Прогнозирование спортивных достижений, с одновременным контролем функционального состояния организма спортсмена, на современном этапе развития и спорта и общества, становится не просто одной из важнейших целей управления тренировочным процессом, она требует прежде всего поддержания этого состояния без потери, и не только работоспособности, но и, прежде всего здоровья [8]. Но если оценить потерю работоспособности особого труда не составляет, то оценка состояния здоровья на самых ранних его этапах, связанных со снижением функциональных и, прежде всего, адаптационных возможностей организма, доступными, а ещё лучше, подручными для тренера средствами, задача достаточно трудная [10]. В данном случае эти две проблемы – педагогическая и биологическая – имеют тесную взаимосвязь. Решающим в росте спортивных результатов является педагогический фактор, включающий современные средства и методы спортивной тренировки. Однако фундаментом для научного подхода к использованию всех арсеналов педагога должны быть закономерности социального и биологического развития человека, и в связи с этим, возникает необходимость поиска резервов роста спортивных достижений за счет качественного улучшения тренировочного процесса. Одним из таких резервов является использование закономерностей взаимодействия человека и среды, и с этой точки зрения понимание важнейшей роли биологических ритмов в функциональной деятельности спортсмена и использование их закономерностей для прогнозирования его состояния весьма перспективны [5]. Сохранность биологического ритма организма в значительной мере характеризует состояние его резервных возможностей, а также степень активности и взаимосвязи его функциональных систем [13, 16]. Биологические часы являются основным механизмом, обеспечивающим максимальную экономизацию ресурсов организма, ответственным за поддержание устойчивого динамического равновесия внутренней и внешней среды, поэтому весьма важной выглядит необходимость учета циркадианных ритмов у спортсменов при построении спортивной тренировки, где используются высокоинтенсивные физические нагрузки, обуславливающие столь выраженные физиологические сдвиги в организме [6].
Цель исследования. Основным проявлением нарушения совпадения ритма является десинхроноз, а одной из неустранимых причин десинхроноза в спортивной практике является вынужденное пересечение спортсменами нескольких часовых поясов при перелётах к местам соревнований или спортивных сборов, когда организм не успевает перестроиться за время полета и приспособиться к новому временному ритму [7, 12, 14]. Необходимость знания закономерностей протекания процессов временной адаптации спортсменов при перелетах через несколько часовых поясов, особенно для спортсменов высокой квалификациии определила цель нашего исследования: оценить изменения структуры циркадианных (околосуточных) ритмов основных физиологических показателей кардио-респираторной системы у спортсменов высокой квалификации при длительных перелётах с востока на запад, для оценки изменения функциональных и адаптационных возможностей организма.
Материалы и методы исследования
Для оценки изменения адаптационных возможностей организма изучены структуры и произведено сравнение изменений циркадианных ритмов основных показателей кардио-респираторной системы происходящих при длительном перелёте. Непосредственно измерения физиологических показателей проводились у спортсменок одной возрастной группы, имеющих спортивную квалификацию не ниже мастера спорта и профессионально занимающихся плаванием. Измерения проводились в составе команды, накануне вылета в условиях географического региона и основного часового пояса места пребывания спортсменок и после пересечения четырёх часовых поясов в восточном направлении и прибытии на спортивную базу. В течение первой недели измерения проводились ежедневно, а затем в конце второй и третьей недель пребывания и по возвращении в г. Сургут. Измерялись: t – температура тела (°С), ЧСС – частота сердечных сокращений (уд/мин), АДС – систолическое артериальное давление (мм.рт.ст), АДД – диастолическое артериальное давление (мм.рт.ст), ЧД – частота дыхания (р/мин), ЖЕЛ – жизненная емкость легких (л), СК – динамометрия (сила) кисти (кг), ИМ = длительность индивидуальной минуты. Из полученных данных рассчитывались: ПД – пульсовое давление (ПД = АДС – АДД мм рт.ст), СДД – среднее динамическое давление (СДД = 0,42 (АДС – АДД) + АДД мм рт.ст), СО – систолический объем сердца (СО = 100 + 0,5 (АДС – АДД) – 0,6 АДД – 0,6 В (мл). где В – возраст), МОК – минутный объем сердца (МО = СО×ЧСС мл/мин). Полученные данные подвергли стандартной математической обработке с использованием программного компьютерного приложения ФАРС [4]. Оценены, среднесуточная величина (мезор) и амплитуда ритма, время наибольшего значения (акрофаза) и размах колебаний (хронодезм).
