Воздействие горного климата на ор­ганизм человека определяется мно­гими природными факторами. В их числе резкие колебания влажности и температуры, уменьшение атмос­ферного давления и парциального давления кислорода, повышенная солнечная радиация, высокая иони­зация воздуха.

Различают следующие горные уровни: низкогорье, среднегорье и высокогорье.

Низкогорье — до 800-1000 м над уровнем моря. На этой высоте

В условиях покоя и при умеренных нагрузках еще не проявляется су­щественное влияние недостатка кислорода на физиологические функции. Только при очень боль­ших нагрузках отмечаются выра­женные функциональные измене­ния.

Среднегорье — от 800—1000 до 2500 м над уровнем моря. Для этой зоны характерно возникновение функциональных изменений уже при умеренных нагрузках, хотя в состоянии покоя человек, как пра­вило, не испытывает отрицательно­го влияния недостатка кислорода.

Высокогорье — Свыше 2500 м над уровнем моря. В этой зоне уже в состоянии покоя обнаруживаются функциональные изменения в орга­низме, свидетельствующие о кисло­родной недостаточности.

Атмосферное давление. На уровне моря на широте 45° при температуре воздуха 0 °С давление воздушной массы равно 1013 Па на 1 см2 поверхности. Оно уравнове­шивает столб ртути высотой 760 мм. На высоте 1000 м давление падает на 12, 2000 м — 22, 3000 м -31, 5000 — 50%. Падение давления на разных высотах происходит не­равномерно. Например, при изме­нении высоты от Ь До 500 м над уровнем моря снижение давления составляет 44 мм рт. ст., а при из­менении высоты от 4500 до 5000 м — 26 мм рт. ст.

Состав воздуха. Газ, находя­щийся в воздухе (азот, кислород, аргон, диоксид углерода и др.), ока­зывает соответствующее его доле парциальное давление при постоян­ном соотношении различных газов на различной высоте. Таким обра­зом, если учесть, что доля кисло­рода в воздухе равна 20,93 % (159 мм рт. ст. при барометричес­ком давлении 760 мм рт. ст.), легко определить парциальное давление кислорода на любой высоте. Напри­мер, на высоте 2000 м при атмос­ферном давлении 596 мм рт. ст. парциальное давление кислорода равно 596 ■ 0,2093 — 125 мм рт. ст.

Прямая зависимость между ба­рометрическим давлением и пар­циальным давлением кислорода позволяет оценивать уровень «вы­соты» по любому из этих показа­телей.

Солнечная радиация и состоя­ние электричества в атмосфере. В связи с тем, что атмосфера не явля­ется абсолютно прозрачной средой, часть солнечной радиации (осо­бенно коротковолновой, ультрафи­олетовой) поглощается. Особенно велико поглощение лучистой энер­гии в нижних слоях атмосферы, в наибольшей мере насыщенной во­дяными парами.

По мере увеличения высоты плотность атмосферы уменьшается, резко снижается концентрация во­дяных паров. Это приводит к повы­шению солнечной радиации, кото­рая увеличивается примерно на 10 % на каждые 1000 м. Наиболь­шие изменения обнаруживаются со стороны ультрафиолетовой радиа­ции, интенсивность которой воз­растает на 3 — 4 % на каждые 100 м.

С увеличением высоты изменя­ется и состояние электричества в атмосфере. Отрицательная иони­зация, преобладающая на малых высотах, с высотой уменьшается. В высокогорной среде преобладают положительные ионы, которые мо­гут оказывать отрицательное влия­ние на адаптацию организма к гор­ному климату.

Влажность воздуха. В нижних слоях атмосферы содержится опре­деленное количество водяных па­ров. Повышение температуры спо­собствует увеличению влажности и наоборот. В горах содержание во­дяных паров уменьшается и на вы­соте 2000 м оно в два раза ниже, чем на уровне моря. Следует отме­тить, что для горного климата ха­рактерны резкие колебания влаж­ности.

Среди всех факторов, влияю­щих на организм человека в горных условиях, важнейшими являются снижение барометрического давле­ния, плотности атмосферного воз-

Духа, снижение парциального дав­ления кислорода. Остальные факто­ры (уменьшение влажности воздуха и силы гравитации, повышенная солнечная радиация, пониженная температура и др.), также несом­ненно влияющие на функциональ­ные реакции организма человека, все же играют второстепенную роль.

