Оптимальная взаимосвязь дыхания и двигательных действий (локомоторно-респираторное сопряжение (ЛРС)) в упражнениях гиревого спорта является необходимым условием эффективного энергообеспечения и экономичности двигательных действий. Известно, что годы тренировок улучшают и оптимизируют способность поддерживать ЛРС в беге и в других циклических упражнениях. При тесном ЛРС снижаются метаболические затраты и облегчается дыхание [1]. Упражнение «толчок двух гирь по длинному циклу» (ДЦ) является наиболее сложным соревновательным упражнением в гиревом спорте, как по координации динамики движений кинематических звеньев, так и по координации дыхания и двигательных действий спортсмена-гиревика. Большинство опрошенных нами специалистов и спортсменов считают, что дыхание должно совершенствоваться «эволюционным» путем, по мере совершенствования техники упражнений. Довольно редко звучат высказывания, что «невозможно рассматривать совершенствование техники без связи с правильным дыханием. Умение объединять движения с дыханием – неотъемлемая часть техники» [2]. В настоящее время в области гиревого спорта ученых интересуют количественные показатели потребления кислорода (VO2) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) при интенсивных упражнениях с гирями в сравнении с такими же показателями в других видах спорта [3]. Например, обнаружено, что упражнения с гирями вызывают гораздо более высокую сердечно-легочную и метаболическую реакцию, чем бег на беговой дорожке, выполняемый с аналогичным уровнем VO2 [4]. Небольшое количество работ посвящено определению способов дыхания в упражнениях с гирями по видеоматериалам, где количество дыхательных циклов определяется по характерным для дыхания движениям груди, живота и лопаток [5]. В современном гиревом спорте актуальным является убеждение известного выдающегося гиревика СССР и России А.П. Малькова: «Для эффективной работы системы внешнего дыхания при поднимании гирь, спортсмен в каждом упражнении должен сохранять такую структуру движений, которая, с одной стороны, отвечала бы требованиям рациональной техники, а с другой – полностью обеспечивала бы газообмен в легких, не затрудняя дыхания» [6]. Однако в доступных источниках не отражены биомеханические закономерности и количественные показатели двигательных действий, которые могли бы быть причиной возникновения непроизвольных дыхательных циклов в спортивных упражнениях [7, 8]. Ранее нами была предпринята попытка определить закономерности ЛРС в упражнениях гиревого спорта «толчок» и «рывок» [9, 10].
Цель исследования – определение особенностей формирования непроизвольных дыхательных циклов в упражнении «толчок двух гирь по длинному циклу».
Материалы и методы исследования
В исследовании приняли участие гиревики I спортивного разряда (I сп. р., n = 4), мастера спорта России (МС, n = 6) и мастера спорта России международного класса (МСМК, n = 2). В работе исследовано локомоторно-респираторное сопряжение (ЛРС) на основе взаимосвязи показателей внешнего дыхания и двигательных действий. В качестве показателя внешнего дыхания регистрировалась скорость потока дыхательного воздуха (
(t), л/с) с помощью спирографа. Датчик спирографа закреплялся на шлеме. Синхронно с 
(t) регистрировались показатели двигательных действий: вертикальная составляющая реакции опоры (R(t)_верт, Н) на тензоплатформе, вертикальная составляющая ускорения туловища (a(t)_верт, м/с2) с помощью акселерометра, закрепленного на поясе и угол сгибания коленного сустава (α(t)_кс, град.) с помощью гониометра (рис. 1). Испытуемые выполняли упражнение ДЦ в течение одной минуты с гирями веса 12, 16 и 24 кг. Отдельные зубцы на графиках R(t)_верт и α(t)_кс (рис. 1, А, В) обозначены буквами латинского алфавита: a – исходное положение, b – полуприсед (начало), c – начало выталкивания из полуприседа, d – завершение выталкивания, d1 – подсед, e – вставание из подседа, e1 – начало фиксации, e2 – фиксация, f – начало опускания гирь на грудь, g – опускание гирь на грудь, h – амортизация гирь на груди, i – опускание гирь в замах («сброс»), j – амортизация гирь, k – завершение замаха, l – подрыв гирь вверх, m – «заброс» гирь на грудь, n – перехват дужек гирь, o – движение в исходное положение.
