МЫШЕЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

МЫШЕЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ

Проблемы, связанные с пребыванием на вы­сокогорье, рассматривались еще в 400 г. до н.э. [40], хотя в основном они касались условий по­ниженной температуры воздуха, а не ограниче­ний, обусловленных разреженным воздухом. Зас­луга первых открытий, позволивших получить представление о действии пониженного давления кислорода в условиях высокогорья, принадлежит трем ученым. Торричелли (около 1644) изобрел ртутный барометр — прибор, позволяющий точ­но измерить атмосферное давление газов. Спустя несколько лет (1648) Паскаль продемонстриро­вал снижение барометрического давления на боль­ших высотах [40]. Позже (1777) Лавуазье описал свойства кислорода и других газов, которые обес­печивают барометрическое давление [40].

Отрицательное действие высокогорья на чело­века, обусловленное низким давлением кислорода (гипоксия), было обнаружено Бертом в конце 1800 г. [I]. В наше время проведение Олимпийс­ких игр 1968 г. в Мехико на высоте 2 290 м (1,4 мили) над уровнем моря привлекло большое вни­мание ученых к изучению влияния условий высо­когорья на мышечную деятельность. Под поняти­ем высокогорье мы будем подразумевать высоту более 1 500 м (4 921 футов) над уровнем моря, поскольку ниже этого уровня наблюдается значи­тельно меньшее количество физиологических из­менений, влияющих на мышечную деятельность.

УСЛОВИЯ ВЫСОКОГОРЬЯ

Прежде чем приступить к изучению влияния условий высокогорья на мышечную деятельность, необходимо выяснить, что представляют собой условия пониженного атмосферного давления. Рассмотрим, как отличается газовая среда на вы­сокогорье от газовой среды в обычных (на уровне моря) условиях.



Атмосферное давление на высокогорье

Воздух имеет массу. Барометрическое давле­ние в любой точке Земли обусловлено массой воздуха в атмосфере над этой точкой. На уровне моря, например, воздух, составляющий земную атмосферу (приблизительно 24 км, или 38,6 миль), оказывает давление, равное 760 мм рт.ст. На вер­шине Эвереста —наивысшей точке Земли (8 848 м, или 29 028 футов) — давление воздуха составляет всего около 250 мм рт.ст. Эти (и другие) различия показаны на рис. 12.1.

Барометрическое давление на Земле не посто­янно. Оно изменяется в зависимости от климати­ческих условий, времени года и места, где прово­дится измерение. На Эвересте, например, среднее атмосферное давление колеблется от 243 мм рт.ст. в январе до почти 255 мм рт.ст. в июне и июле. Кроме того, земная атмосфера слегка выпукла на экваторе, вследствие чего атмосферное давление в этом месте немного повышено. Эти сведения, не представляющие особого интереса для людей, про­живающих в местности, расположенной на уров­не моря, крайне важны с точки зрения физиоло­гии для тех, кто намерен покорить Эверест без до­полнительных запасов кислорода.

Таблица 12.1. Изменения барометрического давления (Рб) и парциального давления кислорода (/'о,) на различной высоте, мм рт.ст.

 

Высота, м   Р.   ^  

Уровень моря)                                  760 159.2

 

1 000 674 141.2

 

2 000 596 124.9

 

3000 526 110.2

 

4 000 462 96.9

 

9 000 231 48.4

 

Несмотря на изменения атмосферного давле­ния, количество газов, содержащихся в воздухе, которым мы дышим, остается неизменным в лю­бых условиях. Независимо от высоты над уров­нем моря воздух всегда содержит 20,93 % кисло­рода, 0,03 диоксида углерода и 79,04 % азота. Из­меняется только парциальное давление. Как видно из табл. 12.1, давление молекул кислорода на раз­личной высоте непосредственно зависит от баро­метрического давления, изменение парциального давления кислорода значительно влияет на гра­диент парциального давления между кровью и тканями. Этот вопрос будет рассматриваться ниже.

Таблица 12.2. Изменение температуры воздуха на различных высотах


хательного испарения вследствие сухого воздуха и повышенной частоты дыхания (рассматривается дальше). Сухой воздух также повышает испарение воды вследствие потоотделения при выполнении физической нагрузки в условиях высокогорья.


Т


Высота, м   Температура, "С  



Уровень моря)                             15,0

 

1 000 8,5

 

2000 2,0

 

3 000 -4,5

 

4000 -10,9

 

9 000 -43,4

 

Из-за низких температур абсолютная влажность воздуха в условиях высокогорья чрезвычайно низ­ка. В холодном воздухе содержится совсем немно­го влаги. Поэтому если даже он полностью насы­щен водой (100 %-я относительная влажность), дей­ствительное количество воды, содержащейся в воздухе, невелико. Парциальное давление воды при 20°С составляет около 17 мм рт.ст. Однако при температуре воздуха —20°С оно понижается до 1 мм рт.ст. Крайне низкая влажность на большой высоте вызывает обезвоживание организма. Тело отдает большое количество воды посредством ды-


Смесь газов во вдыхаемом нами воздухе в условиях высокогорья такая же, как и в местности, расположенной на уровне моря:

кислорода — 20,93 %, диоксида углеро­да — 0,03, азота — 79,04 %. В то же вре­мя парциальное давление каждого газа снижается прямо пропорционально увели­чению высоты. Пониженное парциальное давление кислорода ведет к снижению мышечной деятельности в условиях вы­сокогорья вследствие пониженного гради­ента давления, отрицательно влияющего на транспорт кислорода в ткани.

С увеличением высоты температура воз­духа снижается, что сопровождается сни­жением количества водяного пара в воз­духе. В результате этого более сухой воз­дух может привести к обезвоживанию организма путем увеличения неощущаемых потерь воды организма


246


Солнечное излучение

Интенсивность солнечного излучения увели­чивается на больших высотах по двум причинам. Во-первых, потому, что на высоте солнечные лучи проходят меньший объем атмосферы. Именно по­этому на высокогорье атмосфера поглощает мень­ше солнечного излучения, особенно ультрафио­летовых лучей. Во-вторых, в обычных условиях атмосферная влага, как правило, поглощает зна­чительную часть солнечного излучения, однако ввиду ограниченного объема водяного пара в ус­ловиях высокогорья находящийся там человек подвергается более значительному воздействию солнечного излучения. Солнечное излучение уси­ливает отражение лучей от снега.


деятельности, которое, как мы уже знаем из гла­вы 9, зависит от поступления необходимого ко­личества кислорода в организм, его транспорта в мышцы и утилизации ими. Нарушение любого из этих этапов отрицательно сказывается на мышеч­ной деятельности. Рассмотрим, как на эти про­цессы влияют условия высокогорья.

Легочная вентиляция. В покое и во время физи­ческой нагрузки легочная вентиляция на больших высотах повышается. Поскольку в условиях высо­когорья в данном объеме воздуха содержится мень­ше молекул кислорода, человеку приходится вды­хать больше воздуха, чтобы обеспечить такое же количество кислорода, как при нормальном дыха­нии в обычных условиях (на уровне моря). Таким образом, увеличение вентиляции обусловлено по­требностью в большем объеме воздуха.


В ОБЗОРЕ...


1. Условия высокогорья характеризуются по­ниженным атмосферным давлением. Пребывание на высоте 1 500 м (4 921 футов) и больше оказы­вает заметное воздействие с точки зрения физио­логии на организм человека.

