Тепловая нагрузка при выполнении работы в условиях жары обусловливается интенсивностью работы, температурой окружающей среды и потенциалом испарения. Существенное влияние на величину тепловой нагрузки оказывают также скорость движения воздуха и тепловая радиация. Величина тепловой нагрузки может быть охарактеризована повышением внутренней температуры, средней температуры кожи, реакциями со стороны кислородтранспортной системы и т. д. Существует также такое понятие, как тепловое истощение (Nadel, 1990), степень которого характеризуется глубиной утомления, возникающего при работе в условиях жары. Тепловое истощение может быть обусловлено чрезмерным перегреванием организма, его дегидратацией или одновременным воздействием двух этих факторов.
Можно говорить о том, что устойчивость к условиям жары в значительной мере зависит от условий окружающей среды и образа жизни индивида в течение жизни. Например, установлено, что количество активных потовых желез предопределяется в раннем детском возрасте: чем больше в этом возрасте человек подвергался тепловым воздействиям, тем больше у него будет количество активных потовых желез (Карлыев, 1986). Частое нахождение и тренировка в условиях высокой температуры, использование суховоздушной и парной бань, климатических камер, равно как и большой объем работы, вызывающей интенсивное потоотделение, относятся к важным факторам повышения теплоустойчивости организма человека.
Интенсивная работа в условиях жары связана с накоплением в организме тепла как за счет интенсификации метаболизма, так и за счет воздействия высокой внешней температуры, а также ряда других факторов (рис. 6.1).
При этом уровень температуры во многом определяется интенсивностью мышечной работы. В случае, когда температура окружающей среды достигает температуры тела, потери тепла путем конвекции и излучения уже не происходит. Дальнейшее повышение температуры окружающей среды меняет направление конвекции и излучения на противоположное, что способствует получению организмом дополнительного тепла.
При действии на организм высокой температуры происходит перераспределение кровотока — увеличение кожного кровотока и его снижение во внутренних органах. Увеличение кожного кровотока значительно повышает теплопроводность кожи. Объем кожного кровотока под действием внешних температур может возрастать в 6—7 раз и достигать 2,0— 2,5 л-м2.мин~1 при температуре 40—50 °С (De Vries, Housh, 1994). Столь резкое увеличение кожного кровотока требует значительного увеличения объема циркулирующей крови с тем, чтобы сохранить нормальный уровень артериального давления. Увеличение кожного кровотока в условиях покоя и, особенно, при физической нагрузке приводит к существенному снижению кровотока во внутренних органах. Например, выполнение физической работы при температуре, превышающей 40 °С, может приводить к снижению кровотока в почках на 40—50 %, в печени — на 40 % (Rowell et al., 1971; Карлыев, 1986).
Перераспределение кровотока означает и перераспределение доставки кислорода: резко возрастает количество кислорода, поступающего в кожу, характеризующуюся низким уровнем обменных процессов, и уменьшается к внутренним органам — с высоким уровнем обменных процессов. Скорость обменных процессов в печени и почках соответственно в 4 и 10 раз выше, чем в коже, и доля только печени в основном обмене превышает долю кожи в 1,4 раза.
Снижение скорости потребления кислорода при воздействии высокой температуры стимулирует в печени активизацию гликолиза, разобщение процессов окисления и фосфорилирования, что резко снижает экономичность биохимических реакций. Интенсивная работа в условиях высокой температуры резко повышает скорость процесса дыхания в митохондриях скелетных мышц, возрастание скорости потребления кислорода, усиливает распад макроэргов. Таким образом, происходит смещение энергообразования в сторону неэкономичных процессов, что связано со значительным возрастанием теплопродукции (Карлыев, 1986), и развивается стресс-реакция, способствующая дополнительному увеличению теплопродукции.
Повышение температуры и влажности воздуха относительно комфортного уровня (табл. 6.1)
связано со снижением предельного уровня потребления кислорода, при котором у человека сохраняется устойчивая температура тела. Работа в очень жарких температурных условиях без повышения температуры тела требует резкого снижения ее интенсивности, что выражается в снижении уровня потребления кислорода по сравнению с комфортными условиями.
