Влияние нагрузки горного похода 2 категории сложности на физическое состояние студентов кафедры туризма

Атмосферный воздух имеет значительный вес, который определяет барометрическое давление (БД). На уровне моря оно составляет одну атмосферу (760 мм  рт.  ст.). Атмосферный воздух сжимается под действием собственного веса. Поэтому его давление и плотность, наибольшие на поверхности земли (на уровне моря) и уменьшается с высотой (9,6,30,28 ).

Химический состав атмосферного воздуха, практически одинаков на любой высоте вплоть до 20 000м:  79%  азота,  20, 95% кислорода, 0,04% СО2 и следы других газов. Поэтому по мере подъема на высоту пропорционально падению барометрического давления (БД) снижается парциальное давление (ПД) газов, составляющих атмосферный воздух. Соответственно уменьшается  число молекул всех газов в единице объема воздуха. Главное значение для человека имеет падение ПД кислорода  и связанным с этим уменьшением числа молекул кислорода (О2) во вдыхаемом воздухе, то есть гипоксические условия.

С увеличением высоты дефицит О2 в атмосферном воздухе вызывает снижение ПД О2 в альвеолярном воздухе, уменьшение содержания О2 в артериальной крови, и как следствие, ухудшение снабжения тканей кислородом. Поэтому пребывание в горах требует специальных физиологических приспособлений для поддержания адекватного снабжения организма кислородом.

На малых высотах (до 1000м) никаких явных осложнений не возникает и человек не испытывает каких- либо особых ощущений ни в условиях покоя, ни при мышечной работе. С увеличением высоты развиваются симптомы дискомфорта (“горная болезнь”). На любой высоте  они обычно тяжелее во время физической деятельности. На высоте 1500- 2000м большинство вновь прибывших с более низких высот людей обычно чувствуют влияние сниженного атмосферного давления только во время тяжелой физической работы. На высотах более 3000м возникают сильные затруднения даже в условиях покоя и неподготовленный человек не способен выполнять сколько- нибудь значимую физическую работу. (33,29,21)

Другим эффектом снижения плотности атмосферы на высоте является уменьшение внешнего сопротивления воздуха движущемуся телу. Поэтому при перемещении с той же скоростью внешняя работа на высоте меньше по сравнению с равными условиями, особенно это сказывается в спортивных упражнениях с большой скоростью передвижения.

Температура воздуха тем ниже, чем больше высота. При средней температуре 15 градусов на уровне моря она линейно уменьшается на 6,5 градусов с каждой 1000м. вплоть до высоты 11000м.

С подъемом в горы снижается так же относительная влажность воздуха. Поскольку в горах воздух более сухой, потери воды с выдыхаемым воздухом в этих условиях больше, чем на уровне моря. Если на большой высоте выполняется длительная работа, то большие потери воды могут вызвать явление гипогидрации (обезвоживание) и ощущение сухости во рту.

Солнечная и ультрафиолетовая радиация в горах более интенсивна, чем на равнине, что может вызвать дополнительные трудности для человека (ожоги, ослепление снегом).

Все перечисленные физические факторы высоты (пониженное барометрическое давление, снижение температуры и влажности, усиленная радиация) и прежде всего понижение парциального давления кислорода в атмосферном воздухе приводят к уменьшению физической работоспособности, что наблюдается с высоты более 1500м. При этом, чем больше высота, тем сильнее снижается физическая работоспособность. (28,30,21)

1.3.   Акклиматизация  к горным условиям.

В основе акклиматизации лежит такой процесс, как адаптация. Процесс адаптации реализуется всякий раз, когда в системе организм- среда возникают значимые изменения, и обеспечивает формирование нового гомеопатического состояния, которое позволяет достигать максимальной эффективности физиологических реакций (1,2,5,17).

Основными критериями адаптации человека к высокогорному климату и другим экстремальным условиям, связанным с недостатком кислорода, является следующее:

1.Стабилизация физиологических  реакций организма, ответственных  за доставку и обмен газов в тканях.

2.Максимальное потребление кислорода (МПК), являющейся постоянной, характеризующей завершенность адаптации и уровень окислительных процессов, идущих внутри клеток.

3.Устойчивый уровень активности  и взаимодействия функциональных  систем, достигнутый за счет оптимальной нейрогуморальной регуляции, адекватной среде обитания.

4.Чувствительность дыхательного  центра по отношению к углекислоте.

5.Восстановление полноценной физической  и умственной работоспособности.

