Критерии оценки функционального перенапряжения человека при тяжелой физической работе в нагревающей среде с повышенной температурой и высокой влажностью воздуха
Н.
Г. ПанинаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Панина
Н.
Г. Критерии оценки функционального перенапряжения человека при тяжелой физической работе в нагревающей среде с повышенной температурой и высокой влажностью воздуха // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
4256–4260. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/55116.htm.
Аннотация. Специфической особенностью ряда летних видов спорта является проведение тренировок и соревнований при сочетании физической и тепловой нагрузок. В этих условиях избыточное накопление метаболического тепла в организме становится фактором, не только лимитирующим двигательную деятельность, но и нередко приводящим к тепловым травмам у спортсменов. Однако до настоящего времени нет простых и надежных критериев контроля динамики функциональных сдвигов у спортсменов при угрозе перегревания. По этой причине затрудняется выбор режимов тренировочных нагрузок, исключающих возможность функционального переутомления и перенапряжения спортсменов в условиях развивающейся гипертермии.
Текст статьи
Панина Наталья Геннадьевна,кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры спортивной медициныФГОУ ВПО «Волгоградская академия физической культуры», Волгоградnatanmv2012@yandex.ru
Критерии оценки функционального перенапряжения человекапри тяжелой физической работе в нагревающей средес повышенной температурой и высокой влажностью воздуха
Аннотация.Специфической особенностью ряда летних видов спорта является проведение тренировок и соревнований при сочетании физической и тепловой нагрузок. В этих условиях избыточное накопление метаболического тепла в организме становится фактором, не только лимитирующим двигательную деятельность [3,5,6], но и нередко приводящим к тепловым травмам у спортсменов [7,8].Однако донастоящего времени нет простых и надежных критериев контроля за динамикой функциональных сдвигов успортсменов при угрозе перегревания. По этой причине затрудняется выбор режимов тренировочныхнагрузок, исключающих возможность функционального переутомления и перенапряжения спортсменов вусловиях развивающейся гипертермии. Ключевые слова: тепловое состояние, газоэнергообмен, кардиогемодинамика, работоспособность.
ЦЕЛЬ РАБОТЫЭкспериментальное обоснование критериев оценки функционального перенапряжения человека при физической нагрузке субмаксимальной мощности в условиях ограничения теплоотдачи.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯВ исследованияхучаствовали 43 спортсмена (возраст 2023 лет, квалификация до уровня 1 разряд –кандидат в мастера спорта), тренирующиеся преимущественно на выносливость. До начала исследования у них определяли максимальное потребление кислорода (МПК) прямым методом (по газообмену) при ступенчато возрастающей велоэргометрической нагрузке [2]. Затем онив микроклиматической камере выполняли на велоэргометре работу интенсивностью 75% от индивидуального МПК (физическая нагрузка субмаксимальной мощности) «до отказа». Чтобы с большей четкостью выявитьответные реакции организма на заданную физическую нагрузку при различных условиях теплоотдачи, в термокамере создавали два режима стемпературой (T) и относительной влажностью (φ) воздуха соответственно 18±1ºC, 70±1% (режим I) и 31±1ºC,85±1% (режим II). Проведено две серии исследованийпри участии 27 спортсменов в первой серии и 28 –во второй.В ходе исследований регистрировали температуру кожи (в 5 точках) и оральную температуру (Тор). На основании данных термометрии рассчитывали средневзвешенную температуру (СВТ) кожи, среднюю температуру тела (СТТ), теплосодержание (Q) и теплонакопление (ΔQ) в организме [1].Об интенсивности потоотделения судили по снижению массы тела обследуемых после пребывания в термокамере.Показателями внешнего дыхания и газоэнергообмена являлись минутный объем легочной вентиляции (VE), потреблению кислорода (VO2), выделение углекислого газа (VCO2) и энерготраты (ЭТ), определяемые методом непрямой калориметрии.Изучениедеятельности системы кровообращения производили по изменению частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического объема (СО) крови, минутного объема кровообращения (МОК), артериального давления систолического (АДс), диастолического (АДд) и среднегемодинамического (СГД) на основе комплексного автоматизированного реографического метода [4].Оценку физической работоспособности и субъективного статуса обследуемых осуществляли с использованием следующих тестов: «динамическая треморометрия»; «выносливость мышц кисти и предплечья к статической нагрузке»; «САН» (самочувствие, активность, настроение).Статистическую обработку экспериментального материала проводили покритерию Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯОпределение МПК у обеих групп спортсменов до начала экспериментов не выявило существенныхиндивидуальных различий в абсолютных значениях данного показателя. Средняя его величина и доверительные уровни (M±mtпри p=0,05) составили 3,21±0,11л/мин. В условиях окружающей среды с Т=18±1оС и φ=70±1% (режим I)продолжительность непрерывной работы ногами интенсивностью 75% МПК составила 60±3 мин. В первые 2025 минут ее выполнения регистрировалось повышение показателей, характеризующих тепловое состояние обследуемых. За это время прирост Торбыл равен 0,5±0,1оС, СВТ кожи –1,2±0,2оС, СТТ –0,5±0,1оС, ΔQ
1,8±0,3 Дж/кг. В дальнейшем рассматриваемые показатели не изменялись и удерживались до конца физической нагрузки на уровнях,достигнутомв начальномеепериоде(рис. 1).