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты измерений исследуемых с хронобиологических позиций физиологических показателей, у спортсменок высокой квалификации после перелета на запад и в условиях длительного пребывания вне их географического региона и основного часового пояса, приведены в таблице.
Изменение параметров ритма основных физиологических показателей у девушек спортсменок
Изменение циркадианной организации среднесуточных величин (мезоров) |
|||||||
дома |
1 день |
4 день |
8 день |
14 день |
21 день |
дома |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
ЧСС |
64,7 ± 1,91 |
66,3 ± 1,70 |
63,4 ± 1,81 |
61,0 ± 2,11 |
61,1 ± 1,87 |
58,6 ± 2,09 |
62,3 ± 2,13 |
СО |
61,9 ± 1,31 |
69,3 ± 1,47 |
68,6 ± 1,19 |
68,2 ± 1,91 |
64,2 ± 1,43 |
66,6 ± 1,41 |
61,4 ± 1,38 |
МОК |
3,99 ± 0,81 |
4,59 ± 0,87 |
4,34 ± 0,88 |
4,15 ± 0,89 |
3,92 ± 0,81 |
3,90 ± 078 |
3,82 ± 0,78 |
АДС |
103,3 ± 2,01 |
100,66 ± 1,97 |
101,2 ± 2,11 |
104,9 ± 2,13 |
100,4 ± 1,93 |
100,8 ± 1,91 |
104,8 ± 2,04 |
АДД |
62,8 ± 2,06 |
54,8 ± 2,17 |
55,7 ± 1,61 |
57,8 ± 1,71 |
59,3 ± 2,21 |
57,4 ± 1,90 |
64,0 ± 2,03 |
ПД |
40,0 ± 2,21 |
45,7 ± 2,91 |
45,4 ± 2,05 |
47,1 ± 1,93 |
41,0 ± 2,60 |
43,4 ± 2,04 |
40,0 ± 2,56 |
СДД |
79,8 ± 2,06 |
74,1 ± 1,92 |
74,8 ± 2,17 |
77,6 ± 1,53 |
76,6 ± 0,93 |
75,6 ± 1,93 |
81,1 ± 1,95 |
Т тела |
36,51 ± 0,03 |
36,41 ± 0,07 |
36,40 ± 0,07 |
36,26 ± 0,04 |
36,45 ± 0,08 |
36,49 ± 0,07 |
36,50 ± 0,05 |
ЧД |
14,5 ± 1,13 |
14,9 ± 1,43 |
13,3 ± 0,83 |
13,8 ± 1,14 |
14,2 ± 1,27 |
14,4 ± 1,90 |
14,2 ± 1,81 |
ЖЕЛ |
4,6 ± 0,13 |
4,6 ± 0,14 |
4,6 ± 0,09 |
4,7 ± 0,08 |
4,7 ± 0,09 |
4,7 ± 0,13 |
4,6 ± 0,11 |
СК |
28,3 ± 1,43 |
26,5 ± 1,55 |
27,6 ± 1,41 |
28,2 ± 1,73 |
28,3 ± 1,21 |
28,2 ± 1,43 |
28,0 ± 1,40 |
ИМ |
59,6 ± 2,94 |
64,2 ± 2,43 |
61,0 ± 2,44 |
59,7 ± 1,71 |
60,0 ± 1,11 |
63,7 ± 2,37 |
61,2 ± 2,84 |
Изменение циркадианной организации амплитуд |
|||||||
дома |
1 день |
4 день |
8 день |
14 день |
21 день |
дома |
|
ЧСС |
5,17 ± 1,43 |
8,25 ± 2,03 |
4,1 ± 0,93 |
5,8 ± 2,31 |
5,1 ± 1,67 |
3,4 ± 1,87 |
5,58 ± 2,43 |
СО |
6,7 ± 1,33 |
7,4 ± 1,13 |
7,6 ± 3,41 |
7,5 ± 1,97 |
7,1 ± 2,17 |
5,9 ± 1,43 |
6,1 ± 2,40 |
МОК |
0,43 ± 0,14 |
0,87 ± 0,16 |
0,58 ± 0,14 |
0,55 ± 0,16 |
0,49 ± 0,14 |
0,29, ± 0,12 |
0,39 ± 0,12 |
АДС |
6,2 ± 2,43 |
6,3 ± 2,24 |
7,2 ± 2,93 |
5,1 ± 2,43 |
4,0 ± 2,53 |
4,7 ± 2,13 |
5,7 ± 2,43 |
АДД |
7,1 ± 2,13 |
5,2 ± 1,43 |
8,1 ± 2,14 |
8,0 ± 2,03 |
5,3 ± 2,41 |
5,8 ± 2,43 |
4,1 ± 2,43 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
ПД |
5,6 ± 2,43 |
