Острые физиологические эффекты пониженного атмосферного давления, Функция дыхания - Спортивная физиология
Сразу по прибытии на высоту или в ответ на "подъем" в барокамере возникает ряд физиологических изменений в организме, вызванных условиями гипобарической гипоксии.
Функция дыхания
В Условиях покоя или при выполнении субмаксимальных нагрузок потребность организма в кислороде остается на высоте такой же, что и на равнине. Поэтому, чтобы адекватно обеспечить организм кислородом, уменьшение количества молекул О2 в единице объема разреженного воздуха на высоте должно быть компенсировано соответствующим увеличением легочной вентиляции. Это основной функциональный механизм быстрого приспособления организма к гипоксическим условиям высоты.
На Высоте до 3000-3500 м легочная вентиляция в покое усиливается вначале крайне незначительно. Поэтому сразу часто наблюдается особенно большое снижение парциального давления О2 в альвеолярном воздухе. При выполнении мышечной работы на высоте легочная вентиляция с самого начала существенно больше, чем на равнине. У одного и того же человека при одинаковой абсолютной нагрузке (равном потреблении О2) легочная вентиляция тем сильнее, чем больше высота.
С Одной стороны, сниженная плотность воздуха на большой высоте облегчает внешнее дыхание, с другой - при низком барометрическом давлении способность дыхательных мышц повышать внут-ригрудное давление уменьшается. В целом, однако, максимальные возможности дыхательного аппарата на высоте больше, чем на уровне моря. Во время максимальной работы на большой высоте легочная вентиляция может достигать 200 л/мин (табл. 21).
Снижение барометрического давления ведет к уменьшению парциального напряжения О2 во всех звеньях кислородтранспортной системы организма, хотя усиленная легочная вентиляция и другие физиологические механизмы препятствуют снижению содержания О2 в крови и других тканях тела.
В Результате вблизи митохондрий давление О2 может быть равно 10 мм рт. ст. на уровне моря и около 5 мм рт. ст даже на высоте 5600 м. Такое давление все еще достаточно, чтобы обеспечить оптимальные условия для протекания окислительных ферментативных реакций в клетках тела.
Парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе определяется давлением этого газа во вдыхаемом воздухе и величиной легочной вентиляции. Чем выше последняя, т. е. чем больше обменивается воздух в легких, тем ближе состав альвеолярного воздуха к атмосферному. Однако в любом случае парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе может лишь приближаться к таковому в атмосферном (вдыхаемом) воздухе, но не быть равным ему, а тем более не превышать его. Поэтому по мере увеличения высоты (снижения барометрического давления) падает парциальное давление О2 в атмосферном и соответственно в альвеолярном воздухе (см. табл. 20).
Пропорционально падению парциального давления Ог в атмосферном и альвеолярном воздухе снижается парциальное напряжение О2 в артериальной крови (гипоксемия). Это один из важнейших стимулов усиления легочной вентиляции в условиях покоя. Гипоксемия стимулирует хе-морецепторы каротидных и аортальных телец, что рефлекторна усиливает активность дыхательного центра.
Высотная гипервентиляция вызывает усиленное выведение СО2 из крови с выдыхаемым воздухом. В результате по мере подъема на высоту напряжение СО2 в артериальной крови уменьшается, т. е. развивается гипокапния, которая может вызвать развитие мышечных спазмов и обширную вазоконстрикцию. Особенно неблагоприятны для организма последствия сужения сосудов головного мозга.
При Усиленном удалении с выдыхаемым воздухом СО2 из крови содержание в ней растворенного СО2 снижается больше, чем бикарбоната. Поэтому вторичным эффектом высотной гипервентиляции является сдвиг реакции крови в щелочную сторону - повышение рН (дыхательный алкалоз). Снижение парциального напряжения СО2 и повышение рН в артериальной крови оказывает тормозящее влияние 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 в норме.