Рис.1.Динамика Тор, СВТкожи, СТТ и ΔQу спортсменов во время работысубмаксимальной мощности при двух микроклиматических режимах: Т=18±1оС, φ=70±1% (I) и Т=31±1оС,φ=85±1% (II).
При Т= 31±1оС и φ=85±1% (режим II) предельное время выполнения той же работы сокращалось до 50±3 мин, в течение которого показатели теплового состояния организма непрерывно возрастали. Уже в первые 10 мин происходило повышение Тор и СВТ кожи до 36,9±0,1 и 33,5±0,3 оС при исходных –36,4±0,1 и 32,2±0,4оС (рис.1). Далее величины Тор и СВТ кожи продолжали увеличиваться, достигая к моменту «отказа» 37,5±0,1 и 35,7±0,3 оС. Со стороны СТТ и ΔQотмечался непрерывный рост. К концу работы они возрастали соответственно на 1,6±0,1оС и 5,4±0,3кДж/кг. Существенные различия выявлялись и в степени выраженности потоотделительной реакции. Так, влагопотери обследуемых за время работы составили710±11 г (режим I) и 1030±9 г (режим II).Увеличение скороститеплонакопления при режиме IIобусловлено не только снижением эффективности испарительной теплоотдачи при высокой влажности воздуха, но и повышением уровня газоэнергообмена (табл.1).
Таблица 1Показатели газоэнергообмена у спортсменов при физической работе субмаксимальной мощности в различных условиях теплоотдачи (M±m)
Параметры микроклимИсследуемый показательВремя работы, минСредние значения0204050±360±3
Режим I:T=18±1 ºCφ=75±1%
Режим II:T=31±1 ºCφ=85±1%
VE, л/минVO2, л/минVCO2, л/минЭТ, кДж/мин VE, л/минVO2, л/минVCO2, л/минЭТ, кДж/мин
7,1±0,40,28±0,030,23±0,035,6±0,68,4±0,30,31±0,030,24±0,026,3±0,8
46,8±2,91,99±0,11,72±0,140,7±1,147,0±4,22,03±0,21,76±0,141,9±1,4
47,5±3,62,05±0,11,77±0,141,7±2,150,0±2,12,13±0,11,88±0,143,7±1,3
55,9±1,9*2,6±0,11*2,2±0,153,3±1,1*
48,1±1,72,11±0,11,83±0,143,1±1,3
47,5±1,22,04±0,081,77±0,0441,9±1,352,0±1,8**2,25±0,1**1,95±0,1**46,3±1,1**
*
Дост.различия по сравнению с 40й минутой, ** по сравнению с режимом I.