7,8 ± 3,71 |
8,3 ± 2,31 |
6,9 ± 2,43 |
6,6 ± 2,21 |
4,0 ± 2,43 |
6,1 ± 2,71 |
СДД |
6,4 ± 1,23 |
4,4 ± 1,52 |
6,1 ± 2,23 |
5,4 ± 0,96 |
4,6 ± 0,71 |
5,2 ± 2,21 |
5,2 ± 1,94 |
Т тела |
0,19 |
0,15 |
0,24 |
0,25 |
0,2 |
0,2 |
0,15 |
ЧД |
1,0 ± 0,21 |
1,3 ± 0,39 |
1,5 ± 041 |
1,4 ± 0,24 |
1,4 ± 0,20 |
1,8 ± 0,47 |
1,2 ± 0,31 |
ЖЕЛ |
0,3 ± 0,04 |
0,3 ± 0,04 |
0,3 ± 0,04 |
0,3 ± 0,03 |
0,3 ± 0,03 |
0,4 ± 0,04 |
0,3 ± 0,04 |
СК |
2,5 ± 0,54 |
3,9 ± 0,51 |
3,4 ± 0,94 |
3,3 ± 0,41 |
2,8 ± 0,25 |
3,3 ± 0,54 |
2,6 ± 0,53 |
ИМ |
3,2 ± 0,54 |
10,1 ± 0,94 |
3,2 ± 0,47 |
2,8 ± 0,74 |
4,0 ± 0,51 |
6,3 ± 0,94 |
5,0 ± 0,91 |
Изменение времени максимума ритма (акрофаз) |
|||||||
дома |
1 день |
4 день |
8 день |
14 день |
21 день |
дома |
|
ЧСС |
20,00 |
20,00 |
12,00 |
16,00 |
8,00 |
12,00 |
20,00 |
СО |
12,00 |
8,00 |
16,00 |
16,00 |
20,00 |
8,00 |
8,00 |
МОК |
12,00 |
8,00 |
20,00 |
16,00 |
20,00 |
12,00 |
8,00 |
АДС |
20,00 |
20,00 |
16,00 |
16,00 |
8,00 |
20,00 |
8,00 |
АДД |
8,00 |
16,00 |
8,00 |
20,00 |
8,00 |
20,00 |
16,00 |
ПД |
20,00 |
20,00 |
16,00 |
16,00 |
8,00 |
8,00 |
8,00 |
СДД |
8,00 |
20,00 |
8,00 |
20,00 |
8,00 |
20,00 |
16,00 |
Т тела |
12,00 |
16,00 |
16,00 |
20,00 |
20,00 |
20,00 |
20,00 |
ЧД |
16 |
12 |
16 |
16 |
12 |
12 |
12 |
ЖЕЛ |
16 |
8 |
20 |
20 |
20 |
16 |
20 |
СК |
20 |
20 |
20 |
20 |
16 |
16 |
16 |
ИМ |
16 |
16 |
16 |
8 |
8 |
8 |
8 |
Изменение циркадианной организации размаха колебаний (хронодезмов) |
|||||||
дома |
1 день |
4 день |
8 день |
14 день |
21 день |
дома |
|
ЧСС |
60,7–69,3 |
57,5–73,0 |
59–68 |
57,7–65,5 |
56,83–66,5 |
54,0–62,5 |
58,83–66,5 |
СО |
58,3–65,8 |
63,5–76,9 |
59,6–74,1 |
59,7–73,9 |
60,1–68,5 |
63,0–71,1 |
57,8–67,6 |
МОК |
3,62–4,36 |
3,72–5,38 |
3,54–4,87 |
3,55–4,97 |
3,60–4,29 |
3,60–4,16 |
3,51–4,19 |
АДС |
99,8–107,6 |
96,2–105,5 |
96,5–108,3 |
101,2–109,6 |
96,5–104,5 |
96,33–104,6 |
101,2–108,6 |
АДД |
58,3–67,6 |
48–60,16 |
49,6–63,6 |
52,3–65,83 |
55,3–63,6 |
52,6–61,83 |
58,6–67,83 |
ПД |
36,5–43–8 |
40–53,6 |
36,6–53,3 |
39,5–53,0 |
36,5–45,6 |
40,6–47,1 |
37,3–47,0 |
СДД |
76,2–84,2 |
68,5–78,3 |
68,2–80,8 |
74,3–83,1 |
73,5–80,1 |
71,6–79,4 |
77,7–84,5 |
Т тела |
36,31–36,7 |
36,18–36,6 |
36,13–36,55 |
36,05–36,46 |
36,2–36,63 |
36,3–36,6 |
36,35–36,61 |
ЧД |
13,6–15,3 |
14–16 |
12,5–14,5 |
13–14,5 |
13,16–15,5 |
13,3–15,83 |
13,16–15,33 |
ЖЕЛ |
4,53–4,7 |
4,51–4,7 |
4,48–4,83 |
4,64–4,825 |
4,58–4,81 |
4,6–4,9 |
4,58–4,73 |
СК |
27,2–29,2 |
24,6–26,0 |
25,6–28,33 |
25,3–28,3 |
27,5–28,5 |
27,3–28,16 |
25,83–27,83 |
ИМ |
