На підставі комплексного експериментального вивчення змін показників зовнішнього дихання, транспорту газів, тканинного газообміну, змін кисневих режимів організму і теоретичних досліджень на математичних моделях (Е.Г. Лябах, 1979) зроблений вивід про те, що в процесі спортивного тренування відбувається розвиток всіх ланок системи дихання. У спортсменів під час навантаження спостерігається поліпшення співвідношення між альвеолярною вентиляцією і МОД (B.C. Міщенко, 1985; М.М. Філіпів, 1982) [20, 42] між вентиляцією і кровотоком в м'язовій тканині — збільшується кількість капілярів на одиницю маси м'язів, зменшується відстань для дифузії кисню з капілярів в м'язові волокна, що покращує постачання м'язів киснем. В результаті підвищення активності дихальних ферментів в тканині зростає їх здатність утилізувати кисень при нижчій його напрузі в клітці і зменшується ступінь тканинної гіпоксії. Спеціальними дослідженнями, проведеними на велосипедистах (В.Д. Моногаров, 1986; B.C. Міщенко, 1990) [20], встановлено, що спортсмени високої кваліфікації виконують значно більший об'єм навантаження і досягають вищих МПК. МПК і максимальна працездатність у велосипедистів вищої кваліфікації (майстрів спорту міжнародного класу, заслужених майстрів спорту, олімпійських чемпіонів і чемпіонів світу) набагато перевищують вказані показники у спортсменів нижчої спортивної кваліфікації, у яких МПК коливалося в межах від 3,6 до 4,0 л· хв-1, складаючи в середньому (3,8±0,95) л· хв-1. У велосипедистів високої кваліфікації МПК в середньому складало (5,25±0,25) л· хв-1, у майстрів спорту міжнародного класу і заслужених майстрів спорту — від 6,3 до 6,9 л· хв-1.
Значно відрізнялася і максимальна потужність, що розвивається спортсменами різного ступеня тренованості. Вимушена відмова від роботи була відмічена у велосипедистів низької кваліфікації при навантаженні 1328 кгм· хв-1 (216 Вт). Спортсмени ж високої кваліфікації припиняли роботу після виконання навантаження 2310 кгм·хв-1 (378 Вт), а деякі з них припиняли роботу при навантаженні 2640 кгм· хв-1 (432 Вт) і 2970 кгм· хв-1 (486 Вт) [29, 30].
Істотні відмінності працездатності виявлені і при виконанні навантажень однакової інтенсивності. При виконанні навантаження великої інтенсивності велосипедисти низької кваліфікації не могли продовжувати роботу потужністю 990 кгм· хв-1 (162 Вт) більше 16—20 хвилин, тоді як велосипедисти високої кваліфікації виконували навантаження великої потужності (1980 кгм· хв-1, або 324 Вт) протягом 58—62 хвилин. Споживання кисню у відносно "стійкому" стані у велосипедистів обох груп дорівнювало 72—80 % максимального, перед вимушеною відмовою від роботи у спортсменів високої кваліфікації споживання кисню складало (95,0±0,88) % максимального, у велосипедистів менш тренованих — (92±0,76) % максимального [30, 31].
Початкуючі і висококваліфіковані спортсмени могли виконувати навантаження однакової максимальної тривалості лише тоді, коли інтенсивність навантаження була у менш тренованих осіб значно нижче: споживання кисню в "стійкому" стані у початкуючих спортсменів складало 57—59 % максимального, у високотренованих — 72—80 % максимального.
1.3.2 Опорно-руховий апарат і величина зусиль
Посадка велосипедиста забезпечує розподіл на опорно-руховий апарат зусиль м'язів нижніх і верхніх кінцівок, тулуби, що розвиваються під час педалювання. Це дозволяє велосипедистові по порівнянню, наприклад, з бігуном ефективніше реалізувати свої потенційні можливості в ході подолання дистанції.
Аналізуючи динамографическую структуру кроку легкоатлетичного бігу і обороту педалі велосипедистом встановлено, що у момент зіткнення ноги бігуна масою тіла 70 кг з опорою виникає зусилля 185—200 кг і таким чином опорно-руховий апарат бігуна під час пробега-ния марафонської дистанції, де спортсмен здійснює до 25000 кроків, випробовує критичне навантаження. Ноги велосипедистів не випробовують такого величезного навантаження, як у бігунів. Маса тіла гонщиків під час їзди на велосипеді відносно рівномірно розподіляється на кермо, сідло і педалі, а зусилля прикладаються в наступних крапках: грона рук, лікті, таз, стопи ніг [32].
У табл. 1.4 представлені узагальнені дані про величину горизонтальних і вертикальних зусиль на кермо, сідло і одну з педалей під час їзди на велосипеді [10, 11]. Швидкість пересування така, що величина споживання кисню рівна 80—85 % МПК, тобто така ж, як у бігуна в попередньому прикладі.
