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 międzynarodo-
wej. 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 odde-
chu na oddech) i system GPS. Pobierano od nich próbki krwi z płatka ucha do
analizy poziomu mleczanów. Autorzy stwierdzają, że dzięki uzyskanym infor-
macjom 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.
SA
OWA KLUCZOWE: narciarstwo biegowe  wydatek energetyczny
 pomiary w naturalnych warunkach.
PracÄ™ prezentowano jako plakat na VIII Kongresie European College of Sport Science,
9-12. 07. 2003 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 1-2/469-470
10 Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth
go w stosunku do prędkości biegu, po-
Wprowadzenie
łożenia trasy (wysokości nad pozio-
Intensywność wysiłku podczas za- mem morza) oraz stopnia nachylenia
wodów w biegach narciarskich jest stoku. Dzięki temu można uchwycić
wysoka. Wśród czynników fizjologicz- zmiany w metabolizmie tlenowym
nych, które charakteryzują zawodnika i beztlenowym, zwłaszcza na podbie-
i decydują o jego osiągnięciach, należy gach i zjazdach.
wymienić: wysoki poziom zużycia tle-
Badani
nu, wysoką aktywność enzymów
oksydacyjnych, wysoki próg beztleno-
i metody badawcze
wy oraz przynajmniej 60% udział
W opisanych badaniach uczestniczy-
włókien wolnokurczliwych w struk-
ło 5 zawodników kombinacji norwe-
turze mięśnia szkieletowego (3, 4).
skiej, juniorów klasy międzynarodowej.
Przez długi okres pomiary tych parame-
Pokonywali oni techniką łyżwową nar-
trów były możliwe do wykonania tylko
ciarską trasę biegową długości 3,6 km,
w warunkach laboratoryjnych. Ze wzglÄ™-
o różnicy poziomów 105 m, z prędkością
du na brak odpowiednich urządzeń do
taką, jak w czasie zawodów. Temperatu-
pomiaru parametrów oddechowych, od-
ra powietrza wynosiÅ‚a -5°C, padaÅ‚ Å›nieg.
powiedz
metaboliczna i koszt energe-
Zawodników wyposażono w monitor
tyczny biegu narciarskiego nader rzad-
częstości skurczów serca S710 Polar,
ko były mierzone w warunkach polo-
Finlandia (częstotliwość pobierania
wych   na śniegu (4, 6, 9). Obecnie,
próbki 0,2 Hz), spirometr K4b2, pro-
dzięki dostępności precyzyjnych kie-
dukcji firmy Cosmed, WÅ‚ochy (pomia-
szonkowych spirometrów do pomiarów
ry z oddechu na oddech) i GPS-sys-
zużycia tlenu (metodą   z oddechu na
tem SR 530 Leica, Szwajcaria (czÄ™-
oddech )  tlenowe zapotrzebowanie
stotliwość pobierania próbki 10 Hz,
energetyczne zawodników można oce-
dokładność przestrzenna 0,5 cm) (fot.1).
niać podczas różnych form aktywności
Pobierano od nich próbki krwi z płatka
 biegu, jazdy na rowerze, biegu na
ucha do analizy poziomu mleczanów
nartach (1).
(Ebio Plus produkcji firmy Eppendorf,
Przewaga pomiarów dokonywanych
Niemcy) (fot. 2).
w warunkach naturalnych nad labo-
ratoryjnymi polega na tym, że czyn-
niki wpływające na koszt energetycz-
ny wysiłku, takie jak temperatura,
wiatr i profil terenu, zostajÄ…  wpisane
do ich wartości. Z kolei wykorzystanie
GPS (Global Position System  Glo-
balny System Pozycjonowania), obok
kieszonkowego spirometru, pozwala
ocenić wielkość kosztu energetyczne- Fot. 1, 2.
Pomiar wydatku energetycznego u narciarzy-biegaczy w warunkach naturalnych 11
Wydatek energetyczny był oznaczany Ryc. 1 ukazuje relacje pomiędzy
metodą pośredniej kalorymetrii1 w spo- wydatkiem energetycznym a parame-
sób następujący (5, 9): trami topograficznymi 3D zawodnika
TE = RQ 5,15 + 15,98 nr 2. Prędkość jego biegu pozostawa-
.