56,83–62,83 |
55,83–74,3 |
55–63,16 |
57,5–64,17 |
55,6–64,83 |
58,83–69,83 |
55,83–65,83 |
Анализируя полученный результат, прежде всего отметим, что наиболее существенные изменения ритма происходят в системе гемодинамики. Так, наличие того самого десинхроноза подтверждает разнонаправленное смещение акрофаз, не только показателей характеризующих непосредственно функциональные возможности гемодинамики (ЧСС, СО и МОК) между собой, но и несовпадение их со временем максимума показателей давления крови, что говорит о серьёзных перестройках в системе регуляции кровообращения. Некоторое восстановление ритма, показателей ЧСС, СО и МОК наблюдается только к концу второй недели, но даже после этого, показатели времени максимума полностью не синхронизируются. Однако ритм каждого из показателей в отдельности, становится относительно равномерным. Не происходит окончательной синхронизации с внешним факторами и ритмов показателей давления, и вероятнее всего, такая непрерывная подстройка ритма, имеет какое-то компенсаторное значение. Следует отметить, что по возвращении домой, быстрого восстановления исходного ритма этих показателей, также не происходит. Такая картина говорит о том, что на протяжении всего времени организм испытывает значительные функциональные гемодинамические нагрузки, а в его системе регуляции происходят существенные перестройки. И это требует от него постоянного, прежде всего физического, напряжения.
И организм справляется с этим напряжением, во всяком случае, в первые дни после перелета, об этом говорят изменения величин мезоров и амплитуд практически всех показателей характеризующих состоянии гемодинамики. Изменения эти происходят за счет перестройки системы вегетативной регуляции, о чем говорит смещение в сторону симпатикотонии вегетативного индекса Кердо. В результате показатели, характеризующие функциональное состояние системы сердца значительно возрастают, а давления, особенно диастолического – существенно снижаются. При этом растет величина пульсового давления, и эта величина остается достаточно высокой на протяжении всего периода пребывания. Рост показателя пульсового давления при увеличении физических нагрузок является показателем хорошей тренированности системы кровообращения. Однако если учесть что организм в это время продолжает испытывать обычные физические нагрузки, и их роста практически не происходит, то, следовательно, система, таким образом, реагирует на временное и пространственное перемещение, которое является дополнительной и достаточно экстремальной нагрузкой.
