27.4. Физическая работоспособность в особых условиях окружающей среды

Влияние температуры и влажности воздуха на физическую работоспособность. Во время интенсивной и длительной физической работы теплопродукция в мышцах возрастает в 20-25 раз по сравне­нию с условиями покоя. Почти все тепло передается в кровь и пере­носится с нею в ядро тела, температура которого повышается до 39-40°С. При прочих равных условиях, чем выше температура окружа­ющего воздуха, тем больше поднимается температура тела при работе (рис.27.6). Снижение работоспособности при выполнении интенсивных физических нагрузок на фоне повышенных температуры и влажности

358

Рис.27.6. Изменения ректальной температуры во время бега с мощностью на уровне 65- 70% максимального потребления кислорода при различных температурах и влажности окружающего воздуха.

1. — температура — 31,0°, относительная влажность — 34%;

2. — температура — 28,0°, относительная влажность — 38%;

3. — температура — 16,0°, относительная влажность — 32%.

воздуха обусловлено перегреванием тела, дегидратацией организма иуменьшением кровоснабжения работающих мышц.

Во время интенсивной физической работы скорость потообразо-вания возрастает в десятки раз, достигая, например, во время ма­рафонского бега 20-25 мл/мин. Потери воды за время бега могут достигать 2,5-4,5 л. Самым тяжелым последствием усиленного по­тоотделения является дегидратация, характеризующаяся уменьшением содержания жидкости в организме и снижением концентрации электролитов в жидких средах.

Дегидратация во время мышечной работы приводит к существен­ному снижению физической работоспособности. Причинами этого являются: (1) снижение эффективности регуляции температуры тела вследствие ухудшения переноса тепла от ядра к оболочке и умень­шения активности потовых желез; (2) уменьшение объема плазмы крови, приводящее к снижению объема циркулирующей крови, ве­нозного возврата, систолического объема, а также к увеличению показателя гематокрита и вязкости крови; (3) уменьшение объема межклеточной и внутриклеточной жидкости, а также концентрации электролитов в них, приводящее к нарушению равновесия электро­литов, замедлению скорости протекания биохимических процессов и вследствие этого к нарушению функции как самих мышечных кле­ток, так и регуляторных механизмов, управляющих их работой.

Снижение физической работоспособности в условиях повышенной температуры и влажности воздуха является также следствием умень­шения притока крови к работающим мышцам. С целью предотвра­щения перегревания организма система терморегуляции, не имея

359

собственных исполнительных механизмов, использует другие системы и, в частности, кровообращение. Для усиления теплоотдачи с по­верхности кожи расходуется до 20-25% минутного объема кровооб­ращения. В результате, значительное количество крови (5-8 л/мин) не поступает к работающим мышцам. Это, в свою очередь, умень­шает доставку кислорода к мышечным клеткам и снижает их аэро­бную работоспособность.

Физическая работоспособность в условиях пониженного атмосферного давления (среднегорья). Находясь на высотах выше уровня моря, спортсмен вынужден выполнять интенсивные физи­ческие нагрузки в условиях пониженного атмосферного давления (г и по барии) и сниженного парциального давления кислорода (ги­поксии), то есть в условиях гипобарической гипоксии. С увеличением высоты, на которой находится человек, дефицит кис­лорода в атмосферном воздухе ведет к снижению парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, уменьшению его со­держания в артериальной крови и, как следствие, ухудшению снаб­жения тканей кислородом и снижению физической работоспособ­ности при максимальных и субмаксимальных нагрузках. Для спор­тивной практики наибольший интерес представляют физиологичес­кие эффекты среднегорья, на которых часто проводятся соревнова­ния.

При пониженном парциальном давлении кислорода у лиц, выпол­няющих субмаксимальные аэробные нагрузки без предварительной адаптации к высоте, происходят характерные изменения физиологи­ческих функций. Потребность в кислороде при выполнении одной и той же физической нагрузки на высоте 1500-2500 м остается такой же, как и на уровне моря. Поэтому, для того чтобы обеспечить работающий организм требуемым количеством кислорода, уменьше­ние его молекул в единице объема горного разреженного воздуха должно быть компенсировано соответствующим увеличением легоч­ной вентиляции. В этом и состоит основной физиологический ме­ханизм срочной адаптации организма к гипоксическим условиям. Поэтому, если в покое, на высоте среднегорья легочная вентиляция меняется незначительно, то при выполнении мышечной работы она всегда существенно больше, чем на равнине. У одного и того же человека при одинаковой мощности работы минутный объем дыха­ния тем больше, чем больше высота.

