Специфика биоэнергетического обеспечения двигательной деятельности в лыжных гонках

Как известно, двигательная деятельность лыжника осуществ­ляется в естественных природных условиях-на лыжных трас­сах, проложенных на местности с различным по степени пересе­ченности рельефом.

В настоящее время известно свыше 50 наи­более распространенных среди лыжников разной квалификации способов передвижения на лыжах, в числе которых разновидно­сти классических и коньковых лыжных ходов, многочисленные переходы с одного хода на другой, различные способы подъе­мов, спусков, преодоления неровностей, поворотов, торможений.

Выбор способа передвижения зависит прежде всего от многочисленных внешних природных факторов. Наиболее су­щественными для лыжников-гонщиков являются состояние снеж­ного покрова, влияющее на условия скольжения, и параметры ре­льефа местности, по которой проложена лыжная трасса.

Условия скольжения и рельеф лыжных трасс изменяют струк­туру движений лыжника и ее важнейший показатель — скорость передвижения. При изменении состояния снежного покрова разница в скорости у одного и того же лыжника может дости­гать 20% и более.

Так, на последних в XX столетии ЗОИ (Нагано, 1998 г.) из-за погодных условий средняя соревновательная ско­рость на дистанции 5 км классическим стилем олимпийской чемпионки, Героя России Ларисы Лазутиной оказалась почти на 13% ниже скорости, с которой россиянка Ольга Данилова выиг­рала золотую медаль на дистанции, длина которой в три раза больше — 15 км, при том же классическом стиле (результаты победителей и скорость: 5 км — 17.37,9 и 4,72 м/с; 15 км -46.55,4 и 5,32 м/с).

А рельеф лыжных трасс внес такое же искажение в зависимость «скорость — время» в результаты соревнований мужчин свободным стилем, когда скорость победителя в марафоне норвежца Бьерна Дали была выше, чем у его соотечествен­ника Томаса Альшгорда, поднявшегося на высшую ступеньку олимпийского пьедестала за победу на дистанции 15 км (результаты и скорость олимпийских чемпионов: 50 км — 2:05.08,2 и 6,65 м/с; 15 км — 39.13,7 и 6,37 м/с).

Условия скольжения охватывают два основных понятия: 1) ка­чество скольжения лыж по снегу во время движения; 2) качество сцепления лыжи со снегом в классических ходах, когда при вы­полнении отталкивания ногой лыжа должна остановиться.

При скольжении лыжи по снегу возникает сила трения сколь­жения (динамическая сила трения), которая замедляет скольжение и тормозит продвижение лыжника.

Поэтому необходимо при­нимать меры к снижению силы трения скольжения путем повы­шения качества скользящего покрытия лыжи и использования со­ответствующих лыжных мазей и парафинов. Сила трения сцепления (статическая сила трения) обеспечивает остановку лыжи и дает возможность произвести отталкивание стоящей лыжей, что является обязательным условием полноценного толчка ногой в классических ходах.

Силы трения скольжения и сцепления характеризуются коэф­фициентами трения скольжения и сцепления. Лучшим условиям скольжения соответствуют меньшие значения коэффициента тре­ния скольжения. И на всех этапах эволюции лыжного инвентаря модернизация лыж, лыжных мазей и парафинов нацелена преж­де всего на снижение этого показателя.

Что касается сцепления лыж со снегом, то более надежным оно будет при более высоких показателях коэффициента трения сцепления, т.е. здесь суще­ствует прямая зависимость. Однако, устраняя проскальзывание (отдачу) лыж, важно не допустить чрезмерного тормозящего воз­действия лыжных мазей, обеспечивающих сцепление.

Среди лыжников весьма распространена визуальная оценка качества скольжения. Для этого выбирают отлогий склон с хо­рошо накатанной лыжней, крутизной до 8% и длиной около 30 м, с плавным выкатом на равнинный участок. На вершине скло­на отмечают место старта, от которого мягким ступанием (без отталкивания) лыжник в стойке лыжника свободно скатывается со склона и скользит до полной остановки.

Чем большее рас­стояние пройдено при скольжении и дальше от старта произош­ла остановка, тем выше качество скольжения и меньше коэффициент трения скольжения. Для определения качества сцен ления этот же склон используют как подъем. И наибольшая вы сота подъема на склон ступающим шагом без опоры на палки будет соответствовать лучшему сцеплению и большему значению коэффициента трения сцепления.