Снижение парциального давле­ния кислорода с увеличением высо­ты и связанное с ним нарастание гипоксических явлений приводит к снижению количества кислорода в альвеолярном воздухе и, естествен­но, к ухудшению снабжения тканей кислородом.

В зависимости от степени ги­поксии уменьшается как парциаль­ное давление кислорода в крови, так и насыщение гемоглобина кис­лородом. Соответственно умень­шается градиент давления кисло­рода между капиллярной кровью и тканями, ухудшается переход кислорода в ткани. При этом бо­лее важным фактором в развитии гипоксии является снижение пар­циального давления кислорода в артериальной крови, чем измене­ние насыщения ее кислородом. На высоте 2000 —2500 м над уровнем моря максимальное потребление кислорода снижается на 12—15%, что, в первую очередь, обуслов­лено снижением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе.

В условиях среднегорья и осо­бенно высокогорья существенно уменьшаются величины максималь­ной частоты сокращений сердца, максимального систолического объ­ема и сердечного выброса, скорос­ти транспорта кислорода артери­альной кровью и, как следствие, максимального потребления кисло­рода (Dempsey et al., 1988). В числе факторов, обусловливающих эти реакции, наряду со снижением пар­циального давления кислорода, приводящего к снижению сократи­тельной способности миокарда, не­обходимо назвать изменение жид-

Костного баланса, вызывающее по­вышение вязкости крови (Ferretti et al., 1990). Следует также учесть, что быстрое перемещение в горы при­водит к снижению концентрации гемоглобина. Например, на высоте 2000 м это снижение напряжения кислорода составляет около 5 % — с 98 % до 93 %.

Все это создает значительно от­личные от равнинных условия для обычной жизнедеятельности чело­века и вызывает широкий спектр адаптационных реакций со стороны различных систем организма. При­чем при тренировочных и соревно­вательных нагрузках, характерных для современного плавания, дейст­вие гипоксических условий на ор­ганизм резко возрастает.

Сразу после перемещения в горы в организме человека, попав­шего в условия гипоксии, мобили­зуются компенсаторные механиз­мы защиты от недостатка кислоро­да. Заметные изменения в деятель­ности различных систем организ­ма наблюдаются уже начиная с высоты 1000—1200м над уровнем моря. К примеру, на высоте 1000 м МПК составляет 96 — 98% макси­мального уровня, зарегистрирован­ного на равнине. С увеличением высоты МПК планомерно снижа­ется на 0,7—1,0% через каждые 100 м (рис. 27.1). У неадаптирован­ных к горным условиям людей уве­личение ЧСС в покое и особенно при выполнении стандартных наг­рузок может отмечаться уже на высоте 800—1000 м над уровнем моря.

Особенно ярко компенсаторные реакции проявляются при выполне­нии стандартных нагрузок. В этом можно легко убедиться, рассматри­вая динамику увеличения концен­трации лактата в крови при выпол­нении стандартных нагрузок на различной высоте. Если выполне­ние нагрузок на высоте 1500 м ве­дет к увеличению лактата всего на 30 % по сравнению с данными, по­лученными на равнине, то на высо­те 3000 — 3500 м увеличение концен-

447

ЧАСТЬ 6 Внетренировочные И Внесоревновательные Факторы В Системе Подготовки

Рис. 27.1

Влияние высоты

На уровень максимального

Потребления кислорода

(% МПК на уровне моря;

По обобщенным данным

Литературы)

Рис. 27.2

Прирост концентрации

Лактата в крови

У спортсменов высокого

Класса после стандартной

40-минутной нагрузки

В зависимости от высоты

Трации лактата достигает 170 — 240 % (рис. 27.2).

Рассмотрим характер приспосо­бительных реакций к высотной ги­поксии в различных стадиях про­цесса адаптации.