2. Содержание газов во вдыхаемом нами воздухе остается неизменным на любой высоте, в то же вре­мя парциальное давление каждого из них изменя­ется в зависимости от атмосферного давления.

3. С увеличением высоты температура воздуха понижается. Холодный воздух содержит мало воды, поэтому влажность воздуха в условиях вы­сокогорья крайне низкая. Эти два фактора повы­шают восприимчивость к холодовым травмам и обезвоживанию в условиях высокогорья.

4. С увеличением высоты повышается интен­сивность солнечного излучения, поскольку атмос­фера более разрежена и в ней мало влаги.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ НА УСЛОВИЯ ВЫСОКОГОРЬЯ

Рассмотрим, как влияет пребывание в услови­ях высокогорья на организм человека. Главное внимание обратим на те реакции организма, ко­торые могут влиять на мышечную деятельность, а именно реакции дыхательной и сердечно-сосуди­стой систем, а также реакции обмена веществ.

Большая часть излагаемого материала касает­ся физиологических реакций организма неаккли­матизированных мужчин в условиях высокогорья. Это объясняется небольшим числом исследова­ний влияния условий высокогорья на организм женщин и детей, чья чувствительность к ним мо­жет значительно отличаться.




Выносливость

Условия пониженного атмосферного давления в наибольшей степени влияют на продолжитель­ную мышечную деятельность, которая предъявляет высокие требования системе транспорта кислорода и системе анаэробного образования энергии. На вершине Эвереста МПК снижается от 10 до 25 % по сравнению с его величиной в обычных услови­ях. Это значительно ограничивает способность орга­низма выполнять физическую нагрузку. Поскольку МПК снижается на определенный процент, инди­видуумы, характеризующиеся более высокой аэроб­ной способностью, в условиях высокогорья могут выполнять стандартную нагрузку с меньшим ис­пытываемым усилием и при меньшей нагрузке на сердечно-сосудистую систему, чем те, у кого МПК ниже. Это может объяснить, как Месснер и Хабе-лер смогли в 1978 г. достичь вершины Эвереста без кислорода. Несомненно, у них были более высокие показатели МПК в обычных условиях.

В ОБЗОРЕ...

1. Гипоксия (пониженное содержание кисло­рода) в условиях высокогорья может приводить к изменению обычных физиологических реакций организма. Легочная вентиляция усиливается, приводя к состоянию гипервентиляции, характе­ризующемуся повышенным выведением диокси­да углерода, итогом которого является респира­торный алкалоз. В ответ на это почки начинают выделять больше ионов двууглекислой соли, вследствие чего нейтрализуется больше кислоты.

2. Условия высокогорья не влияют на диффузи­онную способность легких, в то время как транс­порт кислорода в некоторой степени нарушается вследствие пониженной концентрации гемогло­бина.

3. Градиент диффузии, обеспечивающий обмен кислорода между кровью и активными тканями, в условиях высокогорья значительно понижается, следовательно, нарушается процесс потребления кислорода. Это частично компенсируется умень­шением объема плазмы, приводящим к повыше­нию концентрации эритроцитов, и увеличением транспорта кислорода на единицу крови.

4. Максимальное потребление кислорода уменьшается по мере снижения атмосферного давления. Если снижается парциальное давление кислорода, МПК уменьшается более выражение.

5. При выполнении субмаксимальной физичес­кой нагрузки в условиях высокогорья сердечный выброс увеличивается вследствие повышения ЧСС для компенсации снижения градиента давления, который обеспечивает обмен кислорода.


6. При максимальной нагрузке систолический объем крови и ЧСС понижены, что приводит к уменьшению сердечного выброса. Последнее в со­четании с пониженным градиентом давления зна­чительно нарушает доставку и потребление кис­лорода.

'"НУ Спортсмены, не обладающие высоким уровнем развития выносливости, могут подготовиться к соревнованиям, которые будут проходить в условиях высокогорья, на основании высокоинтенсивных трени­ровочных занятий, направленных на раз­витие выносливости, проводимых в обыч­ных (на уровне моря) условиях, с целью увеличения МПК. Во время соревнований, проводимых в условиях высокогорья, они смогут выполнять физическую нагрузку любой данной интенсивности при более низком проценте МПК

7. Пониженная окислительная способность в условиях высокогорья обусловлена ограниченным транспортом кислорода. Поэтому больше энергии образуется за счет анаэробных процессов, о чем сви­детельствуют повышенные уровни лактата крови при выполнении работы с данной субмаксимальной интенсивностью. Однако при максимальной интен­сивности работы уровни лактата понижены, оче­видно, из-за того, что организм должен выполнять работу с интенсивностью, не позволяющей в пол­ной мере активировать системы энергообеспечения.


251


В условиях высокогорья объем плазмы 7 вначале уменьшается, увеличивая относи­тельное количество эритроцитов и, сле­довательно, гемоглобина в данном объеме крови, что приводит к повышению кисло-родтранспортной способности данного объема крови. Эта адаптационная реак­ция положительно влияет на выполнение небольших физических нагрузок, однако ухудшает выносливость при почти макси­мальных или максимальных нагрузках

приводящее к понижению объема плазмы. В ре­зультате повышается концентрация эритроцитов, еще больше увеличивая кислородтранспортную способность крови.


Адаптационные реакции мышц

Несмотря на малочисленность исследований изменений, происходящих в мышцах в услови­ях высокогорья, данные мышечной биопсии убе­дительно показывают, что они претерпевают значительные структурные и метаболические из­менения. В табл. 12.3 приводятся некоторые адаптационные реакции мышц, наблюдавшие­ся при острой гипоксии в течение 4 — 6 недель у участников экспедиций на Эверест и Мак-Кинли. Сечение мышечных волокон уменьша­лось, что привело к снижению общей площади мышц. Плотность капилляров увеличилась, что повысило количество поступаемых в них крови и кислорода. Чем были вызваны эти измене­ния, в настоящее время является предметом об­суждения специалистов. Неспособность мышеч­ной системы справиться с физической нагруз­кой в условиях высокогорья может быть связана с уменьшением массы мышц и способности об­разовывать АТФ.

Таблица 12.3. Изменение структуры и метаболических характеристик мышц при хронической гипоксии (4—6 недель)

Параметр   Характер изменения   Изменение, %  

Площадь мышц                              Понижение 11—13

 

Площадь волокон

 

Медленносокращающиеся                    "          21 —25

 

быстросокращающиеся " 19

 

Плотность капилляров, Увеличение 13

 

количество капилляров

 

на 1 мм2

 

Сукцинат дегидрогеназа Понижение 25

 

Цитрат-синтаза " 21

 

Фосфорилаза " 32

 

Фосфофруктокиназа " 48

 

 


Продолжительное пребывание в условиях вы­сокогорья приводит к потере аппетита и суще­ственному снижению массы тела. Во время экс­педиции на Мак-Кинли в 1992 г. у шести участ­ников среднее уменьшение массы тела составило 6 кг (13,2 фунта). Хотя частично оно отражало общее снижение массы тела и количества вне­клеточной жидкости, у всех шести наблюдали за­метное уменьшение мышечной массы. Как вид­но из табл. 12.3, это было связано со значитель­ным уменьшением площади поперечного сечения как медленно-, так и быстросокращающихся мы­шечных волокон. Вполне логично предположить, что такое снижение мышечной массы связано с потерей аппетита и истощением запасов белка в мышцах. Возможно, будущие исследования со­става тела и питания альпинистов помогут объяс­нить отрицательные воздействия условий высо­когорья на мышцы.