При использовании классических ходов визуальную оценку ка чества скольжения и сцепления делают и на равнинном участке, проходя его по хорошо накатанной лыжне попеременным двух шажным ходом в полной координации движений со скоростью, близкой к соревновательной. Если сцепление достаточное, лыжи не проскальзывают. А лучшему скольжению будет соответство­вать более высокая скорость.

Для более точной оценки качества скольжения на соревно­вательной скорости, соответствующей конкретным погодным условиям, «откатку» лыж осуществляют с применением фотоэле ментов и электронных секундомеров. Фотоэлементы с электрон­ными секундомерами устанавливают на небольшом расстоянии друг от друга на выкате после горы разгона. Изменяя место стар­та на горе разгона и, следовательно, скорость движения на кон­трольном отрезке, корректируют качество скольжения на раз­ных скоростях.

Чем меньше время прохождения контрольного отрезка, тем лучше скольжение. Процедуру тестирования и рас­чета коэффициентов трения скольжения и сцепления по этой и другим методикам можно найти в вышеуказанной в сноске ли­тературе.

Все многообразие условий скольжения в различных погод­ных условиях при изменении структуры снежного покрова мож­но ориентировочно объединить в шесть наиболее выразитель­ных, качественно различающихся между собой разновиднос­тей, которые существенно изменяют двигательную деятель­ность лыжника:

• условия скольжения при обильном снегопаде и низкой плот­ности снежного покрова;
• условия скольжения в сильный мороз, температура воздуха ниже минус 15-20 градусов С;
• условия скольжения при выраженной оттепели, когда снег влажный (легко лепятся снежки) или мокрый (из снежка выдав­ливаются капельки воды), температура воздуха плюс 2-10°С и выше;
• оптимальные условия скольжения по сухому достаточно тинному снежному покрову, температура воздуха минус 3-12°С;
• неустойчивые условия скольжения по свежевыпавшему снегу, и температура воздуха около 0°С;
• условия скольжения в гололед, покрывающий лыжную трассу при резких заморозках после оттепели.

Наряду с условиями скольжения структура движений лыжника и ее важнейший показатель — скорость, составляющими которой являются длина и частота шагов, в еще большей степени зависят от рельефа лыжной трассы и длины проложенной на ней тренировоч­ной или соревновательной дистанции. Например, на 5-километровой лыжной трассе могут быть проложены дистанции длиной 5,10, 15 и более километров. На разном рельефе скорость изменяется от 2-3 м/с на подъемах до 10-12 м/с и более на спусках.

В зависимости от соотношения на лыжных трассах подъемов разной длины и крутизны, равнинных участков и спусков трассы классифицируют на равнинные, слабопересеченные, пересечен­ные и сильнопересеченные.

Примерные характеристики каждой разновидности рельефа лыжной трассы представлены в табл. 5. Следует заметить, что до настоящего времени не найден универ­сальный критерий характеристики рельефа лыжных трасс. При­веденная классификация вполне удовлетворяет действующим правилам соревнований по лыжным гонкам на 2001 -2005 гг.

С ростом спортивно-квалификационного уровня подготовки лыжники постепенно переходят на более сложные по рельефу трассы. На всероссийских соревнования первой категории и на крупных международных соревнованиях, включая юниорские Первенства мира, Чемпионаты мира и зимние Олимпийские игры используют сильнопересеченные лыжные трассы.

Именно к работе на таком рельефе в итоге и надо вести многолетнюю подготовку лыжников-гонщиков, особенно на этапах спортивного совершенствования и высшего спортивного мастерства.

