Fizinis darbingumas ypač didelius reikalavimus kelią organizmo termoreguliacijai ir adaptacijai prie fizinių krūvių, visų pirma - tose sporto šakose, kurioms reikia ilgai trunkančios ištvermės. Tai aktualu ilgų nuotolių bėgikams, dviratininkams, tenisininkams, triatlonininkams.
Energetinis balansas ir šilumos gamyba organizme
Nustatyta, kad apie 70-80 proc. energijos, susidarančios žmogaus organizme, išsiskiria į išorinę aplinką šilumos pavidalu ir tik 20-30 proc. virsta naudingu darbu. Intensyvaus fizinio krūvio metu laidumui ir konvekcijai tenka 15 proc., radiacijai - 5 proc., išgarinimui - 80 proc. Normaliomis atmosferos sąlygomis išsiskiriančios šilumos balansas žmogaus organizme pasiskirsto tokia tvarka: laidumui ir konvekcijai tenka 20 proc., radiacijai - 60 proc., išgarinimui - 20 proc.
Optimali oro temperatūra visaverčiam žmogaus gyvybiškumui yra 18-22 °C. Intensyvėjant atliekamam fiziniam krūviui optimali temperatūra žemėja. Pvz., krūvis, esant PD (pulso dažniui) 140-150 tv./min., sėkmingiausiai atliekamas, kai oro temperatūra yra 16-17 °C, o PD padidėjus iki 170-180 tv./min., optimalios temperatūros riba toliau kinta.
Termoreguliacijos receptoriai ir mechanizmai
Informacija apie išorės temperatūros pokyčius patenka į organizmą per odos receptorius, kurie skatina veikti termoreguliacijos mechanizmus. Padidėjus oro temperatūrai suintensyvėja šilumos išsiskyrimas iš organizmo. Sumažėjus aplinkos temperatūrai šilumos išsiskyrimas mažėja, pradeda veikti metabolinės šilumos gamybos ir taupymo mechanizmai. Jei organizmo sąveika su išorine aplinka vyksta tokiu būdu, kai pasiekiamas termoreguliacinis balansas, sportininkas demonstruoja didelį darbingumą, yra atsparus nuovargiui. Sutrikus šiam balansui, susidarant organizme šilumos pertekliui, sumažėja net tik darbingumas, atliekamų judesių kokybė, bet ir atsiranda hiperterminės traumos.
Hiperterminės traumos: formos ir mechanizmai
Hiperterminės traumos - tai raumenų kaustymas, šiluminis perkaitinimas, šilumos smūgis. Raumenų kaustymas yra mažiausiai pavojingas sutrikimas, jis pasižymi stipriais daugiausiai dirbančių raumenų spazmais, ir tai dažniausiai susiję su mikroelementų trūkumu ir organizmo dehidratacija. Šiluminio perkaitinimo metu gali svaigti galva, padažnėja pulsas, sumažėja kraujospūdis, sutrinka kvėpavimas, pasireiškia vėmimas. Šilumos smūgis yra hiperterminė trauma, pavojinga gyvybei. Jos metu gali būti visiškai arba iš dalies prarandama sąmonė, labai sudažnėja pulsas ir kvėpavimas, vidinė kūno temperatūra pakyla per 40 °C. Laiku nesuteikus medicininės pagalbos gali ištikti mirtis. Šilumos smūgis visiškai sutrikdo organizmo termoreguliacijos mechanizmą.
Taip pat skaitykite: Sporto smurto priežastys
Šilumos poveikis cirkuliacijai ir metabolizmui
Veikiant karščiui, organizme vyksta kraujo persiskirstymas - kraujotaka padidėja odoje, o vidaus organuose sumažėja. Šešis septynis kartus padidėjusi kraujotaka odoje labai padidina šilumos išsiskyrimą, todėl būtinas kraujo tūrio padidėjimas, kad būtų išlaikytas normalus kraujospūdis. Dėl kraujotakos odoje padidėjimo fizinio krūvio metu žymiai sumažėja vidaus organų aprūpinimas krauju.
Dėl kraujo persiskirstymo kinta ir organizmo aprūpinimas deguonimi: labai padidėja deguonies kiekis, tenkantis odai, kurioje apykaitos procesų aktyvumas yra mažas, o jo kiekis, tenkantis vidaus organams, kuriuose apykaitos procesų aktyvumas yra labai didelis, sumažėja. Apykaitos procesų aktyvumas kepenyse ir inkstuose yra atitinkamai 4 ir 10 kartų didesnis nei odoje, todėl sumažėjęs kepenų aprūpinimas deguonimi esant aukštai temperatūrai stimuliuoja glikolizę kepenyse, išderina oksidavimo ir fosforilinimo procesų pusiausvyrą, kuri sumažina biocheminių reakcijų ekonomiškumą.
