Скачиваний:
244
Добавлен:
25.04.2015
Размер:
2.33 Mб
Скачать

испарение пота при данных внешних условиях. При высокой влажности воздуха градиент влажности между кожей и воздухом (Рк-Ра) уменьшается и испарение пота замедляется. Когда давление водяных паров в окружающем воздухе превышает 40 мм рт. ст., испарение пота с поверхности кожи равно нулю. Поэтому даже при очень высокой температуре воздуха, но при относительно небольшой его влажности спортсмен не испытывает таких трудностей, как при низкой температуре воздуха и высокой влажности. Около 5% теплоотдачи при субмаксимальных аэробных нагрузках происходит за счет испарения воды с воздухоносных путей. При повышении влажности окружающего воздуха этот механизм теплоотдачи также ослабевает.

Таким образом, повышенная температура окружающей среды уменьшает температурный градиент между воздухом и кожей, а также между кожей и ядром тела, создавая затруднения для теплоотдачи. Эти затруднения тем больше, чем ближе внешняя температура к температуре кожи. Аналогичным образом повышенная влажность окружающего воздуха создает барьер для потери тепла путем испарения. Одновременное повышение температуры и влажности воздуха может приводить к чрезмерному повышению температуры тела при напряженной и продолжительной спортивной деятельности.

Физиологические механизмы усиления теплоотдачи в условиях повышенных температуры и влажности воздуха

ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

В условиях повышения температуры и влажности воздуха усиление теплоотдачи осуществляется двумя основными физиологическими механизмами: 1) усилением кожного кровотока, что увеличивает перенос тепла от ядра к поверхности тела и обеспечивает снабжение потовых желез водой, и 2) усилением потообразования.

Кожный кровоток и температура кожи

Кожный кровоток у взрослого человека при комфортных условиях внешней среды составляет в покое около 0,16 л/м /мин, во время работы - до 1 л/м2/мин, а при очень высокой внешней температуре может достигать 2,6 л/м2/мин. Это означает, что в очень жарких условиях до 20% сердечного выброса может направляться в кожную сосудистую сеть для предотвращения перегревания тела. В комфортных условиях при такой же работе эта доля сердечного выброса достигает лишь 5%. Мощность нагрузки практически не влияет на температуру кожи. Средняя температура кожи при работе на велоэргометре (в помещении) есть линейная функция внешней температуры (в пределах от 5 до 35°).

Температура кожи линейно связана с величиной кожного кровотока. Усиленный кровоток в коже повышает ее температуру, и если температура окружающей среды ниже, чем температура кожи, то повышаются потери тепла проведением с конвекцией и радиацией. Повышение, кожной температуры уменьшает также влияние внешней радиации на тело.

Движение воздуха усиливает отдачу тепла конвекцией и испарением. В результате средняя кожная температура снижается и, таким образом, увеличиваются температурные градиенты "ядрокожа" и "кожа - окружающая среда", что еще более облегчает Условия для теплопотерь конвекцией и радиацией. При высокой температуре воздуха его дополнительное движение делает рабочую гипертермию умеренной. Благодаря усиленной конвекции воз-Духа при езде на велосипеде средняя температура кожи значительно ниже, а теплоотдача выше, чем при беге.

 

Скорость потообразования и потоотделения зависит от целого ряда

 

факторов. Главными из них являются скорость, энергопродукции и

 

физические условия окружающей среды (температура и влажность

 

воздуха). Если одна и та же физическая нагрузка выполняется при

 

разных внешних температурах (не считая очень высоких и очень

Рис. 59. Связь

низких), внутренняя температура тела остается одинаковой, а скорость

потоотделения возрастает как линейная функция средней температуры

скорости

кожи (рис. 59). Наоборот, при постоянной внешней температуре

потоотделения

средняя температура кожи постоянна, а скорость потоотделения

(г/ч) со средней

линейно связана с внутренней температурой тела, которая, в свою

кожной

очередь, есть функция мощности нагрузки. Следовательно, чем больше

температурой: 1

мощность выполняемой работы, тем выше скорость потоотделения при

- разная

той же средней температуре кожи. Таким образом, скорость

мощность

потоотделения зависит как от температуры ядра тела, так и от

рабочей нагрузки

температуры его оболочки. Высокая влажность воздуха даже при

(от 90 до 235 Вт)

относительно невысокой его температуре затрудняет испарение пота:

при постоянной

усиливается потообразование без эффективного потоиспарения. В

внешней

условиях покоя при температуре воздуха 43° секреция пота

температуре

увеличивается более чем в 3 раза, если относительная влажность

(20°); 2 -

воздуха повышается с 30 до 84%. Во время нетяжелой работы

постоянная

повышение влажности воздуха с 30 до 57% почти удваивают скорость

мощность

потообразования.

