Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth

Transkrypt

1 Teoria treningu 9 Przewaga pomiarów dokonywanych w warunkach naturalnych nad laboratoryjnymi polega na tym, że czynniki wpływające na koszt energetyczny wysiłku, takie jak temperatura, wiatr i profil terenu, zostają wpisane do jego wartości. Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth Pomiar wydatku energetycznego u narciarzy-biegaczy w warunkach naturalnych W artykule opisano wyniki badań przeprowadzonych w naturalnych warunkach z udziałem 5 zawodników kombinacji norweskiej, juniorów klasy międzynarodowej. Pokonywali oni techniką łyżwową trasę biegową o długości 3,6 km, przy różnicy poziomów 105 m, z prędkością taką jak w czasie zawodów. Narciarzy wyposażono w monitor częstości skurczów serca, spirometr (pomiary z oddechu na oddech) i system GPS. Pobierano od nich próbki krwi z płatka ucha do analizy poziomu mleczanów. Autorzy stwierdzają, że dzięki uzyskanym informacjom możliwa jest bardziej dokładna ocena reakcji organizmu zawodników na wysiłek startowy (zbliżony do warunków startowych), stanu ich wytrenowania i dzięki temu odpowiedni dobór obciążeń treningowych. SŁOWA KLUCZOWE: narciarstwo biegowe wydatek energetyczny pomiary w naturalnych warunkach. Pracę prezentowano jako plakat na VIII Kongresie European College of Sport Science, r. w Salzburgu pod tytułem Energy expenditure in cross country skiing: spirometry in relation to 3D topographical analysis. W Sporcie Wyczynowym ukazuje się za zgodą Autorów pracowników Deutsche Sporthochschule w Kolonii: A. Osterburg, S. Knuth i J. Mestera z Institut für Trainings Bewegungslehre, A. Krämera i R. Rotha z Institut für Natursport und Ökologie. Sport Wyczynowy 2004, nr 1-2/

2 10 Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth Wprowadzenie Intensywność wysiłku podczas zawodów w biegach narciarskich jest wysoka. Wśród czynników fizjologicznych, które charakteryzują zawodnika i decydują o jego osiągnięciach, należy wymienić: wysoki poziom zużycia tlenu, wysoką aktywność enzymów oksydacyjnych, wysoki próg beztlenowy oraz przynajmniej 60% udział włókien wolnokurczliwych w strukturze mięśnia szkieletowego (3, 4). Przez długi okres pomiary tych parametrów były możliwe do wykonania tylko w warunkach laboratoryjnych. Ze względu na brak odpowiednich urządzeń do pomiaru parametrów oddechowych, odpowiedź metaboliczna i koszt energetyczny biegu narciarskiego nader rzadko były mierzone w warunkach polowych na śniegu (4, 6, 9). Obecnie, dzięki dostępności precyzyjnych kieszonkowych spirometrów do pomiarów zużycia tlenu (metodą z oddechu na oddech ) tlenowe zapotrzebowanie energetyczne zawodników można oceniać podczas różnych form aktywności biegu, jazdy na rowerze, biegu na nartach (1). Przewaga pomiarów dokonywanych w warunkach naturalnych nad laboratoryjnymi polega na tym, że czynniki wpływające na koszt energetyczny wysiłku, takie jak temperatura, wiatr i profil terenu, zostają wpisane do ich wartości. Z kolei wykorzystanie GPS (Global Position System Globalny System Pozycjonowania), obok kieszonkowego spirometru, pozwala ocenić wielkość kosztu energetycznego w stosunku do prędkości biegu, położenia trasy (wysokości nad poziomem morza) oraz stopnia nachylenia stoku. Dzięki temu można uchwycić zmiany w metabolizmie tlenowym i beztlenowym, zwłaszcza na podbiegach i zjazdach. Badani i metody badawcze W opisanych badaniach uczestniczyło 5 zawodników kombinacji norweskiej, juniorów klasy międzynarodowej. Pokonywali oni techniką łyżwową narciarską trasę biegową długości 3,6 km, o różnicy poziomów 105 m, z prędkością taką, jak w czasie zawodów. Temperatura powietrza wynosiła -5 C, padał śnieg. Zawodników wyposażono w monitor częstości skurczów serca S710 Polar, Finlandia (częstotliwość pobierania próbki 0,2 Hz), spirometr K4b2, produkcji firmy Cosmed, Włochy (pomiary z oddechu na oddech) i GPS-system SR 530 Leica, Szwajcaria (częstotliwość pobierania próbki 10 Hz, dokładność przestrzenna 0,5 cm) (fot.1). Pobierano od nich próbki krwi z płatka ucha do analizy poziomu mleczanów (Ebio Plus produkcji firmy Eppendorf, Niemcy) (fot. 2). Fot. 1, 2.