Подготовка лыжных трасс для крупных соревнований включа­ет, в частности, измерение длиннотно-высотно-угловых метрических параметров однородных по рельефу участков и построе­ние по этим характеристикам профиля каждой соревнователь­ной дистанции. Для оценки рельефа используют следующие мет­рические характеристики (в скобках даны условные обозначения, установленные правилами ФИС и Всероссийской федерации лыжных гонок):

• высота склона (Н) — расстояние по вертикали от основания до вершины конкретного склона (подъема или спуска);
• максимальный подъем (МС) — наибольший по высоте подъем на данной лыжной трассе/дистанции;
• перепад высоты (НД) — расстояние по вертикали между са­мой высокой и самой низкой точками на всей трассе/дистанции;
• сумма перепадов высот (ТС) — сумма высоты всех подъе­мов, имеющихся на трассе/дистанции;
• длина склона (L) — расстояние по горизонтали от основания до вершины каждого склона (подъема или спуска);
• средняя крутизна склона (Ра) — отношение высоты склона (Н, подъема или спуска) к его длине (L), по правилам соревнова­ний она выражается в процентах:

Za = Н(м) / Цм) х 100%.

Наряду с общепринятыми международными характеристиками для более полной качественной оценки рельефа целесообразно ис­пользовать и такие показатели, как трудность и гармоничность трас­сы/дистанции.

Трудность (d) показывает среднюю высоту подъема лыжника на каждом километре трассы/дистанции. Ее находят из отношения суммы перепадов высот (ТС) к длине всей трассы/дистанции (S):

d = ТС(м) / S(km).

Этот показатель позволяет дать сравнительную оценку сред­ней высоты подъема лыжника на каждом километре различных по длине дистанций.

Гармоничность трассы/дистанции (g) определяют отношени­ям суммы длины всех имеющихся на трассе подъемов (LLn) к сум­ме длины всех спусков (ZLcn):

g = ILn(M) /ELcn(M).

Этот показатель характеризует соотношение подъемов и спу­сков по их общей протяженности на конкретной дистанции. Гар­моничность более 1 свидетельствует о том, что на этой дистан­ции длинные подъемы сочетаются с короткими спусками. При прочих равных условиях (длина дистанции, природные факторы) средняя соревновательная скорость на такой дистанции будет меньше, чем на дистанции с гармоничностью менее  и, следо­вательно, с преобладанием общей протяженности спусков над общей длиной подъемов.

Базовой основой эффективного построения тренировки в из­бранном виде спорта являются глубокие знания специфики и осо­бенностей соревновательной деятельности в этом виде и конк­ретной дисциплине. Для планомерной и целенаправленной дви­гательно-функциональной подготовки к высшим спортивным до­стижениям лыжникам-гонщикам необходимо учитывать прежде всего метрические и временные параметры соревновательной нагрузки на различных компонентах рельефа дистанций, проло­женных на сильнопересеченной местности.

Рельеф современных классических лыжных дисциплин на са­мых крупных по масштабу и спортивной значимости соревнова­ниях имеет следующие реальные метрические характеристики:

• максимальная высота подъема находится в диапазоне от 45 до 67 м, составляя в среднем на всех классических дистанциях 60,6 м; на спусках этот же показатель варьируется от 40 до 80 м, имея сред­нее значение 72,5 м;
• перепад высоты изменяется от 57 до 113 м, в среднем по всем олимпийским дистанциям этот показатель находится на уровне 96,8 м;
• общая высота всех подъемов, или сумма перепадов высот, как известно, напрямую зависит от длины дистанции, минималь­ное значение на 5 км — 195 м, а максимальное в лыжном марафо­не — 1749 м;
• средняя крутизна подъемов на всех дистанциях — 10,5%, а спусков — 9,9%; самые отлогие подъемы и спуски имеют крутиз­ну 2,5% (по правилам соревнований эти участки относят к холми­стому рельефу), а предельные по крутизне показатели достигают на подъемах 30% и на спусках 23,3%;
• общее количество неровностей изменяется, естественно, пропорционально длине дистанции; подъемов лыжники преодолевают oт 10 на 5-километровой дистанции до 87 в лыжном марафоне, в среднем на каждый километр приходится 1,8 подъема протяжен­ностью от 50 до 550 м, а спусков на дистанциях чуть меньше — от 9 до 72 соответственно и в среднем на каждом километровом отрезков 1,75 спуска длиной от 50 до 950 м;
• общая длина всех подъемов по абсолютным показателям изменяется, конечно, соответственно длине дистанции и составляет 2,05 км на 5-километровой и 19,5 км на 50-километровой; наибо­лее информативно здесь относительное значение, которое на­ходится в диапазоне от 41 до 31%, составляя в среднем 37,3% от длины дистанции, причем самые высокие относительные пока­затели замечены на коротких дистанциях-5 км у женщин и 10 км у мужчин;
• общая длина всех спусков имеет близкие к длине подъемов характеристики: абсолютные показатели — от 2 км на дистанции 5 км до 20,55 км в лыжном марафоне, среднее относительное значение — 37% от длины дистанции при размахе варьирования от 41,1 до 27,7%;
• протяженность равнинных участков значительно уступает об­щей длине других компонентов рельефа, занимая в среднем по всем дистанциям 25,7% их длины (за исключением 15-километ- ровой дистанции для мужчин, где на равнину приходилось 41,3%), абсолютные значения составляют от 0,95 км на 5-километровой дистанции до 9,95 км на дистанции 50 км;
• средний показатель гармоничности анализируемых олим­пийских дисциплин — 1, что подтверждает примерно равную об­щую протяженность подъемов и спусков, диапазон изменений по дистанциям — от 1,12 до 0,95;
• на каждом километре соревновательной дистанции лыжни­ки поднимаются в среднем на 38,15 м, наименьший показатель трудности — 35 м, наибольший — 41,9 м.