Рис. 1. Синхронные показатели двигательных действий в упражнении «толчок двух гирь по длинному циклу» у спортсмена МС П-ва: A – графики вертикальной составляющей реакции опоры (R(t)_верт, Н) и скорости потока дыхательного воздуха 
(t) («Поток, л/с»); В – график угла в коленном суставе (a(t)_кс, град.)
Положительные значения 
(t) («Поток») соответствуют фазе выдоха, а отрицательные – фазе вдоха (рис. 1, А, рис. 3, А, В, С). Уменьшение значений α(t)_кс соответствует сгибанию ног в коленных суставах (рис. 1, В). Схематично техника упражнения ДЦ в виде отдельных фаз двигательного действия представлена на рис. 2. Отдельные фазы движений здесь также обозначены буквами латинского алфавита в соответствии с буквенными обозначениями отдельных зубцов на графиках R(t)_верт и α(t)_кс (рис. 1, А и В).
Рис. 2. Схематическое представление основных фаз движения спортсмена-гиревика в соревновательном упражнении «толчок двух гирь по длинному циклу»
В упражнении ДЦ туловище и конечности человека совершают движения с различной частотой. Анализ частотных характеристик графиков 
(t), R(t)_верт и a(t)_верт проводился методом быстрого преобразования Фурье (БПФ). Выбор данного метода основан на предположении, что суммарный спектр частотных составляющих 
(t), R(t)_верт и a(t)_верт будет отражать частотную взаимосвязь этих показателей, и совпадение пиковых частот этих величин можно принимать в качестве критериев оценки эффективности дыхания в упражнении ДЦ.
Результаты исследования и их обсуждение
Было обнаружено, что области экстремума графиков R(t)_верт повторяются в графиках a(t)_верт независимо от уровня подготовленности гиревиков (рис. 1, рис. 3). R(t)_верт и a(t)_верт имеют разную размерность, а амплитуда показателей a(t)_верт зависит также и от угла наклона туловища. Поэтому амплитудные значения этих графиков мы не оценивали, а определяли точки максимума и минимума. Зубцы, находящиеся выше изолинии «a – e2 – a», характеризуются как точки максимума, а зубцы, находящиеся ниже изолинии «a – e2 – a», характеризуются как точки минимума. Таким образом, точками максимума являются: c, d1, e1, f, h, j, l, n (8 зубцов максимума), а точками минимума являются: b, d, e, g, i, k, m, o (8 зубцов минимума) (рис. 1, рис. 3). Так как измерения проводились синхронно, то временные параметры этих графиков в точности совпадают. Применение тензоплатформы ограничивалось лабораторными исследованиями вследствие ее стационарности (рис. 1). Поэтому непосредственно в условиях тренировочного процесса спортсменов-гиревиков применялся метод акселерометрии (рис. 3).
Рис. 3. Графики взаимосвязи вертикальной составляющей ускорения (a(t)_верт) и скорости потока дыхательного воздуха (Поток): А – МСМК Г-ев; В – МС Л-ов; С – гиревик I сп. р. К-ев
В статических позах, для восстановления и сброса напряжения мышц, спортсмен может произвольно выполнить необходимое количество дыхательных циклов (2–5 циклов). Однако в динамической части дыхание носит непроизвольный характер, определяемый характером изменения усилий. В динамической части упражнения ДЦ у спортсменов МСМК (n = 2; 100 %) и МС (n = 4; 67 %) обнаружено 8 дыхательных циклов. Критерием качества дыхания является факт совпадения зубцов максимума с выдохом, а зубцов минимума – со вдохом, который подтверждает наличие ЛРС у спортсменов-гиревиков (рис. 3А, 3В). У гиревиков I сп. р. обнаружено 3–4 дыхательных цикла без ЛРС (рис. 3, С). У некоторых гиревиков уровня МС (n = 2; 33 %) в динамической части упражнения наблюдается 6–7 дыхательных циклов. Например, спортсмен МС П-в (рис. 1, А) допускает асинхронность дыхания с движениями в фазе полуприседа и выталкивания (интервал «в–с») и перед опусканием гирь в точке «f».