В первой стадии (острая адап­тация) гипоксические условия при­водят к возникновению гипоксемии и тем самым резко нарушают гоме-остаз организма, вызывая ряд взаи­мосвязанных процессов. Во-пер­вых, активизируются функции сис­тем, ответственных за транспорт кислорода из окружающей среды в организм и его распределение внутри организма: гипервентиля­ция легких, увеличение сердечного выброса, расширение сосудов моз­га и сердца, сужение сосудов орга­нов брюшной полости и мышц и др. (Saltin, 1988; Sutton et al. r 1992).

Во-вторых, развивается актива­ция адренергической и гипофизар-но-адреналовой систем. Этот неспе­цифический компонент адаптации играет роль в мобилизации аппара­та кровообращения и внешнего ды­хания, но вместе с тем проявляется резко выраженным катаболичес-ким эффектом, т. е. отрицательным

448

Азотистым балансом, потерей мас­сы тела, атрофией жировой ткани и т. д.

В-третьих, острая гипоксия, ог­раничивая ресинтез АТФ в мито­хондриях, вызывает прямую деп­рессию функции ряда систем орга­низма, и прежде всего высших отделов головного мозга, что прояв­ляется нарушениями интеллекту­альной и двигательной активности. Это сочетание мобилизации систем составляет синдром, характеризую­щий первую стадию срочной, но во многом неустойчивой адаптации к гипоксии (Меерсон, 1986).

Вторая стадия (переходная адап­тация) связана с формированием достаточно выраженных и устойчи­вых структурных и функциональ­ных изменений в организме чело­века. В частности, развивается адаптационная полицитемия и про­исходит увеличение кислородной емкости крови; обнаруживается выраженное увеличение дыхатель­ной поверхности легких, увеличи­вается мощность адренергической регуляции сердца, увеличивается концентрация миоглобина, повы­шается пропускная способность ко­ронарного русла и др.

Третья стадия (устойчивая адап­тация) связана с формированием устойчивой адаптации, конкрет­ным проявлением которой являет­ся увеличение мощности и одно­временно экономичности функ­ционирования аппарата внешнего дыхания и кровообращения, рост дыхательной поверхности легких и мощности дыхательной мускулату­ры, коэффициента утилизации кислорода из вдыхаемого воздуха. Происходит также увеличение мас­сы сердца и емкости коронарного русла, повышение концентрации миоглобина и количества митохон­дрий в миокарде, увеличение мощ­ности системы энергообеспечения и др. (Агаджанян и соавт., 1973; Колчинская, 1993).

Тренировка в горных условиях способствует повышению эконо­мичности работы. Уже 5 — 8 ч актив-

ГЛАВА 27 Естественная И Искусственная Гипоксия В Системе Подготовки Пловцов

Рис. 27.3

Скорость передвижения (1) и ЧСС (2) при марафонском Беге (серые столбики) и ходьбе на 50 км (заштри­хованные столбики) при выполнении программ тестов в различные дни тренировки в условиях естественной гипоксии в Мехико ( Fuchs, Reib, 1990)

Рис. 27.4

Кислородная стоимость

Бега одиннадцати

Марафонцев до и после

12 пед тренировки

В горах. При скорости

15 км-ц-‘ наблюдалось

Достоверное увеличение

Экономичности бега

(Сведенхаг, 1995)

Ной нагрузки в течение первых трех дней пребывания на высоте 2500 м приводят к увеличению кислород­ной емкости крови, а также диффу­зии кислорода в мышечную ткань. Достаточно наглядно это проявляет­ся и при анализе ЧСС при выполне­нии программ стандартных тестов в различные дни тренировки в горах. В первые 3 — 4 дня периода аккли­матизации ЧСС оказывается повы­шенной на 3 — 8 % п<э сравнению с условиями равнины. К концу пер­вой недели завершается процесс акклиматизации и ЧСС устанавли­вается на уровне, близком к отмеча­ющемуся в равнинных условиях. Однако уже через неделю трени­ровки, несмотря на увеличение ско­рости передвижения в программах тестов, у спортсменов отмечается снижение ЧСС (рис. 27.3).

О том, что тренировка в средне-горье является мощным фактором повышения экономичности работы, свидетельствуют исследования Све-денхага (1995), согласно результа­там которых 12-недельная трени­ровка марафонцев в условиях гор привела к достоверному снижению кислородной стоимости бега со стандартной скоростью (рис. 27.4).