Пониженное насыщение крови кислородом на высоте при выпол­нении субмаксимальной аэробной работы компенсируется увеличе­нием минутного объема кровообращения, который возрастает за счет увеличения частоты сердечных сокращений при мало меняющемся систолическом объеме. Максимальные величины частоты сердечных сокращений, систолического объема и минутного объема кровообра­щения на высоте и на уровне моря одинаковы. Однако, при работе в гипоксических условиях предельные величины частоты сердечных сокращений и минутного объема кровообращения достигаются при меньших величинах нагрузки, чем на равнине.

360

Уменьшение содержания О₂ в артериальной крови у человека, находящегося в среднегорье, приводит к уменьшению максимального потребления кислорода. Зависимость последнего от высоты показана на рис.27.7. Существенное для спортивной практики снижение мак­симального потребления кислорода начинается с подъема на высоты более 1500 м. Далее оно уменьшается примерно на 1% при подъеме на каждые 100 м. Снижение максимального потребления кислорода является основной причиной уменьшения аэробной выносливости человека в условиях среднегорья.

Рис.27.7. Ориентировочная зависимость между высотой над

уровнем моря и величиной максимального потребления кислорода (МПК).

Сувеличением высоты, наряду со снижением барометрическогодавления, уменьшается плотность воздуха и, следовательно, его со­противление движущемуся телу. Поэтому, в скоростно-силовых уп­ражнения (спринтерский бег, прыжки, метания и др.) и силовых упражнениях, в отличие от упражнений на выносливость, спортив­ный результат в среднегорье может быть выше, чем на равнине.

В процессе адаптации к высоте {горной акклиматизации) умень­шается влияние сниженного парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе на организм человека и повышается его физи­ческая работоспособность. Минимальная продолжительность време­ни, необходимая для адаптации кислородтранспортной системы к условиям пониженного парциального давления О₂, зависит, прежде всего, от высоты, на которой находится спортсмен. Так, на высотах 2000-2500 м это время составляет не менее 8-10 дней, а на вы-

361

сотах 3600 м — 15-21 день. Продолжительность периода адаптации к условиям среднегорья уменьшается в результате выполнения пра­вильно подобранных по интенсивности и длительности физических нагрузок. В то же время при любой продолжительности пребывания на высоте никогда не достигается уровень физической работоспо­собности человека, характерный для него в условиях равнины.

Повышение работоспособности человека в процессе адаптации к сниженному парциональному давлению кислорода связано с активи­зацией механизмов транспорта кислорода к тканям тела и усилени­ем эффективности использования кислорода клетками для целей аэробного образования энергии. Достигается это увеличением легоч­ной вентиляции при выполнении одной и той же нагрузки; возрас­танием диффузионной способности легких; повышением кислород­ной емкости крови в результате увеличения числа эритроцитов и содержания гемоглобина; увеличением плотности капилляров в ске­летных мышцах; повышением концентрации миоглобина в мышцах; увеличением плотности митохондрий в клетках, а также содержания и активности окислительных ферментов в них. Клеточные структур­но-метаболические механизмы адаптации к сниженному содержанию кислорода в воздухе требуют значительно большего периода време­ни, чем физиологические механизмы. В результате всех этих адап­тивных изменений максимальное потребление кислорода постепенно возрастает и через 3-4 недели пребывания в среднегорье становится лишь на 10-20% меньше, чем на уровне моря. Даже постоянно проживающие в горах спортсмены обладают более низкими величи­нами максимального потребления кислорода на "своей"высоте, чем на равнине.

Таким образом, физическая работоспособность человека снижается по мере повышения высоты над уровнем моря и снижения парци­ального давления кислорода. В первую очередь это касается аэро­бной выносливости. Мышечная сила, максимальная аэробная мощ­ность и координация движений при выполнении физических упраж­нений спортсменами практически не меняются. Более того, из-за пониженной плотности воздуха спортивные результаты на спринтер­ских дистанциях, в прыжках, метаниях, могут быть даже выше, чем на уровне моря. Поскольку процессы восстановления физиологичес­ких функций после напряженной физической работы на высоте замедленны, с целью предотвращения развития переутомления в этих условиях реализация повторных нагрузок допустима лишь после более длительных, чем на равнине, периодов отдыха.