Следует обратить особое внимание на изменение ритмологических характеристик среднего динамического давления, которые и сразу после перелета и на протяжении всего времени пребывания спортсменов, остаются значительно ниже исходного уровня. Такая картина говорит, прежде всего, о том, что все перестройки системы гемодинамики являются результатом срочной адаптации, а сама система находится в состоянии существенного функционального напряжения [11]. Длительное нахождение в таких условиях может негативно сказаться на функциональных и адаптивных способностях организма спортсмена, что собственно и происходит. Уже к концу первой недели снижаются мезор и амплитуда частоты сердечных сокращений, к концу второй – падают показатели минутного объёма крови и пульсового давления. Можно считать, что функциональные и адаптационные возможности системы кровообращения к этому времени практически исчерпаны. Целесообразность дальнейшего пребывания в этих условиях оказывается под вопросом. Единственным положительным моментом следует считать тот факт, что к концу третьей недели пребывания дальнейшего ухудшения ситуации не происходит, а по возвращении домой эти показатели гемодинамики быстро возвращаются к исходным (дополётным) величинам.
Отметим, что снижение мезоров, отражающих состояние функциональных возможностей организма, может быть следствием просто утомления, и эти возможности организма могут быть восстановлены достаточно легко, в процессе грамотно построенного отдыха. Но следует обратить особое внимание на снижение амплитуды показателей гемодинамики поскольку именно амплитуда отражает состояние адаптационных возможностей организма. В этой связи не может не настораживать тот факт, что её снижение начинается уже к концу первой недели пребывания, а к концу третьей недели для всех показателей кроме СДД, снижение составляет 50–60 %. Для восстановления адаптационных возможностей организма, в этом случае, отдыха окажется недостаточно. Это потребует специальных реабилитационных мероприятий. Примерно такая же картина наблюдается в изменении размахов исследуемых показателей. Сразу после перелета и в первые дни наблюдения отмечается их заметный рост, отражающий срочную адаптацию организма, а уже к концу первой недели происходит их снижение до практически исходных величин, которое сохраняется в течение всего последующего времени пребывания.
Существенных изменений в циркадианной организации внешнего дыхания после перелета не происходит. Наблюдающееся в первый же день смещение максимумов ЧД и ЖЕЛ на более раннее время происходит согласовано, и уже на второй день структура ритма восстанавливается. Наблюдается правда некоторая внутренняя несогласованность ритма, поскольку максимум ЖЕЛ смещается на более позднее время по сравнению с максимум ЧД, что может быть связано с перестройками в регуляции обмена веществ и, прежде всего, энергетического обмена. Но внешняя синхронизация ритма практически полная. Учитывая, что снижения величин среднесуточных показателей внешнего дыхания, практически не происходит, а амплитуда ЧД после перелета существенно возрастает и остается на повышенном уровне все время пребывания, можно с уверенностью говорить, что и функциональные и адаптационные возможности системы внешнего дыхания вполне достаточны, и она успешно справляется с нагрузками.
Среди показателей, так называемых медленно меняющихся процессов, наиболее важное значение имеет циркадианная характеристика изменения температуры тела, поскольку этот показатель в гораздо меньшей степени активизируются при срочной адаптации, его изменение происходит крайне медленно, и в меньшей степени зависит от психоэмоционального состояния человека, то он в большей степени отражает истинную структуру биологического ритма. Показано, что после перелета на запад максимумы показателей работоспособности смещаются на утренние часы и первую половину дня, а при перелете на восток – на вторую половину дня и вечернее время [7]. В этой связи, следует отметить, что наши результаты не противоречат этому. Сразу после перелета происходит смещение максимума ритма на вечернее время, и такая ситуация удерживается в течение двух недель, после чего максимум ритма постепенно восстанавливается.
Следует отметить, что имеется синхронизация ритма температуры с ритмами показателей дыхания и силы кисти, и это говорит о хотя бы частично согласованном регуляторном обеспечении физической работоспособности организма. Согласуется с результатами других исследования и снижение среднесуточного показателя температуры, который достигает своего минимума к концу второй недели. Снижение мезора сопровождается значительным ростом амплитуды этого показателя, которая также нормализуется к концу второй недели. Оба показателя достигают своего исходного уровня и больше практически не изменяются, что говорит о стабилизации ритма.