Падение парциального напряжения О2 в артериальной крови в условиях высотной гипоксии ведет к снижению процентного насыщения гемоглобина кислородом и, следовательно, к уменьшению содержания О2в крови. На высоте 2000-3000 м парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе равно примерно 80-60 мм рт. ст., т. е. находится еще в пределах "плоской", верхней, части кривой диссоциации оксигемоглобина. Это гарантирует относительно высокое насыщение кислородом крови в легочных капиллярах - более 90% гемоглобина в форме оксигемоглобина. На большей высоте альвеолярное давление О2 попадает уже на "крутую", среднюю, часть кривой диссоциации оксигемоглобина. Поэтому способность связывать и транспортировать с кровью О2 на большой высоте резко снижается.
Падение насыщения артериальной крови кислородом до 80% от нормальной величины вызывает комплекс симптомов тяжелой гипоксии, известный под названием "горная болезнь": головную боль, состояние усталости, нарушение сна, пищеварения и др.
Во Время мышечной работы в условиях высотной гипоксии парциальное напряжение и содержание О2 в артериальной крови снижены, а в венозной крови примерно такие же, что и в обычных условиях. Поэтому системная артериовенозная разность по кислороду при выполнении одинаковой работы в горных условиях меньше, чем в равнинных (см. табл. 21).
Таблица 21.
Показатели кислородтранспортной системы при максимальной аэробной работе у тренированных мужчин на уровне моря и через 2 недели пребывания на высоте
Показатели |
Уровень моря (до 500 м) |
Высота | |
2300 м |
4000 м | ||
Барометрическое давление (мм. рт. ст.) |
735 |
580 |
460 |
Парциальное давление О2 (мм. рт. ст.): | |||
Во вдыхаемом воздухе |
144 |
112 |
87 |
В альвеолярном воздухе |
120 |
95 |
72 |
В артериальной крови |
107 |
80 |
55 |
Разность между альвеолярным воздухом и артериальной кровью |
13 |
15 |
17 |
Внешнее дыхание: | |||
Легочная вентиляция (л/мин, ВТР5) |
165 |
175 |
200 |
Вентиляционный эквивалент |
33 |
39 |
57 |
Диффузионная способность легких для О2 (л/мин/мм рт. ст., 5ТРО) |
100 |
100 |
100 |
Индекс дыхательного обмена (VСО2/VО2) |
1,20 |
1,22 |
1,30 |
Кровь: объем циркулирующей крови (л) |
6,42 |
6,19 |
5,77 |
Объем циркулирующей плазмы (л) |
3,16 |
2,95 |
2,55 |
Объем циркулирующих эритроцитов (л) |
3,26 |
3,24 |
3,22 |
Содержание О2 в артериальной крови (об.%) |
18,5 |
16,8 |
13,5 |
Содержание О2 в смешанной венозной крови (об.%) |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
Артериовенозная разность О2 (об.%) |
96 |
88 |
71 |
РН артериальной крови |
7,30 |
7,25 |
7,20 |
Напряжение СО2 в артериальной крови (мм рт. ст.) |
30 |
26 |
20 |
Бикарбонат плазмы (мМ/л) |
9,7 |
7,2 |
5,8 |
Лактат (мМ/л) |
11,0 |
11,0 |
11,0 |
Кровообращение: | |||
Макс, сердечный выброс (л/мин) |
30,0 |
30,0 |
30,0 |
Макс. ЧСС (уд/мин) |
185 |
185 |
185 |
Макс, систолический объем (мл) |
162 |
162 |
162 |
Макс, кислородный пульс (млО2/уд) |
27 |
24 |
19 |
МПК (л/мин) |
4,81 |
3,60 |
1,51 |
Чем Больше высота (сильнее степень гипоксии) и чем интенсивнее нагрузка, тем значительнее падение напряжения и насыщения О2 в артериальной крови.
При Выполнении мышечной работы на высоте увеличение концентрации молочной кислоты в мышцах и крови происходит при более низких нагрузках, чем на уровне моря (снижение анаэробного порога). При одной и той же нагрузке концентрация молочной кислоты в мышцах и крови при работе на высоте больше, а рН крови ниже, чем на уровне моря. Повышенная на высоте лактацидемия при выполнении субмаксимальных аэробных нагрузок служит дополнительным стимулом для усиления легочной вентиляции.