Как видно из таблицы при Т=18±1ºCи φ=70±1% показателигазоэнергообменаповышались в первые 20мини затем находились практически на одинаковом уровне до момента ее прекращения. Повышение температуры и влажности воздуха до 31±1ºCи 85±1% приводило к изменениям в динамике исследуемых показателей. Это выражалось в том, что после 40минутной относительной стабилизации наблюдался повторный подъем уровня всех показателей (табл. 1). Так, в конце работы (по сравнению с 40й мин) достоверный прирост VEбыл равен в среднем 6,1 л/мин, VO2–470 мл/мин, VCO2–330 мл/мин (p< 0,05), ЭТ –9,6 кДж/мин (p< 0,01). В ходе сопоставления средних значений перечисленных показателей установлены более высокие их уровни (p< 0,05) при режиме II(табл. 1).Отчетливо выявлялись различия и в характере динамики,степени выраженности реакций сердечнососудистой системы. Так, во время работы при Т=18±1оС и φ=70±1% наблюдались три фазы изменения СО крови (рис.2): «фаза снижения» в течение первых 10 минут; «фаза стабилизации» последующие 30 минут и затем наступала «фаза повторного снижения». В экспериментах при Т=31±1ºCи φ=85±1% было отмечено непрерывное падение СО крови, резко выраженное в начальном периоде (20 мин) работы. Изменение ЧСС проявлялось в том, что на10й минприростЧССк исходной(70±2 уд/мин)составил78±2 уд/мин, после чего она медленно нарастала до 163±2 (режим I) и 170±1 уд/мин (режим II). Во всех экспериментах выявились фазовые изменения МОК: «фаза увеличения» в первые 10 мин, затем ее сменяла «фаза стабилизации» вплоть до концаработы. Однако при режиме I(по сравнению с режимом II) величина МОК была больше (11,6±0,3 против 9,8±0,1 л, p<0,05) за счет более высокого СО крови (99±2 против 87±2,6 мл, p0,01).
Рис. 2.Динамика прироста ЧСС, МОК и снижение СОу спортсменов во времяработы интенсивностью 75 % МПК при двух микроклиматических режимах. Условные обозначения см. рис. 1.
Одновременно регистрировались разнонаправленные сдвиги показателей АД (рис.3). Так, через 10 мин от начала работы (режим I) АДс увеличивалось на 42±1 мм рт.ст., а АДд уменьшалось на 18±1 мм рт.ст. и затемонисохранялисьнапостоянномуровне. При режиме IIна 10й мин прирост АДс к исходному достигал 53±1 мм рт.ст., после этого АДс понижалось с 168±1 до 153±1 мм рт.ст. (30я мин) и оставалось на таком уровне до момента прекращения работы. Отмечалось непрерывное падение АДд, уровень которого был ниже исходного (78±2 мм рт.ст.) в 3,2 раза. В ходе экспериментов при режиме Iдинамика СГД характеризовалась двумя фазами: «фаза падения» первые 10 мин; «фаза стабилизации» последующие 50 мин. ПриПри режиме IIдля СГД было характерным непрерывное снижение, достигающее к концу работы 24±1ммрт. ст. (абсолютноезначение 67±0,9 мм рт.ст.).При оценкефизической работоспособности установлено, что в результате развившегося перегревания (режим II) ухудшалась способность к точной сенсомоторной координации и статическая выносливость мышц кисти и предплечья (табл. 2). Обэтом судили повозрастанию коэффициента тремора на 1,7±0,3 усл. ед. и укорочению времени удерживания заданного статического усилия на 16,7±3,8 с, что составило 44 и 34%от исходного уровня (p< 0,01). По данным теста«САН», у обследуемых ухудшалось самочувствие, снижались активность и настроение, о чем свидетельствовало уменьшение перечисленных показателей соответственно на 26,19и14%(p 0,01).
Рис.3. Динамика АДс (1),АДд (2), СГД (3) у спортсменов во время работы
субмаксимальной мощности при двух микроклиматических режимах:Т=18±1оС, φ=70±1% (I) и Т=31±1оС,φ=85±1% (II).
Тажеработапо мощности, носбольшей продолжительностью (режим I), вызывала снижение только статической выносливости. Однако это снижение(на 19%) было статистически значимо (p 0,05), но менее выражено, чем при режиме II(34%). Способность к точной сенсомоторной координации движений и показатели самооценки обследуемымисвоего состояния практически не изменялись (табл. 2).
