Влияние условий высокогорья на работоспособность альпинистов

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА, МОЛОДЕЖИ И ТУРИЗМА

Реферат

по физиологии спорта

Тема: Влияние условий высокогорья на работоспособность альпинистов

Выполнила

Студентка 2 группы

4 курса ИЗДО

Федянина И.В.

Москва

2011



Содержание

1. Физиологическая классификация высотных уровней

2. Влияние высокогорья на организм и работоспособность спортсмена

Литература



1. Физиологическая классификация высотных уровней

Высотные уровни подвергались систематизации различными исследователями. В научной литературе встречается несколько классификаций горных уровней. В спортивной практике, как правило, используются следующие высокогорные уровни: низкогорье 700-1200 м; среднегорье - 1300-2500 м; высокогорье - свыше 2500 м над уровнем моря. По итогам исследований в рамках международной биологической программы (1964-1974 ) границей высокогорья предложено было считать уровень 2500 м

На основании физиологических критериев АД. Бернштейн (1967) различает:

1. Низкогорье - до 750-1000 м. В указанных пределах отсутствует отрицательное влияние недостатка кислорода как в покое, так и при выполнении физической работы.

2. Среднегорье - от 1000 до 2500-3000 м. В покое и при умеренной деятельности в организме человека не наступает существенных изменений. Тяжелая физическая работа сопровождается различной степенью выраженности кислородного голодания.

3. Высокогорье - от 2500-3000 м и выше. Уже их покоя у здорового человека имеется комплекс функциональных изменений, свойственный сраженной кислородной недостаточности.

При переезде в горную местность на человека влияет смена часовых поясов и привычного социального окружения.

Часть из факторов высокогорья и особенно среднегорья благоприятно влияет на организм спортсмена, но некоторые из них носят повреждающий характер. высокогорье работоспособность альпинист

В различных горных районах возникновение горной болезни зафиксировано на разных уровнях. И тяжесть болезни не всегда пропорциональна набору высоты. Так, высота в 3000 м на Кавказе физиологически ощущается равной 4200 м в Гималаях. Среднегорье Альп (1200-2000 м) равноценно высокогорью Анд (3500 м). Горная болезнь поражает в Антарктиде с 2000 м, в Альпах и на Кавказе - на уровне 2500-3200 м, на Памире и Тянь-Шане - с 500-4000 м, в Альпах - с 3800 м, в Гималаях - с 4800 м.

Ответная реакция организма спортсмена во многом обусловлена географическим расположением высокогорного района, а не только его абсолютной высотой над уровнем моря. Поэтому, учитывая ответную реакцию организма на весь комплекс географических и климатических факторов, на наш взгляд, высокогорные уровни выглядят так, как это показано на рис. 2.

Максимальная высота, которую человек выдерживал в горах без использования искусственного кислорода, - это пребывание альпинистов на высшей точке планеты Эвересте (8848 м). Из российских альпинистов на Эверест без кислорода поднялись всего несколько человек, среди них Владимир Балыбердин (1982 г.) и Александр Фойгт (2001 г.). Общая статистика восхождений на Эверест свидетельствует (более 2000 восходителей и всего 200 без кислорода), что именно восхождение без кислорода является наиболее сложным достижением в высотном альпинизме. Восхождение с использованием искусственного кислорода способно понизить физиологический высотный уровень 8848 м до уровня 5500-7000 м, в зависимости от интенсивности использования кислорода.

Исследования физиологов , проведенные в барокамере, показали, что на высотах более 9000 м (барометрическое давление 225 мм рт. ст.) возможна газовая эмболия пузырьками газа (преимущественно азота), выходящими из тканей в результате понижения растворимости газов при понижении давления. Пузырьки газа проникают в капилляры и разносятся кровью по организму, вызывая эмболию сосудов. Особенно опасна эмболия коронарных и мозговых сосудов.

Анализ работы альпинистов в высокогорье и статистики аварий в высоких горах позволяет выделить еще две супервысотные зоны:

1. Зона «невосстановления», в которой организм спортсмена не восстанавливается даже во время отдыха, и простое пребывание на этой высоте является большой нагрузкой на организм. Для Гималаев эта высота начинается ориентировочно с 6000 м, для Памира - с 5500 м, для Кавказа - с 5000 м.