Далее был проведен спектральный анализ графиков вертикальной составляющей реакции опоры R(t)_верт и ускорения движения туловища a(t)_верт, а также скорости потока дыхательного воздуха 
(t) (рис. 4 А, В, С).
Рис. 4. Графики спектрального анализа методом БПФ ускорения a(t)_верт и потока дыхательного воздуха: А – МСМК Г-ев; В – МС Л-ов; С – гиревик I сп. р. К-ев
Результаты анализа методом БПФ показали совпадение пиковых частот 
(t) и a(t)_верт у МСМК (n = 2; 100 %) и МС (n = 4; 67 %) (рис. 4, А). Совпадение пиковых частот вертикальной составляющей реакции опоры R(t)_верт (рис. 1), ускорения туловища a(t)_верт (рис. 2) с диапазонами пиковых частот потока дыхательного воздуха 
(t) на оси абсцисс свидетельствует о наличии тесного ЛРС у испытуемых.
Для того чтобы перевести пиковую частоту a(t)_верт, измеряемую в Гц, в значение количества движения в минуту, необходимо выполнить преобразование. Например, на рис. 4, А, пиковые значения частоты «Потока» и a(t)_верт примерно равны 1,5 Гц*60 с = 90 1/мин Следовательно, если у МСМК на графике a(t)_верт 8 областей экстремума, то путем деления находим 90:8 = 11,25. Полученный результат показывает темп подъемов гирь, равный примерно 11 подъемам за одну минуту. Значение 90 1/мин также указывает на частоту дыхания испытуемого в упражнении ДЦ, равный 90 дыхательным циклам за одну минуту.
Разность пиковых частот «Потока» и a(t)_верт у МС (n = 2; 33 %), на наш взгляд, зависит от уровня подготовленности спортсменов-гиревиков в данном упражнении (рис. 4, В).
Нами выдвигается предположение, что качество дыхания, определяемое как сближение диапазонов частот 
(t) с диапазонами частот R(t)_верт и a(t)_верт на оси абсцисс, возрастает по мере повышения подготовленности в соревновательный период и снижается в переходном и в подготовительном этапах спортивной подготовки. Также предполагается, что это зависит от степени эффективности и экономичности двигательных действий в упражнении ДЦ.
Пример отсутствия ЛРС проведен на рис. 4, С. Пиковая частота в диапазоне 0,38–0,46 Гц указывает на то, что спортсмен дышит глубоко и медленно. Частота дыхания колеблется в диапазоне от 22 ± 0,8 1/мин до 27 ± 0,6 1/мин при частотной составляющей a(t)_верт 1,5 Гц*60 с = 90 1/мин. Таким образом, спортсмен I сп. р. при высоком темпе подъемов гирь 11 раз в минуту дышит примерно, с такой частотой дыхания, как в покое, но с большими значениями дыхательного объема. Но такое дыхание может привести к быстрому утомлению дыхательных мышц и к гипервентиляции.
Заключение
Области экстремума графиков вертикальной составляющей реакции опоры R(t)_верт повторяются в графиках вертикальной составляющей ускорения туловища a(t)_верт независимо от уровня подготовленности гиревиков, что позволяет использование мобильного акселерометра вместо стационарной тензоплатформы.
Критерием качества дыхания является факт совпадения зубцов максимума R(t)_верт и a(t)_верт с выдохом, а зубцов минимума – со вдохом, который подтверждает наличие ЛРС у спортсменов-гиревиков.
Совпадение пиковых частот вертикальной составляющей реакции опоры, вертикальной составляющей ускорения туловища и потока дыхательного воздуха показал, что у спортсменов-гиревиков высокой квалификации имеется тесное локомоторно-респираторное сопряжение дыхательных движений с проявляемыми усилиями в упражнении ДЦ.
Разность пиковых частот 
(t) и a(t)_верт у МС (n = 2; 33 %) и отсутствие ЛРС у спортсменов I сп. р. (n = 4, 100 %) зависит от уровня подготовленности в данном упражнении.
Количество непроизвольных дыхательных циклов в упражнении ДЦ связано с характером изменения R(t)_верт и a(t)_верт и оптимально равняется 8, не считая 2–3 дыхательных циклов в статических позах, в закономерном сопряжении с усилиями.