E = VO2 TE Å‚a w korelacji ujemnej do zmian wyso-
TE  ekwiwalent kaloryczny (kJ/l O2), RQ kości trasy, natomiast wydatek energe-
 iloraz oddechowy, E = wydatek energii tyczny w dodatniej (ryc. 2). W badaniach
.
(kJ/kg/h, VO2  pobór tlenu (l/kg/h). uwzględniano stopień nachylenia stoku,
by uzyskać więcej informacji o reakcji
Wyniki
parametrów fizjologicznych na zmiany
Tabela 1 zawiera wynik biegu (czas), profilu trasy.
.
dane antropometryczne oraz wyniki po- Pochłanianie tlenu (VO2) u zawodni-
miarów parametrów fizjologicznych ka nr 2 zmieniało się proporcjonalnie
wszystkich badanych. do stopnia nachylenia stoku (r = 0,20;
Tabela 1
Czas biegu oraz wartości wskaz
ników fizjologicznych i antropometrycznych
badanych  wartości średnie ą odchylenie standardowe
Badany
Parametr
12345
Wysokość ciała [cm] 191 175,5 181 179 180
Masa ciała [kg] 60 67,5 68 70 69
Czas biegu [min, s] 13:30 14:06 15:24 14:30 15:20
Tętno [sk./min] 159,2ą19,5 174,0ą7,3 173,5ą11,7 170,0ą12,4 173,2ą9,2
.
VO2 [ml/min/kg] 49,4Ä…7,5 66,4Ä…8,6 - 61,0Ä…8,8 57,5Ä…7,1
RQ 0,85Ä…0,07 0,86Ä…0,05 - 0,82Ä…0,06 0,88Ä…0,07
Wydatek energetyczny [kJ/kg/min] 61,7Ä…10,8 82,0Ä…13,2 - 76,7Ä…10,1 71,5Ä…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 CO2 do
pobieranego w tym czasie tlenu. Iloraz oddechowy wzrasta, gdy zwiększa się wykorzystanie węglo-
wodanów, 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 (VO2) i RQ. Przyp. red.
12 Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth
Ryc. 1. Wydatek energetycz-
ny, wysokość npm. oraz
prędkość biegu (zawodnik
nr 2).
Ryc. 2. Wydatek energetycz-
ny, wysokość npm. oraz na-
chylenie stoku na pierwszym
podbiegu.
.
p < 0,05) z pewnym opóz
nieniem tlenowego, zaś pobór tlenu (VO2) ma-
.
(ryc. 3). VO2 i współczynnik oddecho- lał z pewnym opóz
nieniem.
wy (RQ) wzrastały tak długo, jak dłu- Fizjologiczna odpowiedz
organizmu
go zawodnik podbiegał (stopień nachy- zawodnika nr 3 na podbiegu była inna
lenia > 0). Podczas zjazdu współczyn- (ryc. 4). Przy pierwszym podbiegu RQ
.
nik RQ rósł nadal w wyniku zadłużenia i VO2 były wyższe od notowanych podczas
Pomiar wydatku energetycznego u narciarzy-biegaczy w warunkach naturalnych 13
.
Ryc. 3. Zużycie tlenu (V O2),
równoważnik oddechowy
(RQ) oraz nachylenie stoku
(zawodnik nr 2).
.
Ryc. 4. Zużycie tlenu (V O2),
równoważnik oddechowy
(RQ) oraz nachylenie stoku
(zawodnik nr 4).
.
kolejnych  wspinaczek na podobne wy- z pewnym opóz
nieniem, a VO2 obniżało
sokości. Podczas zjazdu RQ wzrastało, się. Zmiany obu parametrów były różne.