2. Зона «смерти» - так эту высоту называют сами альпинисты. Пребывание в этой зоне в течение продолжительного времени без использования кислорода приводит к гибели. Длительность времени, отведенного на «жизнь» на этой высоте, у каждого спортсмена индивидуальна, в зависимости от уровня тренированности и во многом от врожденных физиологических особенностей организма. В Гималаях эта зона начинается с высот выше 8000 м, в горах Памира и Тянь-Шаня, при определенных погодных условиях, - с высоты 7300-7400 м.

Естественно, такая классификация касается только «чистых» восхождений, без использования кислорода. Для каждой горной системы высоты этих зон различны (см. рис. 1 и 2).

2. Влияние высокогорья на организм и работоспособность спортсмена

В условиях высокогорья на организм человека действует ряд экстремальных факторов.

Факторы, связанные с абсолютной высотой:

1. Пониженное барометрическое атмосферное давление.

2. Пониженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе и связанные с ним гипоксия и гипокапния.

3. Повышенная солнечная радиация.

4. Пониженная влажность (сухость) вдыхаемого воздуха.

5. Наличие зоны объективно опасной для жизни спортсмена - "зоны смерти" выше 8000 м (при совершении восхождения без использования искусственного кислорода).

Факторы, связанные с климатом и погодой:

1. Резкие суточные перепады температур (до 50?С).

2. Низкие абсолютные температуры воздуха (зимой, на высотах выше 5000 м, до -70?С).

3. Сильные (штормовые) ветры до 130 м/сек.

4. Резкая смена погоды.

5. Обильные осадки.

6. Опасность прямого поражения молнией.

7. Шаровые молнии.

8. Воздействие статического электрического поля во время грозы.

9. Повышенная ионизация воздуха.

Следует отметить, что все факторы высокогорной среды носят интегральный характер, то есть каждый из них воздействует на организм не по отдельности, а в комплексе, во взаимовлиянии. При этом интегральный эффект высокогорья усложняется влиянием большой мышечной нагрузки, которую выполняют спортсмены во время совершения восхождения.

Основным фактором, влияющим на функциональные возможности организма в условиях высоты, является гипоксия, т. е. снижение напряжения кислорода, что вызывает появление гипоксемии -- снижения насыщения крови кислородом.

Таблица. Общее барометрическое давление, напряжение O₂ в альвеолярном воздухе и артериальной крови и процент HBO₂ в артериальной крови.

Показатели	Высота, м
	100	2000	4300	7000	9000
Барометрическое давление Альвеолярное pO2 Артериальное pO2 HBO2 в артериальной крови (%)	750 103 95 96	600 76 70 94	450 54 50 87	300 30 28 60	225 26 24 50

Понижение напряжения парциального давления кислорода в крови уменьшает градиент давления кислорода между капиллярной кровью и тканями, в результате чего ухудшается переход кислорода в ткани, снижается скорость окислительных процессов.

В высокогорье создаются весьма сложные условия для жизнедеятельности организма. При восхождении на большие высоты парциальное давление кислорода уменьшается до величин, при которых резко снижается насыщение крови кислородом. Чтобы сохранить в этих условиях достаточное снабжение тканей кислородом, организм мобилизует на «борьбу за кислород» физиологические реакции.

Основная реакция организма на влияние высоты заключается в усилении дыхания, увеличении минутного объема дыхания и в особенности альвеолярной вентиляции. Минутный объем дыхания возрастает пропорционально высоте. Под влиянием хеморецепторов синокаротидной зоны и аортальной, обладающих чувствительностью к снижению содержания кислорода в артериальной крови, возбуждается дыхательный центр; одновременно происходит усиление функций кровообращения.

В результате гипервентиляции напряжение кислорода в альвеолах падает в меньшей степени, чем это происходило бы при отсутствии усиленного дыхания. Но вследствие этого из легких в избыточном количестве удаляется углекислота, что затрудняет поддержание кислотно-щелочного равновесия и уменьшает степень утилизации кислорода из крови тканями.

Повышение функций сердечно-сосудистой системы характеризуется увеличением частоты сердечных сокращений, ускорением кровотока, снижением венозного давления, повышением артериального давления, способствующими улучшению кровоснабжения тканей.