Метаболические характеристики мышц пони­жаются спустя несколько недель пребывания в условиях высокогорья (свыше 2 500 м, или 8 200 футов). На большой высоте (Мак-Кинли или Эве­рест) через 3—4 недели значительно снижается активность митохондрий и гликолитических фер­ментов в мышцах ног (латеральной широкой мыш­це бедра и икроножной). Это указывает на то, что, помимо получения меньшего количества кис­лорода, мышцы в некоторой степени теряют свою способность осуществлять окислительное фосфо-рилирование, а также выполнять аэробную и ана­эробную работу. К сожалению, биопсические ис­следования жителей высокогорья не проводились, поэтому мы не знаем, происходят ли в их мыш­цах какие-либо изменения вследствие прожива­ния в условиях высокогорья.


Подготовка к соревнованиям, проводимым в условиях высокогорья

Как быть спортсменам, которые тренируются в обычных условиях и которым предстоит уча­ствовать в соревнованиях, проводимых в услови­ях высокогорья? Как им наиболее эффективно подготовиться? Несмотря на противоречивость результатов исследований, у спортсменов, кажет­ся, есть два варианта. Первый — принять участие в соревнованиях в течение 24 ч после прибытия. Такой вариант не обеспечивает достаточной акк­лиматизации, однако в течение столь короткого периода времени не успевают полностью про­явиться классические симптомы высотной болез­ни. После первых 24 ч пребывания в условиях


253


высокогорья физическое состояние спортсмена ухудшается вследствие физиологических реакций организма, таких, как обезвоживание и расстрой­ство сна.

Второй вариант — проведение тренировочных занятий в условиях высокогорья в течение не ме­нее 2 недель перед соревнованиями. Однако даже этого срока недостаточно для полной акклимати­зации, требуется не менее 4—6 недель. Спорт­сменам командных видов спорта, требующих зна­чительного уровня выносливости (баскетбол, во­лейбол или футбол) рекомендуется провести в течение нескольких недель интенсивные аэроб­ные тренировки в обычных условиях, чтобы по­высить уровень МПК. Это позволит им соревно­ваться в условиях высокогорья при относительно низкой интенсивности по сравнению с теми, кто не тренировался таким образом.

Тренировочные занятия, обеспечивающие оп­тимальный уровень адаптации, следует проводить на высоте от 1 500 м (4 921 футов), представляю­щей минимальный уровень, при котором наблю­дается тренировочный эффект, до 3 000 м (9 843 фута) — максимальный уровень для достижения максимального тренировочного воздействия. В первые дни пребывания в условиях высокого­рья работоспособность снижается. Поэтому ин­тенсивность тренировочных занятий в первые дни должна составлять 60 — 70 % от обычной; ее не­обходимо постепенно увеличивать, доведя до мак­симальной в течение 10—14 дней.

Адаптационные реакции к условиям высоко­горья представляют собой реакцию на гипоксию, поэтому можно предположить, что вдыхание га­зов с низким Ру вызовет подобные адаптацион­ные реакции. Однако предположение о том, что кратковременные (1 — 2 ч в день) периоды вды­хания газов с низким Ру могут вызвать хотя бы частично адаптационные реакции подобные тем, которые наблюдаются в условиях высокогорья, пока не получило подтверждения. Наряду с этим Дениэлс и Олдридж обнаружили, что чередова­ние тренировок, проводимых на высоте 2 287 м (7 503 фута) и в обычных условиях (на уровне моря), обеспечивает адекватную акклиматизацию к условиям высокогорья [12]. Пребывание в обыч­ных условиях до 11 дней не влияет на обычные приспособительные реакции к условиям высоко­горья, если проводятся тренировочные занятия.

НЕДОМОГАНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ПРЕБЫВАНИЕМ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ

Кроме низкой температуры воздуха, ветра и солнечного излучения, затрудняющих восхожде­ние альпинистов, у некоторых людей могут на­блюдаться симптомы высотной, или горной, бо­лезни. Это — головная боль, тошнота, рвота, одышка и бессонница. Эти симптомы, как пра­


вило, возникают через 6 — 96 ч после прибытия в условия высокогорья. Острая высотная болезнь, не представляя угрозы для жизни, тем не менее может вывести человека из строя на несколько дней и больше. В некоторых случаях состояние может ухудшиться. У пострадавшего может воз­никнуть более тяжелая степень горной болезни — отек легких или мозга. Рассмотрим вкратце эти заболевания, причины их возникновения и меры предосторожности, которые позволяют их избе­жать.

В ОБЗОРЕ...

1. Условия гипоксии стимулируют выделение эритропоэтина, увеличивающего образование эритроцитов. Чем больше эритроцитов, тем боль­ше гемоглобина. Вначале объем плазмы умень­шается, что также способствует повышению кон­центрации гемоглобина, но затем постепенно воз­вращается к обычному уровню. Нормальный уровень плазмы в сочетании с увеличенным чис­лом эритроцитов приводят к увеличению общего объема крови. Все эти изменения способствуют улучшению кислородтранспортной способности крови.

2. В условиях высокогорья уменьшается масса мышц и общая масса тела. Частично это обуслов­лено потерей аппетита и обезвоживанием орга­низма, приводящим к расщеплению белков в мышцах.

3. Другими адаптационными реакциями мышц являются уменьшение площади волокон, повы­шенное кровоснабжение капилляров и понижен­ная активность метаболических ферментов.

4. Пониженное МПК в самом начале пребы­вания в условиях высокогорья незначительно по­вышается в последующие несколько недель.

5. Результаты большинства исследований по­казывают, что тренировки в условиях высокого­рья не приводят к значительному улучшению спортивных результатов в соревнованиях, прово­димых в обычных условиях. Физиологические изменения, например, увеличение образования эритроцитов, хотя и носят временный характер, дают спортсмену определенное преимущество в первые дни после возвращения в обычные усло­вия. Этот вопрос в настоящее время широко дис­кутируется.

6. Спортсмены, которым предстоит выступать в соревнованиях, проводимых в условиях высо­когорья, должны стремиться сделать это в пер­вые 24 ч после прибытия, пока еще полностью не проявились отрицательные воздействия понижен­ного атмосферного давления.

7. Другая возможность, имеющаяся в распоря­жении спортсменов, которым предстоит выступать на соревнованиях, проводимых в условиях высо-


254


когорья, состоит в проведении тренировок на вы­соте 1 500 м (4 921 фут) - 3 000 м (9 843 фута) в течение не менее 2 недель перед началом соревно­ваний. Это способствует адаптации организма к гипоксии и другим факторам высокогорья.






Острая высотная болезнь

Развитие острой высотной болезни зависит от высоты, скорости восхождения и индивидуальной восприимчивости [17]. Ряд исследований был по­священ изучению частоты возникновения этой бо­лезни у групп альпинистов. Результаты оказались весьма противоречивыми и колебались от 0,1 до 53 % на высоте 3 000 - 5 500 м (9 840 - 18 044 фута). По сообщениям Форстера, у 80 % человек, поднявшихся на вершину вулкана Мауна-Коа (4 205 м, или 13 796 футов) на Гавайских остро­вах, были выявлены симптомы острой высоко­горной болезни [13]. Эти симптомы значительно колеблются на высоте 2 500 — 3 500 м (8 200 — 11 480 футов), на которую обычно поднимаются любители лыж и путешественники. Острая вы­сотная болезнь на такой высоте наблюдается у 6,5 % мужчин и 22,2 % женщин (причина такого различия пока неясна) [36].