Таблица 2Влияние мышечной нагрузки субмаксимальной мощностина физическуюработоспособность и субъективный статус спортсменовв различных условиях теплоотдачи (M±m)
Методы
и показателиРежим I(Т=18±1оС, φ=70±1%)Режим II(Т=31±1оС,φ=85±1%)
АБАБДинамическая треморометрия: коэффициент тремора, усл. ед.3,80,3+0,20,35,60,1+1,70,3*Статическая выносливость: время удержания нагрузки на динамометре (0,75 максимальной силы мышц), с40,54,99,52,5*33,33,216,72,6*, (**)Тест САН, балл: СамочувствиеАктивность Настроение
6,60,16,40,17,10,3
0,20,10,20,1
+0,30,1
5,40,15,70,16,30,3
1,90,2*1,30,2*1,00,1*
Примечание: А –в конце нагрузки, Б –изменения по отношению к исходным данным.* Дост. различия относительно исходных (до работы) величин,** по сравнению с режимом I
(p 0,05)ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, 60минутная работа субмаксимальной мощности (75% МПК) в микроклиматических условиях, не вызывающих выраженного затруднения теплоотдачи (Т=18±1оС и φ=70±1%), сопровождается стабилизацией показателей теплового состояния, газоэнергообмена, кардиогемодинамики на уровне, достигнутом в начальном периоде нагрузки (1020 мин), при незначительном снижении работоспособности.Выполнение такой же работы при ограничении теплоотдачи, обусловленной сочетанием повышенной температуры (31±1ºC) и высокой влажности (85±1%) воздуха, вызывает непрерывное перегревание, в результате значительно снижается работоспособность, ухудшается субъективное состояние и наступает преждевременный отказ спортсменов от дальнейшего продолжения работы. Основными причинами развивающегося перегреванияявляются возрастание уровня газоэнергообмена (теплопродукции) и уменьшение эффективности испарительной теплоотдачи, несмотря на профузное потоотделение, при высокой влажности воздуха. В этих условиях переносимость сочетанного действия физической и тепловойнагрузок тесно связана с результативностью функционирования сердечнососудистой системы. Уже в начале работы, судя по выраженному повышению кожной температуры, происходит терморегуляторное расширение сосудов поверхности тела, приводящее к увеличению емкости сосудистого русла. В результате быстрого падения периферического сосудистого сопротивления уменьшается АДд, тогда как АДс возрастает за счет увеличения МОК [7,8].В ходе дальнейшего выполнения работы повышение теплопродукции вызывает интенсификацию потоотделения и рабочая нагрузка на сердечнососудистую систему непрерывно нарастает. По мере действия этой нагрузки результативность работы системной гемодинамики падает, о чем свидетельствует динамика СГД. Она характеризуется непрерывным снижением данного интегрального показателя, происходящего на фоне уменьшения СО крови и АДд, продолжающегося роста ЧСС, стабилизации МОК и АДс на повышенном уровне. В этих условиях динамика и абсолютные значения СО крови и СГД становятся важными признаками функционального перенапряжения организма(табл. 3). Следовательно, достигнутые к моменту отказа от продолжения работы величины показателей кардиогемодинамики (СО крови, АДс, АДд, СГД) и теплового состояния (Тор, СВТ кожи) необходимо использовать в качестве критериев функционального перенапряжения человека при очень тяжелой физической работе в нагревающей среде с повышенной температурой и высокой влажностью воздуха (табл. 3).
Таблица 3Величины показателей функционального перенапряжения организмаспортсменов при непрерывной работе субмаксимальной мощностив условиях ограничения теплоотдачи (M±mtпри p=0,05)
ПоказательПараметры микроклиматаТ=31±1оС,φ=85±1%
Артериальное давление (АД), мм рт.ст.:СГДАДсАДдСО крови, млОральная температура (Тор),оССВТ кожи,оС
67±2152±424±457±237,5±0,135,7±0,2Ссылки на источники1. Афанасьева Р.Ф., Мели К.О. О критериях оценки теплового состояния лиц, проживающих во влажном жарком и умеренном климате. // Гигиена труда и профессиональные заболевания. –1988. №10. –с.1216.2. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. –М.: Медицина, 1990. –112с. 3. Бассакин В.Н. Тепловое состояние и энергетический обмен в процессе адаптации человека к мышечной деятельности: Автореф. дисс. докт. биол. наук. Рязань, 1994.45с.4. Исупов И.Б. Системный анализ церебрального кровообращения человека. –Волгоград: Перемена. –2001. –138с.5. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте. В кн.: Олимпийская литература. Киев, 1997. –с.180240.6. Уилмор Дж.Х., Костил Д.Л. Физиология спорта (перев. С англ.). –Киев. Олимпийская литература, 2001. –с. 221233.7. Galloway S.D.R., Shirrefs S.M., Leiper T.B., Mauqhan R.J.Exercise in the heat: Factors limitinq exercise capacity and methods for improving heat tolerance // Sports Exercise and Injury, 1997. №1. p. 2731.
8. Maxwell N.S., Aitchison F.C., Nimma M.A. The effect of climatic heat stress on intermittent supramaximal rinning preformance in humans. // Experim. Physiol. 1996. №5. –p.883.