Одной из особенностей кровообращения при пребывании на больших высотах является наличие легочной гипертензии (повышение кровяного давления в малом круге кровообращения), что затрудняет работу правого отдела сердца. При резком подъеме на значительную высоту может возникнуть отек легких. По мнению ряда исследователей, это происходит вследствие увеличения давления в малом круге кровообращения и повышенной проницаемости капилляров из-за недостаточного снабжения кислородом.

В результате гипоксии изменяется и деятельность различных анализаторов: снижается острота зрения и слуха, уменьшается поле зрения, ослабляются восприятие цветности и аккомодация, нарушается баланс мышц глаза, понижается тактильная чувствительность, повышается болевая чувствительность.

Нервная система человека весьма чувствительна к недостатку кислорода, в особенности кора больших полушарий. Снижение насыщения крови кислородом приводит к возникновению фазовых изменений электрической активности коры головного мозга; прежде всего обнаруживается активизация высокочастотных колебаний -- происходит начальное возбуждение корковых нейронов, затем доминируют медленные волны высокой амплитуды -- развивается процесс торможения и, наконец, происходит резкое угнетение биоэлектрической активности. Таким образом, на больших высотах нарушается баланс между возбуждением и торможением, снижается подвижность нервных процессов, страдает внутреннее торможение, особенно тонкие дифференцировки.

Гипоксия значительно влияет и на вегетативную нервную систему, нарушая нормальное равновесие между влияниями симпатического и парасимпатического отделов.

В результате столь значительных изменений функций организма, наблюдаемых в первые дни пребывания в высокогорье, существенно снижается умственная и физическая работоспособность человека.

Первые признаки недостаточной адаптации к высотной гипоксии проявляются в виде повышенной возбудимости нервной системы. Так, возникает первоначальная эйфория, выражающаяся, в частности, в ложном ощущении повышенных возможностей организма. Могут быть эмоциональные расстройства. Через некоторое время состояние первоначального возбуждения переходит в депрессию, которая сопровождается опасными приступами раздражительности, сонливостью. Ранними признаками являются и нарушения координации произвольных движений, внимания.

При более выраженной высотной гипоксии наблюдается ряд расстройств физиологических функций, известных под названием «горной болезни». Её проявления разнообразны: одышка, приступы удушья, цианоз и бледность кожных и слизистых покровов, ощущение сердцебиения, пульсации сосудов, носовое кровотечение, головокружение, тошнота, рвота, нарушение сна. Выраженность этих симптомов зависит от степени тренированности, быстроты перемещений с одной высоты на другую, индивидуальных особенностей устойчивости к гипоксемии.

Проявление горной болезни при длительном пребывании на высоте уменьшается в результате акклиматизации. Под акклиматизацией к высокогорному климату понимают прежде всего приспособление, повышение стойкости организма к недостатку кислорода. Это происходит благодаря: 1) повышению доставки кислорода к тканям и 2) приспособлению тканей к существованию при пониженном содержании кислорода.

Адаптация к высокогорью характеризуется увеличением количества эритроцитов до 7--8 млн. в 1 мм³ крови, кислородной емкости крови -- с 19--20 до 23--25 %. Благодаря этому кровь может транспортировать больше кислорода. В мышцах становится больше миоглобина. Наблюдается также повышение васкуляризации тканей, активности окислительно-восстановительных ферментов, резистентности тканей к различным повреждающим воздействиям.

В акклиматизации большую роль играют центральная нервная система, симпато-адреналовая система и адаптивные гормоны системы гипофиз -- кора надпочечников.

Процессу акклиматизации способствует предсезонная усиленная физическая подготовка, ступенчатый подъем на большие высоты с соответствующими мышечными нагрузками и рациональное питание. По мере акклиматизации работоспособность возрастает, но продолжает оставаться ниже исходного уровня, наблюдаемого на уровне моря. Подъемы свыше 7000 м сопровождаются резкими функциональными изменениями, особенно со стороны сердечной и дыхательной систем, и требуют от спортсмена максимального волевого напряжения. В этих условиях физическую работу значительно облегчает пользование кислородным прибором.