Хотя причина возникновения острой высот­ной болезни окончательно не установлена, резуль­таты ряда исследований свидетельствуют, что у людей с максимальным проявлением заболевания наблюдается слабая вентиляторная реакция на гипоксию [18, 22, 25]. У некоторых людей в усло­виях среднегорья и высокогорья снижаются час­тота и глубина дыхания. Такая пониженная вен­тиляция приводит к накоплению в тканях диок­сида углерода, что может быть причиной возникновения большинства симптомов высотной болезни.

Острая высотная болезнь может приводить к бессоннице, несмотря на очевидное утомление;

как показывают исследования, это может быть обусловлено нарушением стадий сна [42]. Кроме того, у некоторых людей наблюдается так назы­ваемое дыхание Чейн-Стокса, не позволяющее человеку расслабиться и уснуть. Дыхание Чейн-Стокса характеризуется чередованием частого и медленного поверхностного дыхания, включаю­щего периоды почти полного его прекращения. Приступы такого дыхания учащаются с увеличе­нием высоты, и продолжаются в течение 24 % времени, проведенного на высоте 2 440 м (8 005 футов), 40 % — на высоте 4 270 м (14 009 футов) и 100 % — на высоте свыше 6 300 м (20 669 футов) [39, 43].

Как избежать острой высотной болезни? Нам хотелось бы думать, что физически лучше подго­товленные люди менее восприимчивы к этому заболеванию, однако прямых доказательств этого пока нет. Хорошо подготовленный с точки зре­ния уровня выносливости спортсмен оказывает­


ся плохо защищенным от действия гипоксии, поскольку процент снижения МПК у всех людей одинаков.

Профилактика и лечение высотной болезни, как правило, предполагают постепенное восхож­дение и проведение нескольких дней на более низких высотах. Постепенное восхождение (не более 300 м в день), начиная с высоты 3 000 м (9 843 фута), по мнению специалистов, сводит к минимуму риск возникновения высотной болез­ни. Для устранения симптомов острой высотной болезни используют два препарата: ацетазоламид и дексаметазон, которые следует применять под наблюдением врача. Эффективным средством ле­чения острой высотной болезни является, есте­ственно, возвращение на более низкую высоту.


Отек легких

В отличие от острой высотной болезни, отек легких, т.е. накопление жидкости в легких, пред­ставляет угрозу для жизни пострадавшего. При­чина возникновения отека легких в условиях вы­сокогорья неизвестна. Чаще всего он наблюдает­ся у тех, кто быстро взошел на высоту более 2 700 м (8 858 футов). Заболевание может возникнуть у физически здоровых людей, но чаще всего — у детей и молодых людей. Накопление жидкости мешает движению воздуха через легкие, приводя к одышке и чрезмерному утомлению. Нарушение нормального дыхания отрицательно сказывается на насыщении крови кислородом, вызывает по­синение губ и ногтей, спутанность и потерю со­знания. Лечение предполагает введение дополни­тельного количества кислорода и перемещение пострадавшего на более низкую высоту.

0 760 159 600

 

10 1,520 318 . 1,201

 

20 2,280 477 1,802

 

30 3,040 636 2,402

 

В отличие от газов жидкости организма не под­даются сжатию, поэтому увеличение глубины или давления не оказывают на них заметного влияния. Вместе с тем мы не можем не учитывать давление, оказываемое водой на газы (кислород, азот и диок­сид углерода), растворенные в жидкостях организ­ма. Вдыхание воздуха на глубине 10 м увеличивает парциальное давление каждого из этих газов вдвое (табл. 12.4). На глубине около 30 м парциальное давление этих газов в 4 раза больше, чем на поверх­ности воды. Такое увеличение парциального давле­ния приводит к тому, что большее число молекул этих газов растворяется в жидкостях организма. Если во время подъема на поверхность давление снижа­ется слишком быстро, парциальное давление этих газов в жидкостях организма превысит давление воды. Вследствие этого газы тканей выходят из жид­костей, образуя пузырьки. Более подробно это яв­ление рассматривается дальше.

В ОБЗОРЕ...

1. При погружении тела в воду оно подверга­ется действию повышенного атмосферного дав­ления.


256


Рис. 12.5. Взаимосвязь между глубиной погружения и объемом воздуха в легких погружающегося


257

2. Поскольку при повышении давления объем снижается, воздух, находящийся в легких, сжи­мается при погружении тела в воду и расширяет­ся при поднятии на поверхность.

3. При погружении тела в воду в жидкостях орга­низма увеличивается число растворенных молекул газов, которые при быстром подъеме на поверх­ность выходят из жидкости, образуя пузырьки.

РЕАКЦИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ НА ПОГРУЖЕНИЕ В ВОДУ

Погружение в воду снижает нагрузку на сердеч­но-сосудистую систему. При погружении тела в воду по шею давление оказывается на нижнюю его часть, что значительно снижает скопление крови и спо­собствует ее возврату в сердце, тем самым умень­шая работу, выполняемую сердечно-сосудистой си­стемой. Кроме того, увеличивается объем плазмы о чем свидетельствует уменьшение содержания ге^ моглобина и гематокрита. Вследствие этого, даже при частичном погружении тела в воду, ЧСС в по­кое снижается на 5 — 8 ударов-мин"'. Более того,

17 ,,„-


погружение в воду лица еще больше снижает ЧСС. Это — результат атонического бульбофациального рефлекса, характерного для многих млекопитающих.

У некоторых животных (бобров, тюленей и ки­тов) ЧСС при погружении может замедляться (брадикардия) на 90 %. У людей брадикардия обычно составляет более 50 % ЧСС перед погру­жением в воду [34]. Например, если ЧСС перед погружением составляет 70 ударов-мин"', то при погружении она может снизиться до 40 — 50 уда­ров-мин"'. Еще больше снижается ЧСС как в по­кое, так и при нагрузке при погружении в холод­ную воду [21]. С медицинской точки зрения час­тота нарушений сердечной проводимости зна­чительно повышается при низкой температуре воды. Другими словами, погружение в холодную воду связано с более выраженной брадикардией и более частым возникновением сердечной арит­мии. Особый интерес представляет тот факт, что при данном усилии, производимом в воде, на­пример, при данном МПК, ЧСС, как правило, меньше на 10— 12 ударов-мин"', чем при таком же усилии, производимом на суше (рис. 12.6).


1    2    3 Потребление кислорода, л / мин

Рис. 12.6. Взаимосвязь между потреблением кислорода и ЧСС при выполнении физической нагрузки на суше (1) и в воде (2)






Ныряние с задержкой дыхания

Ныряние с задержкой дыхания — старейшая форма ныряния, популярная и в наше время. Продолжительность задержки дыхания опреде­ляется "точкой разрыва непрерывности", при ко­торой человек не способен противостоять побуж­дению сделать вдох. Потребность выполнения вдоха, находясь под водой, обусловлена накоп­лением диоксида углерода в крови, что, как вы должны помнить из главы 9, является наиболее побудительным стимулом дыхания. Повышение либо частоты, либо глубины дыхания (гипервен­тиляция) непосредственно перед погружением увеличивает выведение диоксида углерода из тка­ней тела. Это может продлить период задержки дыхания [26]. Вместе с тем следует отметить, что гипервентиляция не увеличивает содержание кис­лорода в крови. Таким образом, хотя гипервен­тиляция повышает продолжительность задерж­ки дыхания, она тем не менее не увеличивает резервы кислорода. У некоторых людей артери­альные уровни кислорода могут понизиться на­столько, что человек теряет сознание, прежде чем накопление СОд в крови заставит его подняться на поверхность [II].