Panina Natalya Gennadyevna
natanmv2012@yandex.ruAbstract: The influence of physical loads of submaximum intensity on the thermal state, gasenerge exchange, cardiovascular system, subjective status and physical working capacity of 43 sportspersons in two microclimate regimes (Т=18±1оС,φ=70±1% and Т=31±1оС,φ=85±1%) has been studied. It has been established that the character and extent of functional shifts in the subjects organism determined by the conditions of heat exchange with environment. Based on the date obtained, a complex of physiological criteria of the valuation of functional overstress of the athletes organism due to combined influence of physical and heat loads has been recommended.
Key words:thermal condition,gasenerge exchange, cardiogemodynamics, activity.
Критерии оценки функционального перенапряжения человекапри тяжелой физической работе в нагревающей средес повышенной температурой и высокой влажностью воздуха
Аннотация.Специфической особенностью ряда летних видов спорта является проведение тренировок и соревнований при сочетании физической и тепловой нагрузок. В этих условиях избыточное накопление метаболического тепла в организме становится фактором, не только лимитирующим двигательную деятельность [3,5,6], но и нередко приводящим к тепловым травмам у спортсменов [7,8].Однако донастоящего времени нет простых и надежных критериев контроля за динамикой функциональных сдвигов успортсменов при угрозе перегревания. По этой причине затрудняется выбор режимов тренировочныхнагрузок, исключающих возможность функционального переутомления и перенапряжения спортсменов вусловиях развивающейся гипертермии. Ключевые слова: тепловое состояние, газоэнергообмен, кардиогемодинамика, работоспособность.
ЦЕЛЬ РАБОТЫЭкспериментальное обоснование критериев оценки функционального перенапряжения человека при физической нагрузке субмаксимальной мощности в условиях ограничения теплоотдачи.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯВ исследованияхучаствовали 43 спортсмена (возраст 2023 лет, квалификация до уровня 1 разряд –кандидат в мастера спорта), тренирующиеся преимущественно на выносливость. До начала исследования у них определяли максимальное потребление кислорода (МПК) прямым методом (по газообмену) при ступенчато возрастающей велоэргометрической нагрузке [2]. Затем онив микроклиматической камере выполняли на велоэргометре работу интенсивностью 75% от индивидуального МПК (физическая нагрузка субмаксимальной мощности) «до отказа». Чтобы с большей четкостью выявитьответные реакции организма на заданную физическую нагрузку при различных условиях теплоотдачи, в термокамере создавали два режима стемпературой (T) и относительной влажностью (φ) воздуха соответственно 18±1ºC, 70±1% (режим I) и 31±1ºC,85±1% (режим II). Проведено две серии исследованийпри участии 27 спортсменов в первой серии и 28 –во второй.В ходе исследований регистрировали температуру кожи (в 5 точках) и оральную температуру (Тор). На основании данных термометрии рассчитывали средневзвешенную температуру (СВТ) кожи, среднюю температуру тела (СТТ), теплосодержание (Q) и теплонакопление (ΔQ) в организме [1].Об интенсивности потоотделения судили по снижению массы тела обследуемых после пребывания в термокамере.Показателями внешнего дыхания и газоэнергообмена являлись минутный объем легочной вентиляции (VE), потреблению кислорода (VO2), выделение углекислого газа (VCO2) и энерготраты (ЭТ), определяемые методом непрямой калориметрии.Изучениедеятельности системы кровообращения производили по изменению частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического объема (СО) крови, минутного объема кровообращения (МОК), артериального давления систолического (АДс), диастолического (АДд) и среднегемодинамического (СГД) на основе комплексного автоматизированного реографического метода [4].Оценку физической работоспособности и субъективного статуса обследуемых осуществляли с использованием следующих тестов: «динамическая треморометрия»; «выносливость мышц кисти и предплечья к статической нагрузке»; «САН» (самочувствие, активность, настроение).Статистическую обработку экспериментального материала проводили покритерию Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯОпределение МПК у обеих групп спортсменов до начала экспериментов не выявило существенныхиндивидуальных различий в абсолютных значениях данного показателя. Средняя его величина и доверительные уровни (M±mtпри p=0,05) составили 3,21±0,11л/мин. В условиях окружающей среды с Т=18±1оС и φ=70±1% (режим I)продолжительность непрерывной работы ногами интенсивностью 75% МПК составила 60±3 мин. В первые 2025 минут ее выполнения регистрировалось повышение показателей, характеризующих тепловое состояние обследуемых. За это время прирост Торбыл равен 0,5±0,1оС, СВТ кожи –1,2±0,2оС, СТТ –0,5±0,1оС, ΔQ
1,8±0,3 Дж/кг. В дальнейшем рассматриваемые показатели не изменялись и удерживались до конца физической нагрузки на уровнях,достигнутомв начальномеепериоде(рис. 1).
