас 13-14 до 16-17 лет происходит существенное повышение силы.

Для увеличения качества быстроты и скоростносиловых возможностей необходима полная утилизация энергии КФ. Поэтому анализ возрастной динамики быстроты дает нам приблизительное представление о динамике алактатной анаэробной производи¬тельности. Чтобы определить возрастную динамику быстроты, необходимо, в первую очередь, отдифференцировать возрастные изменения, связанные с биомеханическими особенностями детей разного возраста, от функциональных свойств самих мышц.

Наряду с возрастным увеличением быстроты движений время, необходимое для выхода на максимальную скорость движений, практически одинаково у детей разного возраста и составляет 6 с. Именно столько времени необходимо для преодоления инерции сократительного аппарата мышц. Постоянство этого показателя демонстрирует принципиальное единство организации мышечного сокращения на всем протяжении постнатального онтогенеза. Скоростные способности наиболее реактивны в возрасте 9-10 и 12-13 лет, когда прирост их наибольший за счет завершающегося пубертатного скачка роста. У девочек прирост быстроты после 12-14 лет не наблюдается. У мальчиков на фоне ограничения анаэробных лактатных возможностей темпы прироста скорости замедляются в 14-17 лет. Анаэробные лактатные механизмы достигают максимума в 20-25 лет. Наибольший тренировочный эффект при выполнении упражнений анаэробной направленности, упражнений на развитие максимальной взрывной силы и силовой выносливости отмечается в возрасте 17-20 лет.

Таким образом, физические способности, зависящие от аэробных механизмов энергопродукции, созревают сравнительно рано, тогда как зависящие от анаэробных механизмов - только на этапе завершения полового созревания и даже позднее.

Источник: "Питание юных спортсменов"- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Советский спорт, 2012. - 280 с.: ил.