Плавание, как правило, не связано с возник­новением проблем, касающихся давления в со­держащих воздух органах и тканях тела (легких, дыхательных путях, пазухах, среднем ухе и т.п.). В то же время погружение на 1 — 2 м под воду очень быстро приводит к повышению давления в них. Это может вызывать ощущение дискомфор­та в ушах и пазухах, если только давление газов в них не оказывается равным давлению воды. Урав­новешивание давления осуществляется зажиманием носа и выдуванием воздуха в среднее ухо и пазухи.


При погружении под воду с задержкой дыха­ния грудная клетка сжимается, а объем воздуха, находящегося в легких, уменьшается вследствие увеличивающегося давления воды на тело. В кон­це концов объем легких может уменьшиться до величины остаточного объема легких, но не боль­ше. Вспомним, что остаточный объем— это объем воздуха, остающийся в легких после кон­ца максимального выдоха, т.е. это количество воздуха, которое нельзя выдохнуть. Если чело­век попытается опуститься ниже после этого, кровеносные сосуды легких и дыхательных пу­тей могут лопнуть, поскольку давление крови в них превысит давление воздуха. Поэтому предел погружения при задержке дыхания определяется отношением общего объема легких (ООЛ) к ос­таточному (00).

У взрослого человека среднее отношение ООЛ к 00 составляет 4 : 1 или 5:1. Давление воды на глубине 20 — 30 м вполне достаточно, чтобы сни­зить объем грудной клетки и легких до величины остаточного объема. Вместе с тем люди с боль­шим ООЛ и меньшим 00 могут погружаться на большую глубину. Так, например, японские ис­катели жемчуга ежедневно погружаются на глу­бины, почти соответствующие предельным (ис­ходя из отношения ООЛ к 00). Рекорд мира в погружении с задержкой дыхания равен 73 м. Он был установлен ныряльщиком, который почти на 12 м превысил предел, определенный отношени­ем ООЛ к 00.

Газы, содержащиеся в организме ныряльщи­ка, не единственная проблема, которую ему при­ходится решать при погружении. Сжимается так­же воздух, попавший в его очки или маску. Сжа­тие этого воздуха также ограничивает глубину погружения, поскольку при чрезмерном сжатии воздуха могут лопнуть кровеносные сосуды глаз и лица. Поэтому ныряльщики за жемчугом, ре­гулярно погружающиеся на глубину не менее 5 м (16 футов), одевают специальные очки, в ко­торые попадает очень незначительное количе­ство воздуха, что в определенной мере снижает вероятность повреждения кровеносных сосудов глаз.


Кислородное отравление

Кислород при парциальном давлении от 318 до 1 500 мм рт.ст. оказывает серьезное действие, особенно на легкие и центральную нервную сис-


17*                                                                                     259


тему [5, 33]. Высокое /), во вдыхаемом воздухе может направить достаточное количество кисло­рода в раствор плазмы, и растворенный кислород удовлетворит метаболические потребности чело­века. В результате этого из гемоглобина может диссоциировать меньше кислорода, и гемоглобин венозной крови останется значительно насыщен­ным кислородом.

В свою очередь, диоксид углерода хуже связы­вается с гемоглобином, полностью насыщенным кислородом, поэтому процесс выведения диок­сида углерода через гемоглобин нарушается. Бо­лее того, когда человек вдыхает кислород, 75, ко­торого превышает 318 мм рт.ст. (в 2 раза выше обычного атмосферного р(, ), может произойти сужение мозговых кровеносных сосудов, что зна­чительно ограничивает кровоток в центральной нервной системе. Это может привести к появле­нию таких симптомов, как искажение зрения, быстрое и поверхностное дыхание, судороги. В некоторых случаях такое высокое /), может выз­вать раздражение дыхательных путей, постепен­но приводя к пневмонии. Состояние, обусловлен­ное вдыханием чрезмерного количества кислоро­да, называется кислородным отравлением.



Декомпрессионная болезнь

Высокое парциальное давление азота во время погружения способствует попаданию в кровь и ткани большего количества азота. Если находя­щийся на глубине человек пытается подняться на поверхность слишком быстро, азот не может быть перераспределен или выведен из легких достаточ­но быстро и поэтому остается в системе кровооб­ращения и тканях в виде пузырьков, приводя к значительному дискомфорту и боли. Это состоя­ние называется декомпрессионной болезнью или высотными болями. Как правило, боль ощущает­ся в области локтевых, плечевых и коленных сус­тавов, где скапливаются пузырьки азота. При эм­болии сосуда пузырьками азота нарушается про­цесс кровообращения, что может привести к смерти.


Рис. 12.8. Рекомпрессионная камера

Лечение заключается в помещении пострадав­шего в рекомпрессионную камеру (рис. 12.8). Дав­ление воздуха в камере повышено и соответству­ет тому, которое человек испытывал во время по­гружения. Давление постепенно снижают до обычного уровня. Вследствие рекомпрессии азот возвращается в раствор, затем постепенное сни­жение давления позволяет азоту "убежать" через дыхательную систему.

Для предотвращения декомпрессионной болез­ни разработаны таблицы, содержащие информацию о скорости подъема на поверхность с разной глуби­ны (рис. 12.9). Если, например, человеку предстоит погрузиться на глубину около 50 футов (около 15 м) на 1 ч, декомпрессия не нужна. Однако если человек провел 1 ч на глубине около 100 футов (око­ло 30 м), необходимо проведение медленной де­компрессии. Строго следуя указаниям таких таб­лиц, человек осуществит подъем на поверхность без возникновения декомпрессионной болезни.

"Глубинное опьянение"

Хотя азот не принимает участия в биологичес­ких процессах организма, при высоком давлении,


180 • 5 160 -

^ 140 -

1120-

|юо-

^ 80-I 60-^ 40 -20 -

0


Не требуется декомрессия


Требуется декомпрессия


10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Продолжительность погружения, мин








Рис. 12.9

Потребность в декомпрессии при различной продолжительности погружения на разную глубину


 


260





Рис. 12.10

Возникновение пневмоторакса и эмболии при подъеме на поверхность после погружения с аквалангом


 


например, таком, как при погружении на боль­шую глубину, он может действовать подобно га­зонаркотической смеси. Последующее состояние называют глубинным опьянением, или азотным наркозом. Действие усиливается при увеличении глубины и, следовательно, давления. У постра­давшего появляются симптомы, подобные наблю­даемым при алкогольном опьянении. По мнению специалистов, каждое увеличение глубины погру­жения на 15 м соответствует действию одного "мартини", выпитого на пустой желудок.

При погружении на глубину 30 м и более мо­жет нарушаться способность оценивать ситуацию, представляющая угрозу для жизни. Поэтому боль­шинство погружающихся на такую глубину ды­шат специальной смесью газов, содержащей глав­ным образом гелий.