Главная специфическая особенность соревновательной дея­тельности лыжников-гонщиков на пересеченном рельефе состо­ит в том, что скорость на различных компонентах рельефа относительно близка к средней соревновательной только на участки» равнины, на подъемах она снижается до 4-2,5 м/с и менее, а на спусках может повышаться до 10 м/с и более.

Поэтому при не больших различиях в общей протяженности подъемов и спуском общее время работы на этих участках существенно различается Более того, степень напряжения организма изменяется в эти» условиях диаметрально противоположно скорости, достигая самых больших показателей чаще всего именно на подъемах (превышение над подъемами может быть только при ускорении со старта, обгоне и на финише).

А на спусках, особенно прямолинейных, без поворотов и при совершенном владении техникой спусков происходит заметное снижение мышечного напряжения, что создает уникальные условия для относительного отдыха и вос­становления организма походу соревнований. Такое естественное уменьшение двигательной активности на спусках позволяет затем развить более высокую скорость прежде всего на подъе­мах, а также на равнинных участках соревновательной дистанции, что имеет наибольшую связь с итоговым спортивным результатом.

Поэтому для объективной и полноценной характеристики функционального обеспечения соревновательной деятельности лыжников-гонщиков на пересеченном рельефе наряду с метри­ческими крайне необходимы и наиболее информативны соответ­ствующие им временные показатели продолжительности рабо­ты на различных участках рельефа.

Среднее время прохождения подъемов, спусков и равнинных участков на дистанциях 5,10, 15,30 и 50 км сильнейшими лыжни­ками на XVIII ЗОИ (Нагано, 1998) показано в табл. 7. На каждой дистанции его находили по теоретическим расчетам. Для этого определяли средний результат соревнований первых шести лыжников-олимпийцев и соответствующую ему среднюю соревно­вательную скорость (V=S/t, где S — длина дистанции, t — средний спортивный результат).

Затем, используя математическое выра­жение зависимости величины падения скорости с увеличением угла подъема, находили среднюю соревновательную скорость у первой шестерки олимпийцев на каждом подъеме соответству­ющей крутизны. Поданным из метрических характеристик рель­ефа о длине конкретного подъема и теоретически рассчитанной средней соревновательной скорости на нем находили время, затраченное на прохождение этого подъема и затем всех подъемом на каждой дистанции.

Аналогичный расчет был использован для определения времени работы на всех равнинных участках каждой дистанции.

Наконец, среднее время прохождения сильнейшими лыжниками мира всех спусков на конкретной дистанции получали по разнице между средним результатом соревнований первых шести участников и суммой времени, в среднем израсходованного ими на преодоление подъемов и участков равнины.