3 Pomiar wydatku energetycznego u narciarzy-biegaczy w warunkach naturalnych 11 Wydatek energetyczny był oznaczany metodą pośredniej kalorymetrii 1 w sposób następujący (5, 9): TE = RQ 5, ,98 E = V. O 2 TE TE ekwiwalent kaloryczny (kj/l O 2 ), RQ iloraz oddechowy, E = wydatek energii (kj/kg/h, V. O 2 pobór tlenu (l/kg/h). Wyniki Tabela 1 zawiera wynik biegu (czas), dane antropometryczne oraz wyniki pomiarów parametrów fizjologicznych wszystkich badanych. Ryc. 1 ukazuje relacje pomiędzy wydatkiem energetycznym a parametrami topograficznymi 3D zawodnika nr 2. Prędkość jego biegu pozostawała w korelacji ujemnej do zmian wysokości trasy, natomiast wydatek energetyczny w dodatniej (ryc. 2). W badaniach uwzględniano stopień nachylenia stoku, by uzyskać więcej informacji o reakcji parametrów fizjologicznych na zmiany profilu trasy. Pochłanianie tlenu (V. O 2 ) u zawodnika nr 2 zmieniało się proporcjonalnie do stopnia nachylenia stoku (r = 0,20; Tabela 1 Czas biegu oraz wartości wskaźników fizjologicznych i antropometrycznych badanych wartości średnie ± odchylenie standardowe Parametr Badany Wysokość ciała [cm] , Masa ciała [kg] 60 67, Czas biegu [min, s] 13:30 14:06 15:24 14:30 15:20 Tętno [sk./min] 159,2±19,5 174,0±7,3 173,5±11,7 170,0±12,4 173,2±9,2 V. O 2 [ml/min/kg] 49,4±7,5 66,4±8,6-61,0±8,8 57,5±7,1 RQ 0,85±0,07 0,86±0,05-0,82±0,06 0,88±0,07 Wydatek energetyczny [kj/kg/min] 61,7±10,8 82,0±13,2-76,7±10,1 71,5±9,5 LA w spoczynku [mmol/l] 2,6 2,6 1,9 3 2,2 LA po biegu [mmol/l] 13,1 8,1 7,9 9,2 7,7 LA w 3 minuty po biegu [mmol/l] 13,3 6,9 7,5 8,9 7,1 1 Kalorymetria pośrednia metoda oceny wydatku energetycznego na podstawie pochłaniania tlenu. Przeliczając pobór tlenu w jednostce czasu na jednostki charakteryzujące metabolizm (cal lub J) uwzględnia się iloraz oddechowy (RQ), wyrażający proporcje wydychanego CO 2 do pobieranego w tym czasie tlenu. Iloraz oddechowy wzrasta, gdy zwiększa się wykorzystanie węglowodanów, obniża się w czasie zwiększonego metabolizmu tłuszczów. Kwasica, będąca wynikiem zwiększonego wytwarzania mleczanów, powoduje dodatkowy jego wzrost. W pracy podano wzory, pozwalające określić wydatek energetyczny na postawie poboru tlenu (V. O 2 ) i RQ. Przyp. red.

4 12 Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth Ryc. 1. Wydatek energetyczny, wysokość npm. oraz prędkość biegu (zawodnik nr 2). Ryc. 2. Wydatek energetyczny, wysokość npm. oraz nachylenie stoku na pierwszym podbiegu. p < 0,05) z pewnym opóźnieniem (ryc. 3). V. O 2 i współczynnik oddechowy (RQ) wzrastały tak długo, jak długo zawodnik podbiegał (stopień nachylenia > 0). Podczas zjazdu współczynnik RQ rósł nadal w wyniku zadłużenia tlenowego, zaś pobór tlenu (V. O 2 ) malał z pewnym opóźnieniem. Fizjologiczna odpowiedź organizmu zawodnika nr 3 na podbiegu była inna (ryc. 4). Przy pierwszym podbiegu RQ i V. O 2 były wyższe od notowanych podczas