Спонтанный пневмоторакс

При дыхании находящимся под давлением га­зом на глубине более 1 — 2 м под водой может возникнуть достаточно серьезная проблема, если этот газ не выдыхают во время подъема на повер­хность. Если человек, находясь на глубине 2 м, делает полный вдох и не делает выдох во время подъема на поверхность, объем воздуха увеличи­вается, перерастягивая легкие. Это может вызвать разрыв альвеол, вследствие чего газ попадает в плевральную полость, вызывая, в свою очередь, коллапс легких. Это — спонтанный пневмоторакс


(рис. 12.10). Одновременно маленькие пузырьки воздуха могут попасть в малый круг кровообра­щения, образуя воздушный эмбол, который "зас­тревает" в сосудах других тканей, блокируя по­ступление туда крови. Значительная блокада со­судов, по которым кровь поступает в легкие, миокард и центральную нервную систему, может вызвать смерть. К счастью, устранить это состоя­ние можно, открыв рот и выдыхая сжатый воздух из дыхательных путей во время подъема на по­верхность.

Разрыв барабанных перепонок

Помимо риска возникновения спонтанного

пневмоторакса и воздушной эмболии, несоответ­ствие давления воздуха в пазухах и среднем ухе при подъеме на поверхность и погружении на глу­бину, может привести к разрыву мелких кровенос­ных сосудов и мембран, разделяющих эти полос­ти. Давление в среднем ухе обычно уравновеши­вается благодаря евстахиевой трубе (соединяющей среднее ухо с горлом). Неспособность уравнове­сить давление в среднем ухе создает силу, которая действует на барабанную перепонку, вызывая зна­чительную боль. При погружении на глубину или подъеме на поверхность неспособность уравнове­сить это давление может привести к разрыву бара­банной перепонки.

При погружении на глубину давление в среднем ухе и пазухах обычно уравновешивается выдувани-






261


ем воздуха (с умеренной силой) через ноздри. Если человек страдает респираторными инфекциями и синуситом, при которых образуются припухлости на перегородках пазух евстахиевой трубы, ему не следует заниматься этим видом деятельности.

Ниже мы приводим некоторые факторы риска, обусловленные условиями повышенного атмосфер­ного давления.

а При подъеме на поверхность может произой­ти сжатие маски, если давление воздуха в ней слишком низкое. Это может привести к повреждению кровеносных сосудов глаз и лица; глаза могут "выйти" из глазниц

о Блокада евстахиевой трубы предотвращает выравнивание давления воздуха в барабан­ной перепонке и может привести к ее раз­рыву

о Медиастинальная, или подкожная, эмфизе­ма может возникнуть во время подъема на поверхность, если воздух, покидая кровенос­ные сосуды, накапливается в верхней части груди или под кожей шеи, вызывая болез­ненные ощущения

а При разрыве альвеол может возникнуть воз­душная эмболия. Пузырьки воздуха могут по­пасть в систему кровообращения и, дойдя до сосудов мозга, блокировать кровоснаб­жение мозговой ткани, что может привести к некрозу мозга

а Блокада синусового отверстия препятствует


уравниванию давления воздуха в синусах и вызывает значительный дискомфорт и кро­вотечения

а Во время подъема на поверхность может воз­никнуть пневмоторакс, если повреждена ткань легких и воздух попал в плевральную полость

а При расширении объема воздуха во время подъема на поверхность может произойти разрыв альвеол

Мы не ставили перед собой цель рассмотреть все факторы риска. Опасность при погружении на глубину может подстерегать как неопытного, так и наиболее опытного водолаза, если они не со­блюдают основные меры предосторожности или не учитывают факторы риска, обусловленные этим видом деятельности.

УСЛОВИЯ НЕВЕСОМОСТИ:



Мышцы

Иммобилизация конечности с наложением гипсовой повязки, как показывают результаты ис­следований, приводит к очень быстрым измене­ниям функции и структуры мышц. Мышечная ат­рофия — результат главным образом пониженно­го белкового синтеза [30]. Интенсивность бел­кового синтеза уменьшается почти на 35 % в пер­вые несколько часов и почти на 50 % в первые несколько дней после иммобилизацции, приводя к чистой потере мышечного белка [2, 37]. В ре­зультате иммобилизации атрофия мышц может быть весьма значительной в течение определен­ного периода времени. Приведенные данные по­лучены в исследованиях, проводившихся на кры­сах, поэтому степень и продолжительность изме-


нений у людей могут быть совершенно иными. Кроме того, существует значительное различие между иммобилизацией и частичной невесомос­тью. При иммобилизации мышца практически не активируется. В то же время в условиях частич­ной невесомости мышцы активируются, однако нагрузки на них значительно меньше из-за отсут­ствия действия силы тяжести.

В имитируемых и действительных усло­виях частичной невесомости сила и пло­щадь поперечного сечения медленно- и бы­стросокращающихся мышечных волокон уменьшаются


Сила мышцы-сгибателя колена

Сила мышцы-разгибателя колена

Объем ног Масса тела

 

       
И!^': '   :•:•.-. •N'111  

^к^Щ^

 

       
    ... 1  
Е'-^'^: '::.''1'^'':':. ' ^де-та:.;-:-11.:;-''   -•"^•йИ  
       
1г.   . •; ; 1  

Г—••^2|

 

    | 1  
30 —25 -20 -15 -10 Изменение,% а   —5 0  

15

^

V 3

1

5

10

.4.,.

             

Латеральная широкая мышца

Камбаловидная мышца

Рис. 12.11. Изменение массы тела, силы и объема мышц ног после 30 дней полного постельного режима и 28-дневного пребывания в космосе (а); изменение площади поперечного сечения медленно- и быстросокращающихся мышечных волокон после 30 дней полного постельного режима (б): 1 — 28 дней на корабле "Скайлэб 2"(п = 3);

2—30 дней полного постельного режима (п = 8);

3 — медленно-, 4 — быстросокращающиеся мышечные волокна. Данные Конвертино (1991)


Исследования, имитирующие условия невесо­мости, показали значительное снижение силы и площади поперечного сечения как медленно-, так и быстросокращающихся мышечных волокон, причем для последних характерны более выражен­ные изменения [8] (рис. 12.11).

Таким образом, очевидна возможность мышеч­ной атрофии и снижения силы в условиях невесо­мости. Вместе с тем результаты полетов на косми­ческих кораблях "Скайлэб" свидетельствуют, что хорошо продуманная программа физических нагру­зок может значительно противодействовать умень­шению размера мышц и ухудшению их функций [38]. Следует также подчеркнуть необходимость раз­работки эффективных силовых тренировочных про­грамм, которые позволили бы свести к минимуму снижение функций мышц. Астронавты могут стол­кнуться с ситуациями, когда необходимо приложе­ние значительных усилий. Поскольку максималь­ному отрицательному воздействию подвергаются постуральные мышцы, необходимо создать трена­жеры, которые обеспечивали бы адекватную нагруз­ку как раз на эти мышцы.




Кости

Большинству крупных костей необходима ежедневная нагрузка со стороны сил тяжести. Большую тревогу ученых вызвал тот факт, что продолжительное пребывание в космосе (18 мес и более) может привести к значительной скелет­ной дегенерации, потере кальция и, следователь­но, повышенной вероятности перелома костей при возвращении на Землю [9]. Исследования каль­циевого баланса у участников космических поле­тов на кораблях "Джемини", "Аполло" и "Скай­лэб" показали отрицательный кальциевый баланс в основном вследствие увеличенного выделения его с мочой и фекалиями. Возрастает также вы­деление с мочой гидроксипролина, свидетельству­ющее о резорбции костей.