При работе в условиях жаркой погоды потери тепла обеспечиваются в основном путем испарения пота. Значительное увеличение кровотока в коже и подкожных тканях способствует передаче тепла к поверхности испарения. Вполне естественно, что это приводит к уменьшению венозного оттока и снижению систолического объема крови, поэтому для сохранения оптимальной внутренней температуры необходимо повышение ЧСС, чтобы сохранить величину сердечного выброса (Robergs, Roberts, 2002), Таким об разом, даже в условиях сухого воздуха высокая температура окружающе среды связана с увеличением нагрузки на сердечно-сосудистую систему.
Выполнение работы в условиях высоких температур приводит к ре кому снижению экономичности работы. Нагрузка в условиях жары связана с повышенным расходованием мышечного гликогена и накоплением лактата. Это, естественно, приводит к более раннему развитию утомление снижению интенсивности и продолжительности работы.
Строение тела, соотношение мышечной и жировой тканей в значительной степени определяют способность организма к переносимости высоких и низких температур. Люди с эктоморфным типом телосложения худые, с длинными тонкими конечностями, незначительной жировой прослойкой — лучше рассеивают тепло и легче переносят жару. В тоже время они очень восприимчивы к холоду. Лица с эндоморфным типом телосложения, отличающиеся значительным количеством жировой ткани, обладают лучшей способностью переносить холод, однако очень подержаны воздействию жары (Haymes, 1984).
Способность переносить жару связана с возрастом и полом спортсменов. Особенно тяжело переносят нагрузки в жару дети (Haymes, 1984), что, в первую очередь, определяется неустойчивой несформированной сердечно-сосудистой системы.
У детей, по сравнению со взрослыми, резко снижается возможность к функциональной деятельности в условиях высоких температур. Обусловлено это следующим:
• более высоким соотношением площади поверхности тела к его массе, вследствие чего увеличивается теплообмен на единицу массы тела и окружающей среды;
• более высоким выделением тепла на единицу массы тела во время физической работы;
• меньшим ударным объемом крови, более низким уровнем метаболизма во время выполнения физических нагрузок, что ограничивает проводимость тепла к периферии;
• более низкой интенсивностью потоотделения, что ограничивает потери тепла путем испарения (Прасад, 2003).
Установлено, что женщины лучше переносят жаркую влажную погоду, а мужчины — сухую. Обусловлено это тем, что у женщин более высокое отношение поверхности тела к его массе, что дает преимущество в условиях повышенной влажности и является слабым местом при сухом воздухе (Shapiro et al., 1980). Производство тепла в основном зависит от массы тела, а его рассеивание связано с площадью поверхности кожи. В условиях сухого жаркого климата высокое отношение поверхности тела его массе является недостатком, так как позволяет получить больше тепла путем конвекции и излучения (De Vries, Housh, 1994).
Повышение теплопродукции в условиях жары приводит к увеличению скорости потоотделения и развитию дегидратации (обезвоживания) организма (рис. 6.2). В теплую и жаркую погоду интенсивность потоотделения может достигать 1,5—2,5 л-ч-1 (Hughson, 1980; Hiller, 1989), а максимальная дневная интенсивность потоотделения может превышать 10 л (Уилмор, Костилл, 2001). Естественно, что это приводит к снижению общего объема циркулирующей крови, повышению ее вязкости, уменьшению сердечного выброса. Уменьшение объема крови лишь на З % приводит к снижению работоспособности и ухудшению самочувствия спортсменов, появлению таких симптомов, как головная боль, апатия, чрезмерное потоотделение или его прекращение. В свою очередь, развитие дегидратации приводит к прогрессирующему повышению температуры тела (рис. 6.3) и увеличению нагрузки на функциональные системы организма, что достаточно наглядно проявляется, например, в реакции ЧСС и ректальной температуры на дегидратацию (рис. 6.4).