Такой способ расчета продолжительности работы на разных по рельефу отрезках соревновательных дистанций у мужчин и женщин позволил выявить следующие временные характеристики:

• на преодоление подъемов лыжники тратят более половины соревновательного времени — в среднем 52,8%, различия по дистанциям небольшие (коэффициент вариации — 5,3%);
• с учетом закономерностей в функциональном обеспечении мышечной деятельности разной интенсивности и длительности подъемы принято классифицировать на три вида: короткие, на преодоление которых в соревновательных условиях уходит до 30 с, средние — до 2 мин и длинные — более 2 мин; расход времени на преодоление коротких подъемов составляет в среднем 7,2%, средних — 34,7% и длинных — 10,9% от среднего результата со­ревнований;
• время работы на коротких и длинных подъемах по дистанци­ям может иметь существенные различия, в анализируемых олим­пийских дисциплинах оно находилось в диапазоне от 5,5 до 12% на коротких подъемах и от 5,1 до 25,6% — на длинных;
• при относительно равной протяженности подъемов и спус­ков временные показатели продолжительности работы на этих участках рельефа разнятся более чем в 2 раза, на прохождение спусков лыжники тратят в среднем всего 23,9% от общего вре­мени на соответствующей дистанции;
• примерно столько же времени, как и на спусках, расходует­ся в среднем на преодоление равнинных участков соревнователь­ных дистанций — 23,3%;
• возможны значительные различия временных показателей работы на равнинных участках и спусках, которые полностью со­ответствуют разнице в их протяженности; в анализируемых олимпийских дисциплинах они имели место в соревнованиях мужчин ми дистанциях 15 и 50 км; в лыжной гонке на 15 км больше време­ни было потрачено на равнинные участки — 37,6% и значительно меньше — на спуски, всего 9,4%, а в лыжном марафоне наоборот общее время прохождения спусков поднялось до 31,5%, а на равнинные участки приходилось всего 18,1% от результата со­ревнований (вот причина вышеотмеченного у мужчин превыше­нии скорости в марафоне над скоростью на дистанции 15 км в идиом и том же стиле).

Сравнительный анализ метрических и временных характеристик рельефа соревновательных дистанций для мужчин и женщин не выявил существенных различий в рельефе лыжных трасс по половой принадлежности участников. Такое положение полностью соответствует правилам соревнований, в которых не принятa дифференцировка профиля по этому признаку.

Таким образом, вследствие высокой вариативности метриче­ских и временных параметров рельефа лыжной трассы, состоя­ния снежного покрова, погодных факторов и двигательная, и функциональная деятельность лыжника в естественных природ­ных условиях чрезвычайно динамична.

Наряду с приспособлени­ем к весьма переменчивым внешним природным воздействиям биомеханические и биологические характеристики передвиже­ния на лыжах существенно изменяются в процессе возрастного морфофункционального развития организма и в результате по­вышения спортивного мастерства. Поэтому как технику передви­жения на лыжах, так и функциональное, прежде всего биоэнерге­тическое, обеспечение двигательной деятельности эффективнее раскрывать с учетом современных соревновательных требова­ний к лыжникам мировой элиты.

В настоящее время нет сомне­вающихся в том, что именно энергетический потенциал спорт­смена и экономичность его реализации являются основными ли­митирующими факторами уровня спортивных достижений в лыж­ных гонках.

Общеизвестно, что любая двигательная деятельность челове­ка требует затрат энергии и основной целью обмена веществ во время мышечной работы является энергообеспечение работаю­щих мышц. Как во всех клетках, так и в мышечных волокнах един­ственным источником, донором энергии для мышечного сокраще­ния является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Однако наличных запасов АТФ в мышце немного и уровень его почти не им меняется (снижение не превышает 5-10%).

Поэтому одновременно с расходованием в организме идет непрерывный процесс пополнения АТФ за счет энергии, высвобождаемой в результате биохимических реакций двух типов. Отсюда существование двух энергетических путей ресинтеза АТФ — с участием кислорода (аэробный) и бескислородный (анаэробный). Они и определяют энерготические возможности человека.

Причем мышечная активность заставляет функционировать различные метаболические механиз­мы, однако в зависимости от мощности работы за конкретный oтрезок времени преимущественный вклад вносит тот энергетичес­кий источник, который соответствует этому двигательному режиму. Долговременная адаптация спортсменов к конкретным физическим нагрузкам сопровождается специфическими изменения ми в системе энергообеспечения мышечной деятельности.

Изме­нения в других сопряженных системах организма будут производ­ными по отношению к ней. В систему энергообеспечения входят в первую очередь механизмы, связанные с процессами мобилиза­ции и утилизации основных энергетических субстратов, их регу­ляции.