Первые исследования, проводившиеся на уча­стниках космических полетов на кораблях "Дже-


264


мини , позволили установить степень деминера-лизации костей: 2 — 15 % в пяточной кости; 3 — 25 % в лучевой кости и 3 — 16 % в локтевой кости. Позже эти показатели были понижены, когда ус­тановили, что в результате технической ошибки показатели оказались завышенными. У участни­ков полетов на кораблях "Аполло-14" и "Аполло-16" не обнаружили деминерализации этих костей, и только у двух членов экипажа корабля "Аполло-15" обнаружили незначительную (5 — 6 %) деми-нерализацию пяточной кости [29]. У членов эки­пажей "Скайлэб" не наблюдали деминерализацию лучевой и локтевой костей, тогда как деминерали-зация пяточной кости составляла около 4 %, т.е. почти столько же, как и при нахождении на по­стельном режиме. Пяточная кость в отличие от других удерживает массу тела.

Условия невесомости, как правило, при­водят к деминерализации (4 %) костей, удерживающих массу тела


тензин и предсердный натриутетический фактор также имеют определенное значение в регуляции объема крови, однако в состоянии невесомости главную роль в регуляции объема крови играет диурез, обусловленный давлением крови. Эти адаптационные реакции позволяют организму "ус­тановить" контроль над регуляцией давления кро ви.

Пониженный объем крови не создает никаких проблем до тех пор, пока астронавты пребывают в условиях невесомости. Проблема, и весьма се­рьезная, возникает, когда они возвращаются на Землю, где снова подвергаются действию гидро­статического давления, но на этот раз при умень­шенном объеме крови. В первые часы после воз­вращения в обычные условия у астронавтов мо­гут наблюдаться постуральная (ортостатическая) гипотензия и головокружение, поскольку недо­статочный объем крови не способен удовлетво­рить потребности кровообращения.


Механизм, осуществляющий эти изменения в костях, пока не установлен. Образование костей может задерживаться, их резорбция может увели­чиваться, возможно также первое и второе. Дли­тельные последствия костных изменений не изу­чались. Неизвестно также, обратим ли процесс деминерализации или происходит кумуляция воз­действий невесомости, вследствие чего с каждым очередным полетом в космос астронавты будут подвергаться дополнительной деминерализации. Единственное, что не вызывает сомнения, это то, что все эти изменения в костях вследствие час­тичной или полной невесомости либо постельно­го режима обусловлены отсутствием механичес­кой нагрузки на кости, т.е. кость не подвергается обычным воздействиям силы тяжести или мышеч­ной силы.





Масса и состав тела

Во время пребывания на постельном режиме, а также во время полета значительно изменяются масса и состав тела. У 33 членов экипажей "Апол-ло" масса тела в среднем уменьшилась на 3,5 кг, а у 9 астронавтов, совершивших полеты на кораблях "Скайлэб", — на 2,7 кг. Индивидуальные измене­ния массы тела характеризовались значительными колебаниями: от увеличения на 0,1 кг до уменьше­ния на 5,9 кг [24]. Снижение массы во время поле­тов продолжительностью 1 — 3 дня во многом обус­ловлено потерей жидкости. При продолжительнос­ти космического полета более 12 дней 50 % уменьшения массы тела обусловлены потерей жид­кости, остальные 50 % — в основном потерями бел­ков и жиров. Во время полетов на кораблях "Скай­лэб" были проведены тщательные анализы состава потерь массы тела [24]. Среднее уменьшение массы тела составило 2,7 кг, в том числе 1,1 кг жидкости организма; 1,2 кг жиров; 0,3 кг белков; 0,1 кг дру­гих источников. Потери жиров, очевидно, были следствием недостаточного потребления энергии.

ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА КАК КОНТРМЕРА ПРОТИВ ВОЗДЕЙСТВИЯ УСЛОВИЙ МИКРОНЕВЕСОМОСТИ

Кратковременное и продолжительное пребы­вание в условиях микроневесомости переносится достаточно хорошо. Организм астронавта адап­тируется к этим условиям и функционирует так


же или почти так же, как в обычных условиях. Адаптационные реакции организма к условиям микроневесомости представляют серьезную про­блему, когда астронавт возвращается на Землю, о чем мы уже говорили. Главную озабоченность вызывают атрофия мышц, деминерализация кос­тей и ухудшение регуляции давления крови. Се­рьезную озабоченность вызывает также возмож­ное снижение уровня силы и повышенный риск постуральной гипотензии, особенно во время по­садки: что если астронавты не смогут выбраться из космического корабля в случае аварии или воз­никновения пожара? Все это вынуждает ученых, работающих в области космонавтики, искать наи­более эффективные контрмеры против воздей­ствий условий микроневесомости, чтобы обеспе­чить наиболее эффективное выполнение заданий астронавтам.

Одной из предлагаемых контрмер является тренировочная программа, осуществляемая в про­цессе космического полета. Как показывают дан­ные космических экспедиций на кораблях "Скай­лэб", увеличение продолжительности физических занятий и оснащенность различными тренажера­ми значительно предотвращают снижение мышеч­ной силы и даже повышают МПК [31, 38]. Кроме того, выполнение циклов упражнений максималь­ной интенсивности помогает астронавтам лучше подготовиться к возвращению в условия, где дей­ствует ускорение, равное 1 § [б]. Как показывают результаты исследований, даже одноразовая мак­симальная нагрузка способствует временному уве­личению объема плазмы и повышению чувстви­тельности артериальных рецепторов, контролиру­ющих давление крови, обеспечивая поддержание МПК.

Наконец, следует обратить большее внимание на создание специальных тренажеров, обеспечи­вающих проведение наиболее эффективных си­ловых тренировок в условиях микроневесомости с целью сохранения нормальных функций мышц. Конвертино, в частности, указал на целесообраз­ность использования тренажеров, обеспечиваю­щих эксцентрический режим движений с увели­чением нагрузки на мышцы и кости [8]. Выпол­нение упражнений с большим сопротивлением также способствует сохранению количества каль­ция в костях, удерживающих тело.

Физические упражнения, по-видимому, — наиболее эффективное средство в процес­се космического полета, обеспечивающее подготовку астронавтов к адекватной адап­тации в момент возвращения на Землю

В настоящее время важность применения ме­тодов физиологии мышечной деятельности для проведения исследований в области физиологии


267


космоса не вызывает сомнения. К сожалению, возможности проведения исследований физиоло­гических воздействий условий микроневесомос­ти весьма ограничены, а исследования воздействий имитируемой микроневесомости не дают точно­го представления о влиянии на организм челове­ка условий микроневесомости. Тем не менее это направление исследований представляет несом­ненный интерес для физиологов.

Мышечная деятельность очень редко осуществ­ляется в идеальных условиях окружающей среды. Жара, холод, влажность, условия повышенного и пониженного атмосферного давления оказывают специфическое воздействие на организм челове­ка. Космические исследования показали, как вли­яют на организм человека условия микроневесо­мости. В этой и предыдущей главе мы кратко рас­смотрели сущность всех этих условий и то, как организм человека адаптируется к ним.

До настоящего момента, в основном, мы изу­чали влияние физиологических переменных и факторов окружающей среды на нашу мышечную деятельность. В следующей части мы рассмотрим различные методы, способствующие повышению ее уровня. Начнем с изучения важности объема тренировок, рассмотрим, что происходит при яе-достаточном или чрезмерном объеме тренировоч­ных нагрузок.