6.Сохранение  достаточно  высокой  работоспособности  и общей резистентности  в ответ на действие  дополнительного  возмущающего фактора - переносимость  на фоне  адаптации  суперэкстремальных воздействий. Устойчивость  к временному  хронологическому  фактору. Установлена четкая зависимость  между срочными   сезонными  изменениями  высотной чувствительности, величинами  парциального давления  кислорода  и углекислого газа  в  альвеолярном  воздухе.

8.Состояние иммунореактивного  статуса организма, а именно: восприимчивость к инфекционным заболеваниям, специфическая высокогорная категория.

9.Резистентность  эритроцитов (33,17).

Адаптация  как  процесс  осуществляется  во времени,  и в ней  всегда  имеются  три основные  стадии или фазы:

1.) фаза  напряженного  гомеостатического  регулирования  начинается  с момента  появления  первичной  реакции  и заключается  в том, что  происходит  включение  какой - либо  программы гомеостатического  регулирования;

2) фаза первичной стабилизации - величина  отклонения,   ограничивается  каким  - либо  уровнем,  главным  образом за  счет   уменьшения  гипермобилизаци; т.е.  реализованная программа  становится  более  адекватной;

3) фаза  вторичной стабилизации  характеризуется восстановлением  ряда  показателей состояния к  исходным  значениям.

Время включения  реакции оптимизации  для  различных  физиологических структур разное,  поэтому  часто  наблюдается  ситуация,  когда   одни  физиологические системы еще  находятся   в первой фазе, а другие уже осуществили  реакцию  оптимизации (1,2,5)

  На  высоте 2000 м. (барометрическое  давление 600 мм рт ст) число молекул кислорода в единице объема воздуха уменьшается на 1/4. Вместе с тем потребность  организма  в кислороде  при  малых  энергетических   расходах остается   на  разных  высотах одинаковой. Поэтому чтобы  адекватно  обеспечить  снабжение   организма  кислородом, уменьшение количества молекул О2  должно  быть компенсировано соответствующим  увеличением  вдыхаемого  объема  воздуха. Поэтому  увеличивается  глубина и частота  дыхания. Необходимо  усилить  легочную вентиляцию  по сравнению с нормальными условиями  равнины. Ее усиление служит основным функциональным  механизмом  быстрого  приспособления  организма к гипоксическим  условиям  высоты. До  высоты 3000-3500 м. легочная вентиляция в условиях покоя  усиливается  крайне  незначительно. При  выполнении  мышечной  работы  легочная  вентиляция  тем сильнее,  чем  больше  высота.

Снижение барометрического давления ведет к уменьшению парциального давления кислорода во всех звеньях кислородтранспортной системы организма. Вместе с тем легочная вентиляция и др. физиологические механизмы (см. ниже) препятствуют снижению кислорода в крови и других тканях тела. Так на уровне моря парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе равно 150 мм. рт. ст., в альвеолярном воздухе и артериальной крови в условиях покоя около 100 мм. рт. ст., а в смешанной венозной крови- около 40 мм. рт. ст. На высоте 5000м парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе составляет примерно 70 мм. рт. ст., в артериальной крови и альвеолярном воздухе- около 40 мм. рт. ст., а в смешанной венозной крови- около 20 мм. рт. ст.  Таким образом с падением давления кислорода во вдыхаемом воздухе на 80 мм.рт. ст. (с 150 до 70 мм) связано уменьшение кислорода в смешанной венозной крови лишь на 20 мм. рт. ст. Вблизи митохондрий давление кислорода может быть равно 10 мм. рт. ст. на уровне моря и около 5 мм. рт. ст. на высоте 5000 м. Последнее давление еще достаточно для протекания окислительно ферментативных реакций в клетках тела. (1,2,5)

Вторичным эффектом высотной гипервентиляции является сдвиг реакции крови в щелочную сторону- повышение  рН (дыхательный алкалоз). Это оказывает тормозящие влияния на дыхательный центр.

Уровень легочной вентиляции на высоте следует рассматривать как физиологический компромисс между требованием адекватного снабжения организма кислородом в гипоксических условиях и необходимостью поддерживать кислотно- щелочное равновесие на нормальном уровне. Усиленная легочная вентиляция во время работы на высоте позволяет поддерживать более высокий уровень парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. Это облегчает диффузию кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров. Диффузионная способность легких на большой высоте сразу по прибытии не изменяется.