. .
natomiast VO2 malało. VO2 w sposób is-
Dyskusja/wnioski
totny zależało od stopnia nachylenia sto-
ku (r = 0,45; p < 0,05). Na podbiegach, Przeprowadzone badania dowiodły,
u obydwu zawodników RQ wzrastało iż analiza topograficzna może być wyko-
14 Astrid Osterburg, Sarah Knuth, Alexander Krämer, Joachim Mester, Ralf Roth
rzystana jako metoda dodatkowa przy pozwala na wystarczające wyrównanie za-
określaniu wydatku energetycznego w wa- dłużenia tlenowego, nawet podczas zjaz-
runkach terenowych. Kombinacja tech- dów. Ostatnio stwierdzili to także Welde
nologii GPS i tradycyjnej diagnostyki i jego współpracownicy (9).
wytrzymałości, opartej na pomiarach Uzyskane wyniki wskazują, że zapre-
częstości tętna, stężenia mleczanów oraz zentowana metoda oceny zmian metabo-
wskaz
ników oddechowych, dostarcza lizmu w odniesieniu do profilu trasy bie-
bardziej szczegółowych informacji o me- gowej jest bardzo dobra. Dzięki uzyska-
tabolicznej odpowiedzi organizmu za- nym informacjom możliwy jest bardziej
wodnika na zmiany warunków tere- dokładny dobór obciążeń treningowych
nowych. Co więcej, dane zebrane za po- w sportach wytrzymałościowych, w któ-
średnictwem systemu GPS ułatwiają inter- rych następują częste zmiany wysokości.
pretację zmian wielkości parametrów fi-
Piśmiennictwo
zjologicznych w odniesieniu do wysoko-
.
1. Doyon K. et al.: Field testing of (V O2) peak
ści trasy i prędkości biegu na różnych
in cross-country skiers with portable breath-
odcinkach. Porównanie nachylenia stoku
.
z danymi odnoszÄ…cymi siÄ™ do RQ i VO2 by-breath system.  Canadian Journal of Ap-
plied Physiology 2001, 26, 1-11.
przynosi więcej szczegółów o metaboli-
2. Prampero Di P. E.:  International Journal
zmie i fizjologicznym koszcie wysiłku
of Sports Medicine 1986, 7, 55-72.
3. Hoffman M. D., Cliford P. S.:  Journal of
zawodnika na specyficznych odcinkach
Sports Science 1992, 10, 3-37.
trasy. Wskazują na to zwłaszcza wyniki
4. Mahood N. V. et al.: Physiological determi-
narciarza nr 2, u którego beztlenowa skła-
nants of cross-country ski racing perfor-
dowa wydatku energetycznego wzrasta
mance.  Medicine and Sciences in Sports
niemal ciÄ…gle, i na podbiegu i przy zjez
-
end Exercise 2001, 33: 1379-1384.
dzie. Tymczasem u zawodnika nr 3, na 5. McArdle W. D. et al.: Exercise physiology:
energy, nutrition and human performance.
poczÄ…tku podbiegu i w trakcie zjazdu,
1996.
utlenianie węglowodanów i tłuszczów
6. Millet G. P. et al.: Energy cost of different
zmieniało się tylko częściowo.
skating techniques in cross-country skiing.
Wartości mleczanów przy końcu bie-
 Journal of Sports Sciences 2003, 21: 3-11.
gu u wszystkich zawodników wskazują,
7. Mognoni P. et al.: Heart rate profiles and
iż zapotrzebowanie energetyczne wyraz
- energy cost of locomotion during cross-co-
untry skiing races.  European Journal of
nie przewyższa wartości, jakie może do-
Applied Physiology 2001, 85: 62-67.
starczyć metabolizm tlenowy; odnosi się
8. Norman R. W., Komi P. V.:  International
to zwłaszcza do zawodnika nr 1.
Journal of Sports Biomechanics 1987, 3:
Uzyskane przez nas wyniki potwier-
353-369.
dzają doniesienia innych autorów na te- 9. Welde B. et al.: Energy cost of free techni-
que and classical cross-country skiing at ra-
mat kosztu energetycznego i metabolizmu
cing speeds.  Medicine and Sciences in
w biegach narciarskich (4, 8, 9). Wzrost
Sports end Exercise 2003, 35 (5), 818-825.
RQ, zanotowany u dwóch zawodników
10. Wilmore J. H., Costill D. L.: Physiology
bezpośrednio po podbiegu sugeruje, że
of sport and exercise. Champaign 2000.
bieg narciarski z prędkością startową nie
Human Kinetics.