Обобщение результатов много­численных исследований, прове­денных по проблеме адаптации человека к условиям высотной ги­поксии, позволило выделить ряд ко­ординированных между собой приспособительных механизмов: 1) механизмы, мобилизация кото­рых может обеспечить достаточное поступление кислорода в организм несмотря на дефицит его в среде: гипервентиляция; гиперфункция сердца, обеспечивающая движение от легких к тканям увеличенного количества крови; 2) полицитемия и соответствующее увеличение кис­лородной емкости крови; 3) меха­низмы, делающие возможным дос­таточное поступление кислорода к мозгу, сердцу и другим жизнен­но важным органам, несмотря на гипоксемию, а именно: расширение артерий и капилляров мозга, сердца и т. д.; 4) уменьшение диффузион­ного расстояния для кислорода между капиллярной стенкой и ми­тохондриями клеток за счет образо­вания новых капилляров и измене­ния свойств клеточных мембран;

5) увеличение способности клеток утилизировать кислород вследствие роста концентрации миоглобина; увеличение способности клеток и тканей утилизировать кислород из крови и образовывать АТФ, не­смотря на недостаток кислорода;

6) увеличение анаэробного ресин-теза АТФ за счет активации глико­лиза, оцениваемое многими иссле­дователями как существенный ме­ханизм адаптации.

Неправильно построенная тре­нировка в условиях среднегорья и высокогорья (чрезмерные нагруз­ки, нерациональное чередование

Работы и отдыха и т. п.) может привести к избыточному стрессу, при котором суммация воздей­ствия горной гипоксии и гипоксии нагрузки приводит к реакциям, ха­рактерным для хронической гор­ной болезни.

Особенно возрастает риск гор­ной болезни при излишне напря­женных физических нагрузках в условиях высокогорья на высоте 2500-3000 м и более (Clarke, 1988; Montgomery et al. r 1989). Причем не следует думать, что высокий уро­вень адаптации спортсменов к гор­ным условиям и их частое пребыва­ние в горах являются эффективным профилактическим средством про­тив горной болезни. Она может воз­никнуть и у спортсменов высокой квалификации с большим опытом подготовки в среднегорье и высоко­горье, поскольку они, как правило, начинают интенсивную подготовку в горных условиях без необходимой предварительной адаптации.

Профилактике возникновения высотной болезни способствует предварительная искусственная ги-поксическая тренировка, пассивное пребывание в барокамере, плано­мерное перемещение в высоко­горье. Для устранения симптомов горной болезни возможно приме­нение специальных препаратов (по показаниям врача) или перемеще­ние на меньшую высоту.

Следует отметить, что время, необходимое для достижения ус­тойчивой адаптации, определяется многими факторами. При прочих равных условиях адаптация насту­пает быстрее у людей, регулярно находящихся в условиях искус­ственной или естественной гипок­сии; спортсмены, адаптированные к нагрузкам на выносливость, в том числе и пловцы, в особенности спе­циализирующиеся на средних и длинных дистанциях, приспосабли­ваются к условиям среднегорья и высокогорья быстрее, чем лица, не занимающиеся спортом, или спорт­смены, специализирующиеся в ско-ростно-силовых видах спорта; уве-

Личение высоты (в определенных пределах) стимулирует адаптаци­онные реакции и ускоряет процесс адаптации; процесс адаптации про­текает значительно быстрее у лиц, широко использующих интенсив­ные физические нагрузки, по срав­нению с лицами, ведущими обычный образ жизни.

Этими же факторами определя­ется и продолжительность периода, в течение которого сохраняется достигнутый уровень адаптации. Спортсмены, хорошо адаптиро­ванные к гипоксическим условиям, при определенном режиме трени­ровки и применении сеансов ис­кусственной гипоксии способны сохранять уровень реакций, достиг­нутый в горах, спустя 30 — 40 и бо­лее дней после возвращения на равнину. Например, при одноразо­вом планировании подготовки в го­рах количество эритроцитов воз­вращается к исходному уровню уже через 9—12 дней. Когда же ги-поксическая тренировка проводит­ся регулярно на протяжении мно­гих месяцев, ее эффект отмечается через 40 дней и более после пре­кращения такой тренировки. Это же относится и к таким показате­лям, как МПК, ПК на уровне ПАНО и др.