Отечественная наука, занимающаяся исследованиями в области спорта, имеет довольно много наработок в отношении таких физиологических показателей, как максимальное потребление кислорода и анаэробный порог. Еще в советское время у тренеров и физиологов имелась информация об этих показателях, которая с успехом применялась на практике. При построении тренировочного процесса все внимание было акцентировано на развитии именно этих двух показателей, абсолютно игнорируя такое понятие, как «экономичность бега». В то же время, если обратить внимание на методический подход зарубежных тренеров, то тренировки, способствующие росту экономичности бега, являются одними из наиболее важных. И, кроме того, как показывает практика, данный методический подход полностью оправдан ростом спортивных результатов в беге на выносливость у спортсменов неафриканского происхождения.
Экономичность бега является фактором, используемым для классификации общей результативности бега. Измеряется данный параметр количеством кислорода, необходимого для преодоления заданного расстояния с фиксированной скоростью. Экономичность бега имеет тесную взаимосвязь с производительностью спортсмена, поскольку от нее зависит количество энергии, произведенной аэробным путем. В одном из западных исследований, при тестировании двенадцати хорошо подготовленных бегунов (средний МПК 72 мл*кг/мин), различия результатов на 10 км составили порядка 30 секунд и большей частью были обусловлены экономичностью бега.
У высококвалифицированных бегунов-стайеров на экономичность бега влияет ряд физиологических и биомеханических факторов. Сюда может входить метаболическая адаптация основной группы мышц (увеличение числа митохондрий и окислительных ферментов), способность мышц накапливать и использовать эластическую энергию и более эффективная механика, что приводит к меньшим затратам энергии на торможение и вертикальные колебания. Мероприятия, способствующие улучшению экономичности бега, востребованы спортсменами, тренерами и спортивными физиологами. В настоящий момент наибольшую популярность получили силовая тренировка и подготовка в среднегорье. Силовые тренировки способствуют большему использованию упругой энергии и уменьшению количества энергии, затрачиваемой на торможение. А среднегорная подготовка способствует улучшению метаболических характеристик скелетных мышц, что позволяет более эффективно использовать кислород. Важность экономичности бега для стайерских дистанций хорошо известна и будущие исследования должны быть направлены на выявление методов повышения экономичности бега.
Способность организма вырабатывать энергию аэробным путем является необходимым условием для успеха в циклических видах спорта. Работоспособность напрямую зависит от вариаций метаболизма жиров, углеводов, поступления кислорода и количества митохондрий. Скорость, при которой достигается МПК и скорость, при которой начинается аккумуляция молочной кислоты в крови, являются хорошими индикаторами, позволяющими судить о потенциальных возможностях спортсменов. Кроме того, эффективное распределение энергии способствует оптимальной производительности в циклических видах спорта. Производительность можно понимать как отношение произведенной работы к затраченной энергии. Расход энергии отображается суммой как аэробного, так и анаэробного метаболизма и кислородным запросом (выражается в л/мин) при заданной скорости, и необязательно должен измеряться в джоулях или калориях. На рис. 1 представлены два бегуна на 10000 метров международного уровня со сходным уровнем МПК, но имеющих различную экономичность бега, и, как следствие, разницу в личных рекордах на этой дистанции в 60 секунд.
Экономичность бега может отличаться у бегунов с одинаковым значением МПК на 30%. У элитных и профессиональных бегунов с аналогичным уровнем МПК на результат будет влиять в большей степени экономичность бега. Отсюда напрашивается вывод, что улучшение экономичности бега будет способствовать росту спортивного результата в беге на выносливость. В целом, зависимость между экономичностью бега и результатом многократно задокументирована. Кроме того, существует много независимых исследований, подтверждающих прямую зависимость между экономичностью бега и спортивным результатом.
Что касается влияния экономичности бега на результат, то первые исследования в этой области проводились на американских бегунах на выносливость: элитных (МПК 79 мл*кг/мин) и регионального масштаба (МПК 69,2 мл*кг/мин), и показали, что элитные бегуны более экономичны, чем бегуны более низкого класса. Кроме того, при преодолении какой-либо конкретной дистанции, элитные бегуны работают на более низком проценте от МПК.