 

рабочей нагрузка

 

 

 

(150 Вт) при

При интенсивной спортивной деятельности скорость

 

 

разной внешней

потоотделения очень большая. Например, во время

 

температуре (от

 

марафонского бега при небольшой относительной

 

5 до 30°); 3 -

 

влажности воздуха скорость потоотделения у

 

условия покоя

 

тренированного спортсмена достигает 20-25 мл/мин

 

при разной

 

(1200-1500 мл/ч). При прочих равных условиях

 

внешней

 

увеличение скорости движения воздуха ускоряет

 

температуре (от

Рис. 60. Связь

процесс потоиспарения (рис. 60). При повышенной

25 до 4°);

влажности воздуха в безветренную погоду испарение

между

пота замедляется, скорость потообразования падает, что приводит к

скоростью

дополнительному повышению температуры тела.

потоотделения И

 

 

температурой

По мере пребывания в жарких условиях происходит постепенное

тела

(эзофагальной)

снижение скорости ("утомление") потообразования. Это наблюдается

при двух разных

даже в тех случаях, когда потери воды с потом полностью возмещаются

скоростях

выпитой водой. Снижение скорости потообразования более выражено в

воздушного

условиях повышенной влажности воздуха, чем при жарком сухом

потока: 1 - 2,2

воздухе. Природа такого, "утомления" процесса потообразования пока

м/с; 2 - 0,1 м/с.

не. выяснена. Если у человека после повторного пребывания в сауне

Средняя кожная

(сухой жаркий воздух) происходит "утомление" потообразования, то

температура. -

мышечная работа еще способна вызвать у него достаточно интенсивное

около 34°

потоотделение. Высушивание кожи периодическим ее вытиранием или

за счет увеличения скорости движения воздуха ускоряет в этих условиях процесс потоотделения.

Следует отметить, что при одинаковых физических нагрузках и внешней температуре потоотделение у женщин меньше, чем у мужчин.

Водно-солевой баланс

Одним из самых тяжелых последствий усиленного потоотделения во время мышечной работы, выполняемой в условиях повышенных температуры и влажности воздуха, является нарушение водно-солевого баланса организма. Оно заключается в быстрой потере воды телом, т. е. в развитии острой дегидратации (обезвоживания), а также в изменении содержания в водных пространствах тела ряда электролитов (солей).

Дегидратация может быть вызвана разными причинами: пребыванием в условиях повышенной температуры внешней среды (термическая дегидратация), продолжительной и интенсивной мышечной работой (рабочая дегидратация) и комбинацией этих двух условий, т. е. интенсивной мышечной работой при повышенной температуре (терморабочая дегидратация). Разные формы дегидратации вызывают неодинаковые изменения в функциях разных тканей и систем организма.

При рабочей дегидратации особенно заметно снижение физической работоспособности. Значительная рабочая дегидратация развивается лишь при длительных (более 30 мин) и достаточно интенсивных упражнениях (субмаксимальной аэробной мощности), особенно если они выполняются в условиях повышенных температуры и влажности воздуха. При тяжелой, но кратковременной работе даже в условиях повышенных температуры и влажности воздуха .сколько-нибудь значительная дегидратация не успевает развиться.

Поддержание температуры тела в допустимых пределах для организма важнее, чем сохранение воды. При продолжительной тяжелой работе, сопровождающейся сильным потоотделением, может возникать большой дефицит воды в теле. Например, марафонцы могут терять во время соревнований в жарких условиях до 6 л воды с потом. Даже при некотором восполнении потерь воды приемом жидкостей на дистанции вес тела у марафонцев снижается в среднем на 5%, а в предельных случаях - на 8% с потерей 13-14% общего количества воды. Общие потери воды в резульг тате мышечной работы можно легко оценить, сравнив вес тела до и после работы (с учетом выпитой в этот промежуток воды).