При выполнении мышечной работы в пониженном давлении увеличение концентрации молочной кислоты в мышцах и крови происходит при более низких нагрузках, чем на уровне моря. Поэтому при больших нагрузках на высоте содержание молочной кислоты выше, а  рН крови ниже. Таким образом, чем больше высота и чем интенсивнее нагрузка, тем значительнее падение напряжения и насыщение кислорода в артериальной крови во время мышечной работы  (33,21,9).

 Более низкое насыщение в  крови кислорода компенсируется  за счет увеличения сердечного выброса. Это увеличение обеспечивается за счет увеличения частоты сердечных сокращений, тогда как систолический объем при этом одинаков или даже несколько уменьшен по сравнению с нормальными условиями.

Показатели артериального кровяного давления заметно не отличаются от равнинных, хотя довольно часто на высоте наблюдается небольшое снижение диастолического давления. Это связано с уменьшением периферического сосудистого сопротивления.

Максимальная величина сердечного выброса, ЧСС и систолического объема одинаковы при предельных аэробных нагрузках, выполняемых на уровне моря и на высоте. Поэтому снижение МПК в гипоксических условиях обусловлено уменьшением содержания кислорода в артериальной крови. Максимальная ЧСС (и максимальный сердечный выброс) достигается при более низкой интенсивности работы, чем на уровне моря.

По мере подъема на высоту коронарный кровоток, снабжение и потребление кислорода миокардом в условиях покоя уменьшается.

Важным механизмом увеличения сердечного выброса при работе на высоте служит усиленная веноконструкция, благодаря которой увеличивается центральный объем крови, а следовательно и венозный возврат.

Помимо увеличения сердечного выброса, кислородтранспортные возможности организма повышаются за счет усиления рабочей гемоконцентрации, что приводит к увеличению содержания кислорода в артериальной крови при выполнении мышечной работы. (33,21)

Таким образом, сниженное давление кислорода во вдыхаемом воздухе во время работы требует дополнительного усиления легочной вентиляции, сердечного выброса и степени рабочей концентрации по отношению к нормальным условиям. Эти дополнительные механизмы усиливают общее потребление и транспорт кислорода к работающим тканям и мышцам. Однако, даже в условиях среднегорья, эти адаптационные ответы не могут полностью компенсировать пониженное давление кислорода, поэтому в гипоксических условиях снижается  МПК  и возрастает значение аэробного энергообразования для обеспечения напряженной мышечной работы.

Усиленная деятельность систем дыхания и кровообращения по обеспечению мышечной работы в гипоксических условиях создает предпосылки для более быстрого развития утомления по сравнению с выполнением такой же работы в нормальных условиях.

Этому способствует так же изменение в функциональном состоянии нервной системы во время пребывания на высотах. В результате таких изменений нарушается нормальная регуляция функций человека. (1,2)

В среднегорье уровень основного обмена обычно не меняется. Но чем больше высота, тем он выше, т. к  высокая активность симпато- адреналовой системы  в ранний период пребывания приводит к повышению энергетических  затрат всеми тканями организма. Пребывание в горах при низкой температуре окружающей среды приводит к большему повышению основного обмена, чем в теплое время года. Длительное пребывание приводит к понижению основного обмена до исходного уровня. При адаптации к высокогорью отмечается высокая активность углеводного обмена, при этом уровень глюкозы в крови остается в пределах нормы. В условиях гор глюкоза в тканях организма, особенно при длительной адаптации, окисляется лучше, чем на равнине, что связано с повышением активности окислительных ферментов в митохондриях и утилизации кислорода. Поэтому для сокращения скелетных мышц в условиях гор энергия аэробных процессов используется в большей мере, чем  анаэробных. Активация усвоенных углеводов тканями организма в условиях гор осуществляется также за счет образования углеводов из белков и жиров. Такая  направленность  обмена  веществ  в  горах   более  выгодна, т.к.  эффективность   использования   кислорода   для сгорания углеводов  выше, чем для  жиров    и белков.

Снижение  кровотока   к  органам  пищеварения  в ранний  период  адаптации приводит    к угнетению секретной  функции  пищеварительных  желез. Моторная  функция  желудка  и кишечника  так же ослабевает. Возникают  диспептические  явления:  вздутие  живота,  изжога, боли  в эпигостральной  области. Увеличение  энергозатрат  и  плохое  их  возмещение   из-за  снижения    аппетита,  а  также  возрастания  диуреза в первые  дни  в результате  снижения в  крови антидиуретического   гормона  приводит   к потере  веса  человека (1,2,5).