Контрольные вопросы

1. Опишите влияние пониженного атмосферного давления, ограничивающие мышечную деятель­ность.

2. На какие виды мышечной деятельности отрица­тельно влияют условия высокогорья?

3. Опишите физиологические адаптационные ре­акции акклиматизации к условиям пониженно­го атмосферного давления.   ....

4. Улучшит ли спортсмен, занимающийся цикли­ческим видом спорта, спортивный результат в обычных условиях (на уровне моря) после пери­ода тренировочных занятий в условиях высоко­горья? Почему да или почему нет?

5. Что представляют собой условия повышенного атмосферного давления?

6. Как влияет погружение в воду на ЧСС? Чем это обусловлено?

7. Укажите факторы риска, обусловленные погру­жением в воду с задержкой дыхания и использо­ванием специального дыхательного аппарата ак­валанга.

8. Опишите физиологические и патологические проблемы, с которыми сталкивается водолаз, погружающийся на глубину 30 м и более с ис­пользованием акваланга.


9. При каких условиях водолазу требуется декомп­рессия?

10. Что такое невесомость? Что обозначает 1 ^?

11. Что происходит с мышцей в первые несколько дней наложения гипсовой повязки или пребы­вания в условиях невесомости? Какие мышцы наиболее подвержены воздействию условий не­весомости и почему?

12. Что происходит с костями в условиях имитируе­мой невесомости? Какие кости наиболее подвер­жены условиям имитируемой невесомости?

13. Какие физиологические изменения, обусловлен­ные условиями невесомости, приводят к сниже­нию объема плазмы в этих условиях?

14. Как изменяется МПК при продолжительном воз­действии условий невесомости? Примите во вни­мание показатели до, во время и после косми­ческого полета.

15. Какие меры могут восстановить астронавтов после воздействия условий невесомости во время воз­вращения на Землю?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вег1 Р. (1943). Еа ргевзюп Ьаготе1пдие. (М.А.НИсЬсосЬ РА.ННсЬсоск, Тгапв.). Со1итЬиз, ОН:

Со11е§е Воо1< Со.

2. ВооИ! Р.\У. (1982). Епёс1 оГИтЬ 1гптоЫИ2апоп оп 51(е1е1а1 ти&с1е. 1оита1 оГАррИей РЬуяою^У, 52, 1113-1118.

3. Вип§о М.\У., Со1с]^а1ег 0.3., Рорр К.Е., 5апс11ег Н. (1987). ЕсЬосагсИоегарЫс еуа1иапоп оГ врасе зЬише сге\утетЬегх. Зоита! оГ АррИей РЬу5ю1оеу, 62, 278 — 282.

4. ВизУА Е.К., КоШаз ]., Р;сопгеапяие Е., А1<еге К., Ргокор Е., Ва^ег Р. (1967). 1п К.Е.ОосИаП (Ей.), ТЬе епес15 оГ а1(Пиае оп рЬу5;са1 регГогтапсе (рр. 65 — 71). СЫса§о: Ат1е11с 1п&и(и1е.

5. ОаЛ ]М., ЕатЬеПаеп С..1. (1971). РШтопагу оху§еп Томску: А геу1е\у. Р11агтасо1оеу К.еу1е\у, 23, 37 — 133.

6. СопуеПто УЛ. (1987). Ро1епПа1 ЬепеП1§ оГтамта! ехеппзе ^&1 рпог (о ге(игп Ггот \уе1§Ь11ез5пе55. Ау1айоп, Зрасе, апй Епу;гоптеп(а1 МеШсте, 58, 568 — 572.

7. СопуегПпо У.А. (1990). РЬуяо1о§{са1 ас1ар1а1юп5 (о \уе1§Н11е55пез5: Ейес(5 оп ехегяБе ап(3 \уог1< регГогтапсе. Ехегске апс1 §рог1 §с1епсе5 Кеу;е^§, 18, 119 — 166.

8. Сопуетпо У.А. (1991). N6111-0111115011^ а8рес(5 т с1еуе1ортеп1 оГехегске соип1егтеа5иге&. ТЬе РЬу5ю1о^5(, 34, 8125-5128.

9. Сопуейто У.А., Айатв У/.С. (1991). ЕпЬапсеД уаеа! ЬаггоПех геаропэе с1ипп§ 24 Ь айег аси(е ехегс15е. Атепсап ^оигпа1 оГ РЬу5!о1о§у, 260, К570-К575.

10. СопуеПто У.А., Ооегг О.Р., §1е1п §.Ь. (1989). СЬап§е5 1п &\г.е апД сотрИапсе оГ 1Ье са1Г айег 30 с1ау5 оГ 51ти1а1е(1 п"псго§гау11у. 1оигаа1 оГАррЦе(1 РЬу51о1о§у, 66, 1509- 1512.

11. Со1е5 1.Е. (1968). 1лт§ Гипспоп: Ахте^теп! ап(1 аррИса1юп 1п те(11с!пе (2па ей.). РЬПас1е1рЫа: Оау15.

12. Оап;е15 ^., 01с1пс1§е N. (1970). Епес15 оГа1(ета1те ехровиге 1о а111(ис1е апД веа 1еуе1 оп \уог1(1-с1а55 т1с1с1!е-(31яапсе гиппегз. МесНсте апс1 §с1епсе т 5рог15, 2, 107 — 112.

13. РогЯег Р..1.0. (1985). Епес15 оГ сНЙегет аасеп! ргоШея оп регГогтапсе а14200 т е1еуаиоп. Ау;а1юп, Зрасе, апД Епу;гоптеп1а1 Мес11с1пе, 56, 785 — 764.


268






МЫШЕЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГОРЬЯ

Проблемы, связанные с пребыванием на вы­сокогорье, рассматривались еще в 400 г. до н.э. [40], хотя в основном они касались условий по­ниженной температуры воздуха, а не ограниче­ний, обусловленных разреженным воздухом. Зас­луга первых открытий, позволивших получить представление о действии пониженного давления кислорода в условиях высокогорья, принадлежит трем ученым. Торричелли (около 1644) изобрел ртутный барометр — прибор, позволяющий точ­но измерить атмосферное давление газов. Спустя несколько лет (1648) Паскаль продемонстриро­вал снижение барометрического давления на боль­ших высотах [40]. Позже (1777) Лавуазье описал свойства кислорода и других газов, которые обес­печивают барометрическое давление [40].

Отрицательное действие высокогорья на чело­века, обусловленное низким давлением кислорода (гипоксия), было обнаружено Бертом в конце 1800 г. [I]. В наше время проведение Олимпийс­ких игр 1968 г. в Мехико на высоте 2 290 м (1,4 мили) над уровнем моря привлекло большое вни­мание ученых к изучению влияния условий высо­когорья на мышечную деятельность. Под поняти­ем высокогорье мы будем подразумевать высоту более 1 500 м (4 921 футов) над уровнем моря, поскольку ниже этого уровня наблюдается значи­тельно меньшее количество физиологических из­менений, влияющих на мышечную деятельность.

УСЛОВИЯ ВЫСОКОГОРЬЯ

Прежде чем приступить к изучению влияния условий высокогорья на мышечную деятельность, необходимо выяснить, что представляют собой условия пониженного атмосферного давления. Рассмотрим, как отличается газовая среда на вы­сокогорье от газовой среды в обычных (на уровне моря) условиях.






Дата: 2018-12-28, просмотров: 967.