Максимальная концентрация лактата в крови при работе в первые дни на высоте такая же, что и на уровне моря. Следовательно, максимальная анаэробная мощность, по крайней мере та ее часть, которая определяется лактацидной (гликолити-ческой) системой, на высоте не снижается. Об этом также свидетельствует тот факт, что максимальный кислородный долг в первые дни на высоте такой же, что и на уровне моря.
Похожие статьи
-
Атмосферный воздух имеет значительный вес, который определяет барометрическое давление. Он сжимается под собственным весом, поэтому его давление и...
-
Кислородтранспортная система и выносливость, Система внешнего дыхания - Спортивная физиология
Кислородтранспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечнососудистую систему. Функциональные свойства каждой из этих...
-
Непрерывное или повторное пребывание в условиях повышенных температуры и влажности воздуха вызывает постепенное приспособление к этим специфическим...
-
Влажность воздуха В Условиях повышения температуры и влажности воздуха усиление теплоотдачи осуществляется двумя основными физиологическими механизмами:...
-
"Мертвая точка" и "второе дыхание" - Спортивная физиология
Через несколько минут после начала напряженной и продолжительной работы у нетренированного человека часто возникает особое состояние, называемое "мертвой...
-
При Снижении температуры внешней среды увеличивается разность между нею и температурой поверхности тела. Это приводит к усилению потери тепла телом (за...
-
Замедленная работа органов дыхания и кровообращения . Выше уже отмечалось, что в состоянии покоя у тренированных вентиляция легких меньше, чем у...
-
Водно-солевой баланс - Спортивная физиология
Одним из самых тяжелых последствий усиленного потоотделения во время мышечной работы, выполняемой в условиях повышенных температуры и влажности воздуха,...
-
Восстановление, Восстановление функций после прекращения работы - Спортивная физиология
После прекращения упражнения происходят обратные изменения в деятельности тех функциональных систем, которые обеспечивали выполнение данного упражнения....
-
Дыханием называется процесс, обеспечивающий потребление кислорода и выделение углекислого газа тканями живого организма. Этот процесс осуществляется...
-
Врабатывание, "мертвая точка", "второе дыхание" - Спортивная физиология
Врабатывание - это первая фаза функциональных изменений, происходящих во время работы. Тесно связаны с процессом врабатывания явления "мертвой точки" и...
-
Аэробные возможности организма и выносливость - Спортивная физиология
При Выполнении упражнений преимущественно аэробного характера скорость потребления кислорода (л О2/мин) тем выше, чем больше мощность выполняемой...
-
Питьевой режим, Потеря воды и ее восполнение во время соревнования - Спортивная физиология
Как Уже говорилось, высокая скорость потоотделения при напряженной работе в жарких условиях ведет к значительным потерям организмом воды (дегидратации),...
-
Физиологические основы мышечной силы - Спортивная физиология
В Условиях изометрического сокращения мышцы проявляют максимальную статическую силу. Максимальная статическая сила и максимальная произвольная...
-
Здоровье - это не только отсутствие болезней, определенный уровень физической тренированности, подготовленности, функционального состояния организма,...
-
Физиологические особенности пранаямы, Физиология пранаямы - Современные виды фитнеса. Пранаяма
Физиология пранаямы Термин "пранаяма" означает буквально "обуздание праны". На практике это связано с выполнением дыхательных упражнений, поэтому...
-
Размеры, эффективность работы и метаболизм спортивного сердца - Спортивная физиология
Как уже говорилось, важнейшими механизмами, обеспечивающими увеличение производительности сердца (сердечного выброса), служат увеличение - размеров...
-
Физиологическая характеристика нестандартных движений - Спортивная физиология
К нестандартным или ситуационным движениям относят спортивные игры (баскетбол, волейбол, теннис, футбол, хоккей и др.) и единоборства (бокс, борьба,...
-
Роль упражнений и функциональные показатели тренированности организма в покое, при выполнении стандартной и предельно напряженной работы Формирование и...