Рис.1.Динамика Тор, СВТкожи, СТТ и ΔQу спортсменов во время работысубмаксимальной мощности при двух микроклиматических режимах: Т=18±1оС, φ=70±1% (I) и Т=31±1оС,φ=85±1% (II).
При Т= 31±1оС и φ=85±1% (режим II) предельное время выполнения той же работы сокращалось до 50±3 мин, в течение которого показатели теплового состояния организма непрерывно возрастали. Уже в первые 10 мин происходило повышение Тор и СВТ кожи до 36,9±0,1 и 33,5±0,3 оС при исходных –36,4±0,1 и 32,2±0,4оС (рис.1). Далее величины Тор и СВТ кожи продолжали увеличиваться, достигая к моменту «отказа» 37,5±0,1 и 35,7±0,3 оС. Со стороны СТТ и ΔQотмечался непрерывный рост. К концу работы они возрастали соответственно на 1,6±0,1оС и 5,4±0,3кДж/кг. Существенные различия выявлялись и в степени выраженности потоотделительной реакции. Так, влагопотери обследуемых за время работы составили710±11 г (режим I) и 1030±9 г (режим II).Увеличение скороститеплонакопления при режиме IIобусловлено не только снижением эффективности испарительной теплоотдачи при высокой влажности воздуха, но и повышением уровня газоэнергообмена (табл.1).
Таблица 1Показатели газоэнергообмена у спортсменов при физической работе субмаксимальной мощности в различных условиях теплоотдачи (M±m)
Параметры микроклимИсследуемый показательВремя работы, минСредние значения0204050±360±3
Режим I:T=18±1 ºCφ=75±1%
Режим II:T=31±1 ºCφ=85±1%
VE, л/минVO2, л/минVCO2, л/минЭТ, кДж/мин VE, л/минVO2, л/минVCO2, л/минЭТ, кДж/мин
7,1±0,40,28±0,030,23±0,035,6±0,68,4±0,30,31±0,030,24±0,026,3±0,8
46,8±2,91,99±0,11,72±0,140,7±1,147,0±4,22,03±0,21,76±0,141,9±1,4
47,5±3,62,05±0,11,77±0,141,7±2,150,0±2,12,13±0,11,88±0,143,7±1,3
55,9±1,9*2,6±0,11*2,2±0,153,3±1,1*
48,1±1,72,11±0,11,83±0,143,1±1,3
47,5±1,22,04±0,081,77±0,0441,9±1,352,0±1,8**2,25±0,1**1,95±0,1**46,3±1,1**
*
Дост.различия по сравнению с 40й минутой, ** по сравнению с режимом I.
Как видно из таблицы при Т=18±1ºCи φ=70±1% показателигазоэнергообменаповышались в первые 20мини затем находились практически на одинаковом уровне до момента ее прекращения. Повышение температуры и влажности воздуха до 31±1ºCи 85±1% приводило к изменениям в динамике исследуемых показателей. Это выражалось в том, что после 40минутной относительной стабилизации наблюдался повторный подъем уровня всех показателей (табл. 1). Так, в конце работы (по сравнению с 40й мин) достоверный прирост VEбыл равен в среднем 6,1 л/мин, VO2–470 мл/мин, VCO2–330 мл/мин (p< 0,05), ЭТ –9,6 кДж/мин (p< 0,01). В ходе сопоставления средних значений перечисленных показателей установлены более высокие их уровни (p< 0,05) при режиме II(табл. 1).Отчетливо выявлялись различия и в характере динамики,степени выраженности реакций сердечнососудистой системы. Так, во время работы при Т=18±1оС и φ=70±1% наблюдались три фазы изменения СО крови (рис.2): «фаза снижения» в течение первых 10 минут; «фаза стабилизации» последующие 30 минут и затем наступала «фаза повторного снижения». В экспериментах при Т=31±1ºCи φ=85±1% было отмечено непрерывное падение СО крови, резко выраженное в начальном периоде (20 мин) работы. Изменение ЧСС проявлялось в том, что на10й минприростЧССк исходной(70±2 уд/мин)составил78±2 уд/мин, после чего она медленно нарастала до 163±2 (режим I) и 170±1 уд/мин (режим II). Во всех экспериментах выявились фазовые изменения МОК: «фаза увеличения» в первые 10 мин, затем ее сменяла «фаза стабилизации» вплоть до концаработы. Однако при режиме I(по сравнению с режимом II) величина МОК была больше (11,6±0,3 против 9,8±0,1 л, p<0,05) за счет более высокого СО крови (99±2 против 87±2,6 мл, p0,01).