Очень стабильным остается и ритм показателей силы кисти. Его максимум не изменяется ни после перелета, ни еще в течение двух недель, а затем даже начинает снижаться на более ранние часы, что само по себе является благоприятным фактором. Снижение среднесуточного показателя наблюдаемое в первые дни после перелёта, так же быстро сменяется ростом, и уже к концу первой недели мезор вновь достигает исходных величин и остаётся стабильным на протяжении всего оставшегося времени. Но способности адаптироваться к физическим нагрузкам организм даже в первые дни не утрачивает, так как величины амплитуд в этот период заметно подрастают. Можно предположить, что снижение функциональных показателей силы кисти является результатом утомления от длительного перелета, так как нарушения ритма практически не происходит а восстановление исходных показателей работоспособности происходит быстро и синхронно.
Сопровождается перелет и некоторым эмоциональным напряжением, о чем говорит существенное увеличение амплитуды индивидуальной минуты (показателя характеризующего изменение состояние структуры внутреннего восприятия времени), в первые дни после перелёта. Столь же существенно изменяется в это время и размах колебаний этого показателя. Однако, рассогласования ритма ИМ практически не происходит, к концу первой недели он только смещается на более раннее время. К этому же времени практически полностью восстанавливаются размах колебания и амплитуда ИМ. Существенных колебаний мезора не происходит вообще. Перед возвращением домой показатели ИМ вновь возрастают, что может свидетельствовать о нарастающем чувстве тревожности перед перелетом [3]. Надо полагать, что существенного влияния на функциональные и адаптационные возможности организма в условиях длительного пребывания вне географического региона и основного часового пояса практически не оказывают.
Заключение
Таким образом, наиболее существенные перестройки ритмов физиологических показателей происходят в первые 7–14 суток, в период так называемого острого десинхроноза. В этой связи, контроль за состоянием суточных ритмов организма может дать надежную информацию для оценки функционального состояния и прогноза адаптации спортсмена к физическим нагрузкам [2, 15]. Согласно наших данных, наиболее существенные изменения, после длительного перелета, несомненно приводящие к снижению функциональных возможностей организма спортсменок, наблюдаются в системе кровообращения [1]. Рассогласование ритмов, снижение среднесуточных показателей и амплитуды, уменьшение размаха колебаний, наблюдаемое в той или иной степени проявления, не только сразу после перелета, но и в течение всего времени пребывания, говорит об очень существенном функциональном напряжении внутри системы кровообращения.
Тем не менее, анализируя все полученные результаты, мы можем говорить, что организм справляется с нагрузками. Практически неизменными остаются показатели внешнего дыхания, быстро и согласованно восстанавливаются показатели физической работоспособности, и даже система кровообращения в целом справляется с нагрузками.
Однако, с другой стороны, нельзя не видеть, что в организме происходят существенные срочные перестройки, прежде всего в системе вегетативной регуляции, что требует обязательного учета при организации тренировочного процесса, так как при изменении вегетативного тонуса изменяется и сам механизм реакции на нагрузку.
Следует отметить, что достижение больших спортивных результатов в разных видах спорта во многом зависит от развития координационных способностей. неотъемлемые составляющие которых – это способности к дифференцированию, воспроизведению и отмериванию пространственных и временных характеристик, изменению положения тела в пространстве и времени [9]. Хронобиологические особенности восприятия времени и пространства, на наш взгляд, – один из ведущих факторов, лимитирующих удачливость спортивной деятельности, а их исследование и улучшение у спортсменов разных видов спорта – эффективный путь повышения результативности и спортивного совершенствования спортсменов.
Удобным подходом в организации такой работы может стать биоритмологический анализ, позволяющий адекватно и своевременно оценить состояние функциональных и адаптационных возможностей организма спортсменов, что особенно актуально при оценке, такого фактора, как перелет через несколько часовых поясов к местам тренировок или соревнований, приводящего к резким сдвигам физиологического состояния, и требующего быстрого и зачастую критического напряжения его адаптационных возможностей.