Итальянский ученый Ди Прамперо (Di Prampero) с соавторами определил, что пяти процентное улучшение в экономичности бега вызывает прирост результативности на 3,8%. В качестве примера зависимости результата от экономичности бега можно привести бывшего рекордсмена США на 1500м и милю Стива Скотта (Steve Scott), который в течение 6 месяцев улучшил показатель МПК на 3,8%. Экономичность бега за тот же период была улучшена на 6,6% (с 48,5 мл*кг/мин до 45,3 мл*кг/мин) при скорости бега 16 км/ч. Если скомбинировать повышение МПК и улучшение экономичности бега в данном примере, то общее снижение относительной интенсивности нагрузки при скорости 16 км/ч составило 10% (с 65,1% до 58,6% от МПК). Ученые Сведенхаг Ян (Svedenhag J.) и Сджодин Бертил (Sjodin B.) также обследовали изменение экономичности бега и результатов у бегунов-профессионалов (МПК около 75 мл*кг/мин), которые в течение 22 месяцев выполняли кроссовую работу, бег в гору и интервальные тренировки на стадионе. В результате атлеты были способны бежать со скоростью 15 и 20 км/ч при меньшем кислородном запросе и, как следствие, спрогрессировали на дистанции 5000м.
Результат в беге на 10км во многом зависит не только от МПК, но и от процентного содержания медленных мышечных волокон. Согласно некоторому исследованию экономичность бега является хорошим показателем работоспособности среди бегунов, имеющих сходные физиологические характеристики. В данном исследовании группа из 12-ти хорошо подготовленных бегунов (средний МПК 72 мл*кг/мин, при этом результат на 10км составляет 32 минуты) была протестирована через пять дней после соревнований по бегу на 10км. Снова было подтверждено, что существует корелляция между субмаксимальным потреблением кислорода и работоспособностью при скоростях 14, 16 и 18 км/час. В данном исследовании различия в результатах были обусловлены различной экономичностью бега. Бегуны с более экономичной техникой соревновались на более низких процентах от своего МПК, в результате концентрация лактата в крови у них была ниже. Этот фактор имеет большое значение, когда соревнование длится более пятнадцати минут. Эти данные также свидетельствуют, что характеристика экономичности бега при невысоком темпе может оказаться полезной для прогнозирования результата на более коротких дистанциях.
В одном из исследований изучения влияния экономичности бега на результат сравнивались 9 кенийских и 9 европейских бегунов на длинные дистанции. Для эксперимента были выбраны спортсмены со сходными результатами на 10000м (европейцы и африканцы), несмотря на то, что кенийские спортсмены имели МПК в среднем на 13% ниже, чем европейские бегуны. Экономичность бега кенийцев оказалась на 5% лучше, чем у европейцев, а через месяц интенсивных тренировок различие составляло уже 8%. Кроме того, кенийцы во время забега на 10000м работали на большем процентном отношении от МПК, но с аналогичной концентрацией молочной кислоты в крови. Большинство этих исследований показывают прямую взаимосвязь между результатом в беге на выносливость и экономичностью бега.
Изменчивость физиологических параметров, таких как температура тела, ЧСС, легочная вентиляция и анаэробный порог, может являться причиной изменений в экономичности бега во время соревнований. В одном из исследований ученые изучали смоделированную в лабораторных условиях гонку на 5км и ее взаимосвязь с экономичностью бега, легочной вентиляцией, лактатным порогом, ЧСС и температурой тела. Экономичность бега определяли на тредмиле (спортсмен бежал с интенсивностью 80-85% от МПК). Экономичность бега значительно снижалась в течение 5км, в то время как остальные факторы увеличивались с самого начала тестирования и до конца. Повышение легочной вентиляции связано с тем, что в связи с понижением экономичности бега увеличился кислородный запрос. Также было обнаружено, что повышение температуры тела вызывает пропорциональный рост кислородного запроса. Мышечная композиция, по-видимому, тоже влияет на экономичность бега. Есть предположение, что чем выше процент медленных мышечных волокон, тем выше экономичность бега, то есть фактическая скорость сокращения мышечных волокон кореллирует с экономичностью бега.
Существует также предположение, что тренировочный эффект также влияет на экономичность бега, но эти данные на сегодняшний момент ограничены недостаточным количеством экспериментов по измерению экономичности бега, ограниченной выборкой и игнорирование других факторов, также имеющих значение (например, уровень усталости, тренировочный стаж и обувь). Многие исследования показали, что различные варианты тренировок и упражнений улучшают экономичность бега. Кроме того, следует учитывать уровень подготовки субъекта, прежде чем говорить о влиянии тренировки на экономичность бега (и ее изменении). Многие исследования показывают, что спортсмены с большим тренировочным стажем обладают большей экономичностью, чем менее тренированные, а бегуны, специализирующиеся на длинных дистанциях экономичнее, чем те, кто выступает на средних дистанциях. Более высокая экономичность бега у бегунов-стайеров в основном обусловлена меньшими вертикальными колебаниями во время бега, и вероятно, вызваны нейромускулярной адаптацией, которая возникает от продолжительных пробежек.