Одним из наиболее важных отрицательных последствий дегидратации является уменьшение объема плазмы крови. Параллельно с увеличением ЧСС уменьшаются сердечный выброс, систолический объем, продолжительность работы до наступления явного утомления (рис. 6.5). При рабочей дегидратации с потерей 4 % массы тела объем плазмы уменьшается на 16—18 %. Соответственно уменьшаются объем циркулирующей крови и систолический объем, наблюдается гемоконцентрация с повышением показателя гематокрита и вязкости крови, что увеличивает нагрузку на сердце и может снижать его производительность. Ухудшается кровоснабжение работающих мышц из-за увеличения доли сердечного выброса, направляемого в сосуды кожи для усиления теплоотдачи. Следствием дегидратации является также уменьшение объема внеклеточной и внутриклеточной жидкостей. В клетках с пониженным содержанием воды и измененным равновесием электролитов нарушается нормальная жизнедеятельность. Если не снизить нагрузку или не восполнить запасы жидкости в организме, продолжение работы может привести к потере сознания (Hughson, 1980; Robergs, Roberts, 2002).
Когда выраженная дегидратация затрудняет процесс потоотделения, тогда обычно развивается следующая реакция — сужение кожных сосудов, что приводит к перераспределению кровоснабжения в сторону головного мозга, почек и других важнейших органов. Поэтому в условиях гипертермии у спортсменов холодные и бледные конечности. Эта реакция в случае продолжения работы приводит к быстрому повышению внутренней температуры (Колб, 2003).
Значительная потеря жидкости в организме чревата тяжелыми функциональными нарушениями. Человек может без угрозы для жизни голодать, теряя свыше 90 % жира, более 50 % клеточного белка. В то же время потеря только 10 % воды приводит к серьезным изменениям в организме, в том числе и опасным для жизни. Следует обратить внимание на тот факт, что высокий уровень дегидратации организма, при котором потеря воды достигает 8—10 %, не оказывает существенного сдерживающего влияния на потоотделение. Таким образом, потеря жидкости интенсивно продолжается, несмотря на критический уровень дегидратации организма. Единственным реальным выходом из этого положения является потребление воды в объеме, соответствующем реальным потерям жидкости.
Особенно сложная для организма спортсмена ситуация складывается в случаях, когда дегидратация организма протекает одновременно с избыточным производством тепла, потерями электролитов, ферментов и гипогликемией. При длительных нагрузках (до 3—4 ч) концентрация натрия может снизиться до 112 ммоль-л-1 (при норме около 140 ммоль-л-1), что является результатом потери натрия с потом. Все эти факторы, особенно потеря натрия и гипогликемия, нарушают функцию центральной нервной системы (Nelsonet al., 1986; Robertson, 1988).
Возникают и другие реакции системы кровообращения (рис. 6.6), в совокупности приводящие к ухудшению кровоснабжения работающих мышц, накоплению лактата и, как следствие, к снижению работоспособности. Отрицательное влияние жары усугубляется ухудшением почечного кровотока и недостаточным кровоснабжением внутренних органов, прежде всего, печени и почек. Увеличение ЧСС как реакции компенсации влияния дегидратации организма оказывается явно недостаточным.
В условиях жаркой влажной погоды процесс испарения нарушается вследствие повышения концентрации влаги в атмосфере, следовательно, рассеивание метаболического тепла затрудняется, температура тела повышается, нагрузка на системы дыхания и кровообращения возрастает, восстановительные процессы замедляются (рис. 6.7). Даже очень высокую температуру воздуха в случае относительно небольшой его влажности спортсмен переносит намного лучше, чем низкую температуру и высокую влажность воздуха.
Национальная служба прогноза погоды США в рекомендациях, подготовленных для участников Игр Олимпиады в Атланте, особое внимание обращала на опасность суммарного воздействия на организм спортсмена высокой температуры и высокой влажности воздуха. Этой службой рекомендован способ определения «температуры жары», которая при высокой влажности оказывается значительно выше реальной температуры воздух, (рис. 6.8).
Чтобы определить «температуру жары», необходимо найти в таблице показатели текущей температуры и относительной влажности. Цифры в прямоугольнике, расположенном в месте пересечения обоих показателей, соответствуют «температуре жары», т. е. в зоне повышенного риска в отношении функциональных нарушений и тепловых травм.
Комментариев нет:
Отправить комментарий