Рис. 2.Динамика прироста ЧСС, МОК и снижение СОу спортсменов во времяработы интенсивностью 75 % МПК при двух микроклиматических режимах. Условные обозначения см. рис. 1.
Одновременно регистрировались разнонаправленные сдвиги показателей АД (рис.3). Так, через 10 мин от начала работы (режим I) АДс увеличивалось на 42±1 мм рт.ст., а АДд уменьшалось на 18±1 мм рт.ст. и затемонисохранялисьнапостоянномуровне. При режиме IIна 10й мин прирост АДс к исходному достигал 53±1 мм рт.ст., после этого АДс понижалось с 168±1 до 153±1 мм рт.ст. (30я мин) и оставалось на таком уровне до момента прекращения работы. Отмечалось непрерывное падение АДд, уровень которого был ниже исходного (78±2 мм рт.ст.) в 3,2 раза. В ходе экспериментов при режиме Iдинамика СГД характеризовалась двумя фазами: «фаза падения» первые 10 мин; «фаза стабилизации» последующие 50 мин. ПриПри режиме IIдля СГД было характерным непрерывное снижение, достигающее к концу работы 24±1ммрт. ст. (абсолютноезначение 67±0,9 мм рт.ст.).При оценкефизической работоспособности установлено, что в результате развившегося перегревания (режим II) ухудшалась способность к точной сенсомоторной координации и статическая выносливость мышц кисти и предплечья (табл. 2). Обэтом судили повозрастанию коэффициента тремора на 1,7±0,3 усл. ед. и укорочению времени удерживания заданного статического усилия на 16,7±3,8 с, что составило 44 и 34%от исходного уровня (p< 0,01). По данным теста«САН», у обследуемых ухудшалось самочувствие, снижались активность и настроение, о чем свидетельствовало уменьшение перечисленных показателей соответственно на 26,19и14%(p 0,01).
Рис.3. Динамика АДс (1),АДд (2), СГД (3) у спортсменов во время работы
субмаксимальной мощности при двух микроклиматических режимах:Т=18±1оС, φ=70±1% (I) и Т=31±1оС,φ=85±1% (II).
Тажеработапо мощности, носбольшей продолжительностью (режим I), вызывала снижение только статической выносливости. Однако это снижение(на 19%) было статистически значимо (p 0,05), но менее выражено, чем при режиме II(34%). Способность к точной сенсомоторной координации движений и показатели самооценки обследуемымисвоего состояния практически не изменялись (табл. 2).
Таблица 2Влияние мышечной нагрузки субмаксимальной мощностина физическуюработоспособность и субъективный статус спортсменовв различных условиях теплоотдачи (M±m)
Методы
и показателиРежим I(Т=18±1оС, φ=70±1%)Режим II(Т=31±1оС,φ=85±1%)
АБАБДинамическая треморометрия: коэффициент тремора, усл. ед.3,80,3+0,20,35,60,1+1,70,3*Статическая выносливость: время удержания нагрузки на динамометре (0,75 максимальной силы мышц), с40,54,99,52,5*33,33,216,72,6*, (**)Тест САН, балл: СамочувствиеАктивность Настроение
6,60,16,40,17,10,3
0,20,10,20,1
+0,30,1
5,40,15,70,16,30,3
1,90,2*1,30,2*1,00,1*
Примечание: А –в конце нагрузки, Б –изменения по отношению к исходным данным.* Дост. различия относительно исходных (до работы) величин,** по сравнению с режимом I
(p 0,05)ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, 60минутная работа субмаксимальной мощности (75% МПК) в микроклиматических условиях, не вызывающих выраженного затруднения теплоотдачи (Т=18±1оС и φ=70±1%), сопровождается стабилизацией показателей теплового состояния, газоэнергообмена, кардиогемодинамики на уровне, достигнутом в начальном периоде нагрузки (1020 мин), при незначительном снижении работоспособности.