Также немаловажный вклад в улучшение экономичности бега вносит повышение функциональной способности мышц за счет роста числа митохондрий (а также рост их морфологических и функциональных характеристик), что позволяет спортсмену использовать меньше кислорода. Эти изменения способствуют тому, что улучшается равновесие в гомеостазисе, а работающие мышцы потребляют меньше кислорода.
Некоторые ученые проанализировали эффект от трех различных типов тренировок на экономичность бега. Исследование проводилось на 36 бегунах-любителях (средний МПК 55 мл*кг/мин ). Бегуны были разбиты на 3 группы и выполняли различные виды тренировок: продолжительный непрерывный бег; длинные отрезки по 4 раза по 4-6 минут через 3 минуты отдыха; короткие отрезки 30-40 раз по 15 сек через 15 секунд отдыха. Через 6 недель тренировок были произведены повторные измерения. Итог оказался следующим: у первой и второй группы экономичность бега возросла на 3%, в то время как у третьей группы всего на 0,9 %. Из данного исследования следует, что длинный бег в большей степени способствует повышению экономичности бега.
Что касается биомеханических факторов, влияющих на экономичность, то во время бега происходит преобразование мышечной силы, передаваемой через все крупные суставы, в движение. Высококлассные бегуны имеют четко отработанные движения, без лишних колебаний. Соответственно, изменяя биомеханические характеристики бегуна, можно добиться улучшения экономичности бега при любой скорости, и, тем самым, способствовать росту спортивного результата.
Во время эксцентрической фазы контакта стопы с поверхностью (момент растягивания мышц голени при приземлении стопы), передаваясь через суставы, механическая энергия запасается в мышцах, связках и сухожилиях. Во время концентрической фазы (момент сокращения мышц голени при отталкивание от земли) запасенная энергия высвобождается, способствуя продвижению вперед и, тем самым, уменьшая кислородный запрос. Колебания конечностей характеризуются резонансной частотой. Резонансная частота - это та частота, в которой система свободно вибрирует после механического импульса. Исследования показали, что экономичность бега значительно коррелирует с жесткостью мышц и резонансной частотой ног. Оказалось, что чем жестче мышцы ног и чем ниже резонансные частоты (лишние или посторонние колебания или движения, не направленные на продвижение вперед) их работы, тем лучше экономичность бега. Эти же исследования выявили, что экономичность бега значительно снижается, если спортсмен очень уставший, за счет того, что на фоне усталости происходят изменения в биомеханике.
Если собрать воедино и обобщить все биомеханические факторы, непосредственно влияющие на экономичность бега, то результат будет следующим:
- рост (для мужчин лучше чуть меньше среднего, для женщин – чуть выше среднего);
- соматотип (врожденное телосложение человека): эктоморфы ("сухой " тип тела) демонстрируют наилучшую экономичность бега;
- общее количество жира в организме: наиболее экономичны бегуны с низким содержанием подкожного жира;
- морфология нижних конечностей: мышечные бедра и тонкая голень;
- таз: чем уже, тем лучше;
- стопа: чуть меньше среднего;
- обувь: легкая, но имеющая достаточную амортизацию;
- длина шага: индивидуальна для каждого бегуна;
- кинематика: минимальные вертикальные колебания центра массы и минимально возможные движения руками.
Но, несмотря на все полученные результаты, многие исследователи полагают, что физиологические факторы более важны для улучшения экономичности, чем биомеханические. Если суммировать все исследования по этому вопросу, то можно сделать вывод, что падение экономичности бега, вызванное продолжительной нагрузкой, является, скорее всего, результатом физиологических изменений.
И, наконец, чтобы подытожить вышеизложенные факты, добавим, что современный тренер для достижения высокого результата просто обязан обладать всем арсеналом знаний, включающих в себя, в том числе, физиологию, биохимию, педагогику и психологию. Знаменитый итальянский тренер Ренато Канова, подготовивший за 40 лет тренерского стажа не один десяток чемпионов мира и олимпийских игр, высказал мысль, что даже атлет с экстраординарным талантом без хорошего тренера не добьется успеха. Также следует добавить, что рост достижений в спорте сегодня связывают в основном с совершенствованием учебно-тренировочного процесса, приведением в соответствие биологических закономерностей протекания адаптационных процессов с главными параметрами тренировочных и соревновательных нагрузок, корректным управлением физическим состоянием атлетов на основе ожидаемой структуры соревновательной деятельности и планируемого спортивного результата. Не последнюю роль в методическом подходе должны играть мероприятия, способствующие улучшению экономичности бега.