Таблиця 1.4. Величина зусиль велосипедиста на кермо, сідло і педаль під час їзди по шосе із швидкістю 43 км·ч-1, маса тіла гонщика 75 кг, темп обертання — 96 об·мин-1 (узагальнені дані Н.А. Льовенко, 1977; СВ. Ердакова і соавт., 1990)
| Напрям зусиль | Кермо | Сідло | Педаль |
| Вертикальне зусилля, кг | 45 | 30 | 40 |
| Горизонтальне зусилля, кг | 17 | 20 | 20 |
Вертикальна і горизонтальна зусилля стопи, що становлять, при педалюванні в 4—4,5 разу менші, ніж величина переднього поштовху при бігу. При збільшенні швидкості пересування, а також під час подолання підйомів зусилля гонщика, що прикладаються до педалей, збільшуються. На крутих спусках велосипедисти припиняють обертати педалі, продовжуючи пересуватися з величезною швидкістю, і таким чином, при щодо однакових витратах енергії і роботі сердечнососудистой і дыхательной систем у бігунів значно велике навантаження на руховий апарат, чим у велосипедистів. Важливе значення має і те, що під час їзди у гонщиків від 42 до 62 % часу обороту педалей м'яза нижніх кінцівок знаходяться в стані розслаблення (табл. 1.5).
Таблиця 1.5. Тривалість періоду розслаблення м'язів нижніх кінцівок у велосипедистів при педалюванні % (Н.А. Льовенко, 1977)
| М'язи | Темп педалювання, об·хв-1 | |
| 90 | 120 | |
| Пряма стегна — m. rectus femoris | 42,3 | 43,0 |
| Двоголова стегна — т. biceps femoris | 41,5 | 43,0 |
| Передня болынеберцовая — т. tibialis anterior | 35,3 | 48,8 |
| Внутрення широка — m. vastus media | 41,5 | 48,0 |
| Литкова — т. gastrocnemius | 50,7 | 50,0 |
| Камбаловідная — т. soles | 58,2 | 57,0 |
Результати біомеханічних і електроміографічних досліджень свідчать про те, що тренування приводить до тієї, що економізує м'язових зусиль. У велосипедистів вищої кваліфікації перед вимушеною відмовою від роботи зусилля при педалюванні збільшуються на (6,7±1,48) Н, але корисні зусилля зростають більшою мірою, чим що витрачаються, і складають (9,9±1,21) Н. В результаті цього співвідношення між корисними і загальними зусиллями, що витрачаються, перед вимушеною відмовою від роботи у велосипедистів високої кваліфікації практично не знижуються (В.К. Братковський, 1983).
Фізіологічною основою координації рухів велосипедиста і утворення рухового навику є система узгодженої взаємодії нервових центрів, що забезпечують раціональну послідовність процесів скорочення і розслаблення м'язових груп при фіксованій робочій позі.
У практиці спорту при виконанні багатьох динамічних вправ (їзда на велосипеді, біг на ковзанах, веслування і ін.) підтримка пози тіла протягом тривалого часу здійснюється за рахунок ізометрія скорочених м'язів. У змішаному режимі роботи саме ізометрія скорочені м'язи є найбільш утомливою ланкою, що обмежує працездатність спортсменів (Е.А. Городніченко, 1987).
Динаміка кровотоку при статичній напрузі залежить від потужності фізичного навантаження. Але погіршення кровотоку спостерігається не тільки при статичній напрузі м'язів, але і при динамічній роботі, що виконується в частому режимі. Н.А. Bareroft і А.С. Dornhorst (1949) [28] показали, що при натиску на педаль з ритмом 1 раз в 1 з, хоча кровотік і збільшується, проте із-за механічних утруднень, що створюються м'язами, що скорочуються, він понижений на 40 %. Після вправи кровотік різко зростає.
Статична напруга робить помітний вплив на функцію зовнішнього дихання і споживання кисню. Вони супроводжуються короткочасністю і частими затримками дихання, відсутністю постійного темпу і амплітуди. Свідоцтвом неадекватності дихання при статичній напрузі є послерабочее посилення легеневої вентиляції, частоти і глибини дихання.
Специфічність системи координації рухів велосипедиста виявляється в його здібності до тонкого і точного регулювання частоти педалювання, величини зусиль, що додаються, стійкості пози для підтримки необхідної швидкості.
1.3.3 Травматизм у велосипедному спорті
Інтенсифікація тренувальної і змагання діяльності і неухильне зростання результатів у всьому світі виявили і негативну сторону спортивної діяльності, який є травматизм у всіх його проявах від макро- до мікротравм опорно-рухового апарату. В більшості випадків саме травми завдають непоправного збитку здоров'ю спортсменів. Останнім часом вітчизняні і зарубіжні травматологи відзначають значне збільшення хронічних травм опорно-рухового апарату у велосипедистів і представників інших циклічних видів спорту, пов'язуючи ці факти з виконанням великого силового навантаження і недостатньою технічною і фізичною підготовленістю спортсменів. Тому боротьба із спортивним травматизмом стає особливо актуальною проблемою, для вирішення якої необхідний перегляд поглядів, що раніше були і укорінених, на ланки системи підготовки велосипедистів вищої кваліфікації, що становлять. При проходженні дистанції найбільшу напругу випробовують, природно, м'яза ніг, поперекового відділу хребетного стовпа і плечового поясу. По даним До. Biener і співавторів (1975), А.Г. Рубцова і Н.С. Рогачевськой (1978), пошкодження верхніх кінцівок у велоспорті складають 50 % всіх травм. Причому ці автори приводять випадки важких пошкоджень і основною їх причиною є погана організація місць змагань або тренувальних занять, коли виникає небезпека зіткнення гонщиків за несприятливих погодних умов.