Выполнение такой же работы при ограничении теплоотдачи, обусловленной сочетанием повышенной температуры (31±1ºC) и высокой влажности (85±1%) воздуха, вызывает непрерывное перегревание, в результате значительно снижается работоспособность, ухудшается субъективное состояние и наступает преждевременный отказ спортсменов от дальнейшего продолжения работы. Основными причинами развивающегося перегреванияявляются возрастание уровня газоэнергообмена (теплопродукции) и уменьшение эффективности испарительной теплоотдачи, несмотря на профузное потоотделение, при высокой влажности воздуха. В этих условиях переносимость сочетанного действия физической и тепловойнагрузок тесно связана с результативностью функционирования сердечнососудистой системы. Уже в начале работы, судя по выраженному повышению кожной температуры, происходит терморегуляторное расширение сосудов поверхности тела, приводящее к увеличению емкости сосудистого русла. В результате быстрого падения периферического сосудистого сопротивления уменьшается АДд, тогда как АДс возрастает за счет увеличения МОК [7,8].В ходе дальнейшего выполнения работы повышение теплопродукции вызывает интенсификацию потоотделения и рабочая нагрузка на сердечнососудистую систему непрерывно нарастает. По мере действия этой нагрузки результативность работы системной гемодинамики падает, о чем свидетельствует динамика СГД. Она характеризуется непрерывным снижением данного интегрального показателя, происходящего на фоне уменьшения СО крови и АДд, продолжающегося роста ЧСС, стабилизации МОК и АДс на повышенном уровне. В этих условиях динамика и абсолютные значения СО крови и СГД становятся важными признаками функционального перенапряжения организма(табл. 3). Следовательно, достигнутые к моменту отказа от продолжения работы величины показателей кардиогемодинамики (СО крови, АДс, АДд, СГД) и теплового состояния (Тор, СВТ кожи) необходимо использовать в качестве критериев функционального перенапряжения человека при очень тяжелой физической работе в нагревающей среде с повышенной температурой и высокой влажностью воздуха (табл. 3).
Таблица 3Величины показателей функционального перенапряжения организмаспортсменов при непрерывной работе субмаксимальной мощностив условиях ограничения теплоотдачи (M±mtпри p=0,05)
ПоказательПараметры микроклиматаТ=31±1оС,φ=85±1%
Артериальное давление (АД), мм рт.ст.:СГДАДсАДдСО крови, млОральная температура (Тор),оССВТ кожи,оС
67±2152±424±457±237,5±0,135,7±0,2Ссылки на источники1. Афанасьева Р.Ф., Мели К.О. О критериях оценки теплового состояния лиц, проживающих во влажном жарком и умеренном климате. // Гигиена труда и профессиональные заболевания. –1988. №10. –с.1216.2. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. –М.: Медицина, 1990. –112с. 3. Бассакин В.Н. Тепловое состояние и энергетический обмен в процессе адаптации человека к мышечной деятельности: Автореф. дисс. докт. биол. наук. Рязань, 1994.45с.4. Исупов И.Б. Системный анализ церебрального кровообращения человека. –Волгоград: Перемена. –2001. –138с.5. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте. В кн.: Олимпийская литература. Киев, 1997. –с.180240.6. Уилмор Дж.Х., Костил Д.Л. Физиология спорта (перев. С англ.). –Киев. Олимпийская литература, 2001. –с. 221233.7. Galloway S.D.R., Shirrefs S.M., Leiper T.B., Mauqhan R.J.Exercise in the heat: Factors limitinq exercise capacity and methods for improving heat tolerance // Sports Exercise and Injury, 1997. №1. p. 2731.
8. Maxwell N.S., Aitchison F.C., Nimma M.A. The effect of climatic heat stress on intermittent supramaximal rinning preformance in humans. // Experim. Physiol. 1996. №5. –p.883.
Panina Natalya Gennadyevna
natanmv2012@yandex.ruAbstract: The influence of physical loads of submaximum intensity on the thermal state, gasenerge exchange, cardiovascular system, subjective status and physical working capacity of 43 sportspersons in two microclimate regimes (Т=18±1оС,φ=70±1% and Т=31±1оС,φ=85±1%) has been studied. It has been established that the character and extent of functional shifts in the subjects organism determined by the conditions of heat exchange with environment. Based on the date obtained, a complex of physiological criteria of the valuation of functional overstress of the athletes organism due to combined influence of physical and heat loads has been recommended.
Key words:thermal condition,gasenerge exchange, cardiogemodynamics, activity.