-
Сердце и сосуды выполняют очень важную роль - они обеспечивают перенос кислорода и питательных веществ к органам и тканям и вывод из них продуктов...
-
Физиологические основы мышечной силы и скоростно-силовых качеств (мощности) - Спортивная физиология
Как Уже отмечалось, проявляемая мышечная сила находится в обратной зависимости от скорости движения: чем выше скорость движения, тем меньше проявляемая...
-
Активный отдых - Спортивная физиология
Характер и длительность восстановительных процессов могут изменяться в зависимости от режима деятельности спортсменов в послерабочий, восстановительный,...
-
Физическая работоспособность в холодных условиях - Спортивная физиология
Во Время мышечной работы в холодных условиях теплоизоляция тела существенно снижается и усиливаются потери тепла (проведением с конвекцией). Это...
-
Кислородный долг и восстановление энергетических запасов организма - Спортивная физиология
В Процессе мышечной работы расходуются кислородный запас организма, фосфагены (АТФ и КрФ), углеводы, (гликоген мышц и печени, глюкоза крови) и жиры....
-
Дыхательная система - Биологические основы физической культуры
Дыхательная система включает воздухоносные пути, легкие, и другие органы, а также комплексы физиологических процессов, обеспечивающих потребление...
-
Тепловая адаптация у спортсменов - Спортивная физиология
Тренировочные и соревновательные нагрузки в видах спорта, требующих проявления выносливости, вызывают существенное повышение температуры ядра тела - до...
-
Утомление при выполнении различных спортивных упражнений - Спортивная физиология
Для Различных упражнений характерна специфическая комбинация ведущих систем (локализации) и механизмов утомления. При Выполнении упражнений максимальной...
-
Оздоровительный и профилактический эффект физической культуры В условиях современного мира с появлением устройств, облегчающих трудовую деятельность...
-
При выполнении тренировочного или соревновательного упражнения в функциональном состоянии спортсмена происходят значительные изменения. В непрерывной...
-
Физиологическая классификация спортивных упражнений - Спортивная физиология
Все Спортивные упражнения можно разделить на две большие группы. Для упражнений первой группы характерны очень большие (на соревновании - предельные)...
-
Значение разных путей отдачи телом тепла в окружающую среду неодинаково в условиях покоя и при мышечной деятельности и меняется в зависимости от...
-
Влияние температуры и влажности воздуха на спортивную работоспособность - Спортивная физиология
Во Время напряженной и продолжительной спортивной нагрузки (например, марафонского бега) теплопродукция в работающих мышцах в 15-20 раз превышает...
-
Физиологическое обоснование принципов обучения спортивной технике - Спортивная физиология
Эффективность обучения спортивной технике тесно связана с Целым рядом педагогических принципов обучения, соблюдение которых возможно только при условии...
-
Сенсорные и исполнительные (оперантные) компоненты двигательного навыка Физиологическим механизмом тренируемости, благодаря которому формируются новые,...
-
При Управлении движениями центральная нервная система осуществляет очень сложную деятельность. Это связано с тем, что в выполнении спортивных...
-
Сердечно сосудистая система (кровообращение) - Спортивная физиология
Поскольку у спортсменов, как и у всех здоровых людей, внешнее дыхание не лимитирует скорость потребления кислорода, кислород-транспортные возможности...
-
Система крови - Спортивная физиология
Многие показатели крови могут существенно влиять на аэробную выносливость. Прежде всего, от объема крови и содержания в ней гемоглобина зависят...
-
При физической нагрузке потребление О2 и продукция СО2 возрастают в среднем в 15--20 раз. Одновременно усиливается вентиляция и ткани организма получают...
-
В этой зоне мощности работы, длящейся 30-40 минут, во всех случаях период врабатывания полностью завершается, и многие функциональные показатели затем...
-
Физиологические основы выносливости, Определение понятия - Спортивная физиология
Определение понятия Понятие "выносливость" употребляется в обыденной речи в очень широком смысле для того, чтобы охарактеризовать способность человека к...
Острые физиологические эффекты пониженного атмосферного давления, Функция дыхания - Спортивная физиология