При длительной адаптации к высокогорью, наблюдаемой у местных жителей, отмечается снижение уровня вентиляции легких по отношению к первоначальным величинам, дыхание становится более глубоким, возрастает остаточный объем воздуха, что обусловливает менее выраженное снижение напряжения кислорода в альвеолах. Увеличивается минутный объем крови, умеренно снижается общее периферическое сопротивление артериальных сосудов, повышается уровень среднего артериального давления, венозного давления, уменьшается скорость движения крови. Количество эритроцитов в крови может возрастать до 6--7 млн. в 1 мм³. Со стороны кардиодинамики обнаруживается синдром регулируемой гиподинамии миокарда как показателя повышенного коэффициента полезного действия миокарда. Электрокардиографические данные указывают на развитие у коренных жителей высокогорья гипертрофии правого желудочка сердца.

Возвращаясь к теме оценки функционального состояния организма спортсмена в условиях высокогорья, необходимо отметить, что работоспособность альпинистов уменьшается с увеличением высоты подъема в горы. Для оценки степени изменения работоспособности был выполнен Гарвардский степ-тест на различных высотных уровнях. В табл. 1 представлены данные об изменении показателей работоспособности и функционировании сердечно-сосудистой системы у альпинистов в зависимости от набора высоты. Видно, что мощность статистически достоверно снижается с подъемом с высоты 2370 м до 3700 м. Причиной этого является снижение парциального давления кислорода в крови с 94 до 86% в состоянии покоя и с 88 до 78% после нагрузки. В то же время ЧСС оказалась одинаковой как после ступенчатого теста, так и в ходе процесса восстановления.

Таблица 1.

Показатель	2370 м	3700 м	t	Р
О2 до нагрузки (%)	94	86,8	7,34	0,001
САД до нагрузки	134,9	148,2	-4,16	0,001
ДАД до нагрузки	83,3	99,5	-10,08	0,001
ЧСС до нагрузки	60,5	71,5	-4,79	0,001
О2 после нагрузки (%)	88,5	78,5	8,79	0,001
САД после нагрузки	168,1	187,5	-2,89	0,006
ДАД после нагрузки	94,4	105,5	-1,50	0,08
ЧСС после нагрузки	150,8	150,5	0,14	0,44
ЧСС 1	87,7	88,6	-0,21	0,41
ЧСС 2	75,8	74,4	0,48	0,32
ЧСС 3	71,6	73,1	-0,64	0,25
02 после 3-й минуты (%)	92,3	87,8	2,13	0,027
САД после 3-й минуты	142,8	162,5	-4,94	0,001
ДАД после 3-й минуты	83,5	98,4	-6,67	0,001
Мощность (Вт)	193,1	167,1	7,40	0,001
Пульсовое давление покоя	0,85	0,68	7,3	0,001
Пульсовое давление после теста	0,49	0,54	-5,6	0,001

Механизм компенсации снижения парциального давления в крови связан с увеличением систолического артериального давления на 20 мм рт. ст. и увеличением ДАД на 11 мм рт. ст. Причем пульсовое давление после работы растет с ростом высоты. Это дает основание к предположению о росте ударного объема сердца. В ходе восстановления ЧСС статистически достоверно не изменяется на разных высотах, а потребность в кислороде удовлетворяется за счет роста пульсового давления.

В состоянии покоя компенсация происходит по другому механизму, поскольку наблюдается рост пульса и снижение пульсового давления с увеличением высоты.

Можно предположить, что потенциальные возможности сердца по изменению ударного объема являются лимитирующим фактором поддержания работоспособности с увеличением высоты подъема альпинистов.

Подводя итог исследования, можно сделать вывод, что работоспособность альпинистов поддерживается благодаря росту пульсового давления (ударного объема сердца). Резервные возможности по росту ударного объема сердца могут влиять на работоспособность альпинистов на больших высотах (5000 м и более).



Литература

1. «Физиология дыхания. Основы.», Д.Уэст, М.: Физкультура и спорт, 1988г.

2. Журнал «Теория и методика прикладных и экстремальных видов спорта», 2007 №1

3. Журнал «Физиология человека», 1997, №4

4. Айдаралие А.А. «Адаптация человека к экстремальным условиям: опыт прогнозирования», М.: Физкультура и спорт, 1988г.

5. Сборник трудов ученых РГУФКСиТ, 2010г.

Размещено на Allbest.ru