5 Pomiar wydatku energetycznego u narciarzy-biegaczy w warunkach naturalnych 13 Ryc. 3. Zużycie tlenu (V. O 2 ), równoważnik oddechowy (RQ) oraz nachylenie stoku (zawodnik nr 2). Ryc. 4. Zużycie tlenu (V. O 2 ), równoważnik oddechowy (RQ) oraz nachylenie stoku (zawodnik nr 4). kolejnych wspinaczek na podobne wysokości. Podczas zjazdu RQ wzrastało, natomiast V. O 2 malało. V. O 2 w sposób istotny zależało od stopnia nachylenia stoku (r = 0,45; p < 0,05). Na podbiegach, u obydwu zawodników RQ wzrastało z pewnym opóźnieniem, a V. O 2 obniżało się. Zmiany obu parametrów były różne. Dyskusja/wnioski Przeprowadzone badania dowiodły, iż analiza topograficzna może być wyko-

6 14 Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth rzystana jako metoda dodatkowa przy określaniu wydatku energetycznego w warunkach terenowych. Kombinacja technologii GPS i tradycyjnej diagnostyki wytrzymałości, opartej na pomiarach częstości tętna, stężenia mleczanów oraz wskaźników oddechowych, dostarcza bardziej szczegółowych informacji o metabolicznej odpowiedzi organizmu zawodnika na zmiany warunków terenowych. Co więcej, dane zebrane za pośrednictwem systemu GPS ułatwiają interpretację zmian wielkości parametrów fizjologicznych w odniesieniu do wysokości trasy i prędkości biegu na różnych odcinkach. Porównanie nachylenia stoku z danymi odnoszącymi się do RQ i V. O 2 przynosi więcej szczegółów o metabolizmie i fizjologicznym koszcie wysiłku zawodnika na specyficznych odcinkach trasy. Wskazują na to zwłaszcza wyniki narciarza nr 2, u którego beztlenowa składowa wydatku energetycznego wzrasta niemal ciągle, i na podbiegu i przy zjeździe. Tymczasem u zawodnika nr 3, na początku podbiegu i w trakcie zjazdu, utlenianie węglowodanów i tłuszczów zmieniało się tylko częściowo. Wartości mleczanów przy końcu biegu u wszystkich zawodników wskazują, iż zapotrzebowanie energetyczne wyraźnie przewyższa wartości, jakie może dostarczyć metabolizm tlenowy; odnosi się to zwłaszcza do zawodnika nr 1. Uzyskane przez nas wyniki potwierdzają doniesienia innych autorów na temat kosztu energetycznego i metabolizmu w biegach narciarskich (4, 8, 9). Wzrost RQ, zanotowany u dwóch zawodników bezpośrednio po podbiegu sugeruje, że bieg narciarski z prędkością startową nie pozwala na wystarczające wyrównanie zadłużenia tlenowego, nawet podczas zjazdów. Ostatnio stwierdzili to także Welde i jego współpracownicy (9). Uzyskane wyniki wskazują, że zaprezentowana metoda oceny zmian metabolizmu w odniesieniu do profilu trasy biegowej jest bardzo dobra. Dzięki uzyskanym informacjom możliwy jest bardziej dokładny dobór obciążeń treningowych w sportach wytrzymałościowych, w których następują częste zmiany wysokości. Piśmiennictwo 1. Doyon K. et al.: Field testing of (V. O 2 ) peak in cross-country skiers with portable breathby-breath system. Canadian Journal of Applied Physiology 2001, 26, Prampero Di P. E.: International Journal of Sports Medicine 1986, 7, Hoffman M. D., Cliford P. S.: Journal of Sports Science 1992, 10, Mahood N. V. et al.: Physiological determinants of cross-country ski racing performance. Medicine and Sciences in Sports end Exercise 2001, 33: McArdle W. D. et al.: Exercise physiology: energy, nutrition and human performance Millet G. P. et al.: Energy cost of different skating techniques in cross-country skiing. Journal of Sports Sciences 2003, 21: Mognoni P. et al.: Heart rate profiles and energy cost of locomotion during cross-country skiing races. European Journal of Applied Physiology 2001, 85: Norman R. W., Komi P. V.: International Journal of Sports Biomechanics 1987, 3: Welde B. et al.: Energy cost of free technique and classical cross-country skiing at racing speeds. Medicine and Sciences in Sports end Exercise 2003, 35 (5), Wilmore J. H., Costill D. L.: Physiology of sport and exercise. Champaign Human Kinetics.