Качество тренировочного процесса определяется прежде всего тем, насколько эффективно организм спортсмена сможет мобилизовать и использовать энергетические субстраты, насколь­ко совершенно будет сформирована система регуляции этих про­цессов, насколько адекватны они избранной соревновательной де­ятельности.

Специфичная для лыжников-гонщиков сложность раскрытия комплекса метаболических источников, обеспечивающих сорев­новательную деятельность, обусловлена главным образом тем, что на пересеченном рельефе нарушается пропорциональность между скоростью движения и функциональной нагрузкой. При самых низких показателях скорости на подъемах и наивысших на спусках более мощные биоэнергетические режимы подключают­ся именно на подъемах, а менее мощные — на спусках.

В связи с этим для оценки соотношения биоэнергетических источников обеспечения мышечной деятельности на пересеченном релье­фе целесообразно использовать не столько метрические, сколь­ко временные параметры соревновательной нагрузки на различ­ных по рельефу участках, ориентируясь прежде всего на время работы.

За более чем 100-летнюю историю развития современного Спорта благодаря совместным усилиям ученых и практиков методические основы циклической нагрузки претерпели существен­ные изменения. В частности, была доказана целесообразность деления нагрузки на несколько типов.

Наибольший вклад в раз­решение этой ключевой для тренировочного процесса пробле­мы внесли американский ученый А.Е. Кенетти, лауреат Нобелев­ской премии английский физиолог А.В. Хилл и наш соотечествен­ник B.C. Фарфель. В 1906 г. Кенетти впервые графически представил закономерную связь между скоростью в различных беговых дисциплинах и предельным временем ее поддержания.

В 1925 г. Хилл зависимость «скорость — время» перевел в логариф­мическую систему координат. А на рубеже 30-40-х годов B.C. Фарфель обнаружил в кривой мировых рекордов 4 прямолиней­ных участка. Они были названы «зонами относительной мощнос­ти, каждая из которых получила наименование — максимальная, субмаксимальная, большая и умеренная.

В середине минувшего пека американский ученый Ф. Генри дополнил физиологическое обоснование деления нагрузки биохимическим во взаимосвязи с четырьмя основными биоэнергетическими процессами в орга­низме человека. Фарфелевские зоны относительной мощности дополнили названием: анаэробная алактатная, анаэробная лактатная, анаэробно-аэробная и аэробная.

На исходе XX столетия на основе новейших достижений со­временной биохимии наш соотечественник М.Р. Смирнов в 80-е годы ввел термин «полный биоэнергетический спектр», а при­мерно через 10 лет построил полный биоэнергетический спектр метаболических источников, который впервые раскрывает энер­гетическое обеспечение всех характерных для человека вари­антов мышечной деятельности — от состояния покоя и макси­мально возможного разового движения до непрерывной рабо­ты в течение нескольких суток.

Любой разновидности соответ­ствует в основном один превалирующий режим энергообеспе­чения и несколько сопутствующих, мощность которых реализу­ется лишь частично.

Критерием режима, т.е. признаком, на ос­новании которого выделяется тот или иной режим, служит под­вергающееся превращению химическое вещество — основной биохимический субстрат анаэробного или аэробного ресинте­за АТФ. Иными словами, каждый биоэнергетический запрос ор­ганизма имеет конкретное субстратное обеспечение cooтветствующих функций.

Всего в полном биоэнергетическом спектре М.Р. Смирном выделяет 17 режимов, из них 9 отнесены к основным энергетическим источникам и 8 — к промежуточным, или переходным. Kаждый биоэнергетический источник представлен двумя составляющими: мощностной (скорость нагрузки) и емкостной (предельная продолжительность удержания этой нагрузки). Они расположены в строго определенной последовательности, и переход в порядке убывания от вышестоящего источника к менее мот ному взаимосвязан с изменением временных и метрически» параметров мышечной деятельности, что проявляется в закономерном снижении скорости с увеличением длины дистанции.

Такое дробление традиционных 4-зонных механизмов энергообеспечения является существенным резервом реального повышения эффективности тренировочного процесса, т.к. тренер практик имеет полную ясность относительно того, в какой биоэнергетической зоне функционирует организм спортсмена при выполнении конкретной физической нагрузки.

Продолжение