 

Человек, потерявший большое количество воды, неустойчив к жаре,

 

его работоспособность снижается. Даже уменьшение веса тела на 1-2%

 

из-за потери воды снижает физическую работоспособность, особенно у

 

нетренированного человека. В условиях дегидратации организм хуже

 

регулирует температуру тела, так что при одинаковой нагрузке

 

температура тела у обезвоженных людей (потеря 3-4% веса тела) выше,

 

чем у нормально гидратированных (рис. 61). Чем выше степень

Рис. 61. Влияние

дегидратации, тем больше температура тела во время работы. При

дегидратации на

дегидратации с потерей 3% веса тела уменьшается активность потовых

ЧСС и

желез.

ректальную

Одним из наиболее важных отрицательных последствий дегидратации

температуру во

время 2-часовой

является уменьшение объема плазмы крови. При рабочей дегидратации

работы на

с потерей 4% веса тела объем плазмы уменьшается на 16-18%.

велоэргометре: 1

Соответственно уменьшается объем циркулирующей крови, что

- при

приводит к снижению венозного возврата и как следствие-к падению

дегидратации; 2 -

систолического объема. Для компенсации последнего повышается ЧСС

при нормальных

(см. рис. 61). Другим следствием уменьшения объема плазмы крови

условиях

является гемоконцент рация с повышением показателя гематокрита и

 

вязкости крови, что увеличивает нагрузку на сердце и может снижать

его производительность.

Одним из тяжелых последствий большой потери воды телом является уменьшение объема межклеточной (тканевой) и внутриклеточной жидкостей. В клетках с пониженным содержанием воды и измененным равновесием электролитов нарушается нормальная жизнедеятельность. Это, в частности, относится к скелетным и сердечной мышцам, сократительная способность которых в условиях дегидратации может значительно снижаться.

Физиологические механизмы, контролирующие поддержание нормального водносолевого баланса во всем теле и его водных пространствах, многообразны. Уменьшение содержания воды в плазме повышает в ней концентрацию электролитов и других веществ, что ведет к повышению осмотического давления плазмы. В процессе работы осмолярность плазмы крови непрерывно повышается также вследствие выхода в кровь низкомолекулярных метаболических продуктов и ионов калия из активных мышечных клеток. В результате часть жидкости перемещается из межклеточных (тканевых) пространств в сосуды, восполняя плазмопотери. Благодаря этому удается восстанавливать объем плазмы и поддерживать его на относительно постоянном уровне после периода снижения в начале работы. По мере развития термической дегидратации (в отличие от рабочей) объем плазмы непрерывно уменьшается.

При высокой внешней температуре в результате усиления кожного кровотока происходит интенсивная фильтрация жидкости из кожных капилляров во внесосудистые (тканевые) пространства кожи. Это ведет к интенсивному вымыванию белка, которого в этих пространствах относительно много, в лимфоток и оттуда в кровеносную систему. Переход белка в кровь увеличивает ее онкотиче-ское давление, что вызывает усиление адсорбции воды в кровеносные капилляры из межклеточных (внесосудистых) водных пространств, помогая таким образом поддерживать объем циркулирующей плазмы (крови). Вымывание белка из кожных тканевых пространств в кровь автоматически компенсирует усиленную потерю Воды плазмой крови, вызванную интенсивным потоиспарением.

Во время выполнения мышечной работы уменьшается почечный кровоток, причем тем больше, чем выше интенсивность работы (рис. 62) и в некоторых пределах чем выше температура и влажность воздуха. Параллельно, хотя и в меньшей степени, падает скорость фильтрации воды в почечных клубочках, т. е. снижается скорость образования мочи. Уменьшение почечного кровотока и скорости мочеобразования при работе в жарких условиях усиливает задержку воды почками (антидиурез). Одним из механизмов такой задержки является повышенное выделение из гипофиза антидиуретического гормона (АДГ) в ответ на снижение объема плазмы (дегидратацию) и увеличение ее осмолярности.

Важным дополнительным источником потоотделения во время мышечной работы служит вода, связанная с гликогеном - "эндогенная" вода, которая освобождается при расщеплении гликогена. С каждым граммом гликогена связано 2,7 г воды. Таким образом, гликогенолиз является не только источником энергии для сокращающихся мышц, но и дополнительным источником воды для работающего организма.

Главную роль в восполнении потерь воды в результате усиленного потоотделения при продолжительной напряженной мышечной работе (особенно в жарких условиях) играет прием жидкостей - питье воды

Рис. 62.

Уменьшение

скорости

почечного кровотока и скорости клубочковой фильтрации в почках с увеличением мощности кратковременной работы, выполняемой в Положении лежа (мощность работы выражена через ЧСС)