Intensyvus krūvis aukštoje temperatūroje smarkiai padidina vidinį kvėpavimą raumenyse ir mitochondrijose. Išaugęs deguonies vartojimas skatina makroerginių medžiagų vartojimą. Taigi energijos gamybos procesai tampa mažiau ekonomiški ir tai susiję su smarkiai padidėjusia šilumos produkcija, kuri sukelia stresinę reakciją, skatinančią išsiskirti dar daugiau šilumos (Kenney, Munce, 2003).
Prakaito reikšmė ir dehidratacijos pasekmės
Atliekant fizinį krūvį aukštoje temperatūroje daugiausia šilumos išsiskiria prakaituojant. Dėl žymaus kraujotakos padidėjimo odoje ir poodiniuose sluoksniuose vis daugiau šilumos perduodama į kūno išorinius sluoksnius. Dėl to sumažėja veninė kraujo apytaka, sumažėja sistolinis kraujo tūris ir, siekiant išsaugoti optimalią vidinės terpės temperatūrą, turi padidėti pulso dažnis, kad būtų palaikomas reikiamas kraujo kiekis. Atliekant krūvį aukštoje temperatūroje sumažėja darbo ekonomiškumas, nes tokiomis sąlygomis sunaudojama daugiau glikogeno, kaupiasi laktatas.
Karšto oro sąlygomis padidėja prakaitavimo intensyvumas iki 1,5-2,5 l/val. Dėl to sumažėja bendras kraujo tūris, didėja jo klampumas. Kraujo tūriui sumažėjus tik 3 proc., jau mažėja darbingumas, blogėja sportininko savijauta. Besivystanti dehidratacija didina kūno temperatūrą ir krūvį organizmo funkcinėms sistemoms. Vienu iš svarbiausių neigiamų dehidratacijos požymių yra kraujo plazmos tūrio sumažėjimas. Maisto medžiagų trūkumą žmogus gali pakelti ilgiau, o netekus to proc. vandens organizme vyksta gyvybei pavojingi pokyčiai. Ypač pavojinga sportininko organizmui yra situacija, kai dehidratacija sutampa su gausia šilumos gamyba, elektrolitų ir fermentų praradimu.
Taip pat skaitykite: Metodikos specialiųjų poreikių vaikams
Skysčių ir elektrolitų praradimo mechanizmai
Didelio prakaitavimo pasekmė fizinio krūvio metu, dirbant aukštos temperatūros ir drėgmės sąlygomis, yra organizmo vandens ir druskų balanso sutrikimas. Organizmas greitai netenka didelių skysčių kiekių, o organizmo skysčiuose labai sumažėja elektrolitų kiekis. Dėl dehidratacijos labai sumažėja organizmo darbingumas. Ji išsivysto tais atvejais, kai darbo trukmė viršija 30 min., vyrauja submaksimalus ir didelio intensyvumo aerobinio pobūdžio darbas ir dirbama aukštos aplinkos temperatūros ir didelės drėgmės sąlygomis.
Dehidratacija sukelia kraujo plazmos kiekio bei sistolinio kraujo tūrio sumažėjimą. Grėsmingas dehidratacijos padarinys yra hemokoncentracijos padidėjimas, padidėjęs hematokrito rodiklis ir kraujo klampumas. Tai padidina širdies apkrovimą ir gali sumažinti jos funkcinį pajėgumą. Netekus daug skysčių, organizme sumažėja tarpląstelinio ir intraląstelinio vandens kiekis audiniuose. Sumažėjus vandens ir elektrolitų kiekiui ląstelėse, sutrinka jų normali funkcinė veikla. Netekdamas daug vandens organizmas su prakaitu netenka ir kai kurių elektrolitų bei druskų. Daugiausia netenkama Na+ ir K+ jonų.
Endokrininė įtaka skysčių balansui
Endokrininė sistema vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant organizmo skysčių balansą. Aldosterono ir renino-angiotenzino mechanizmas. Inkstai reguliuoja skysčių balansą organizme ir palaiko arterinį spaudimą. Pagrindinis kraujospūdį lemiantis veiksnys - plazmos tūris. Arterinio spaudimo lygį „seka“ specialios ląstelės, esančios inkstuose. Jų veiklą fizinio krūvio metu stimuliuoja sumažėjęs kraujospūdis ir sumažėjęs inkstų aprūpinimas krauju. Tai vadinama renino-angiotenzino sistema. Reninas paverčia angiotenzinogeno baltymą angiotenzinu.
Antidiuretinis hormonas vazopresinas yra kitas hormonas, aktyviai dalyvaujantis reguliuojant skysčio balansą. Jis išsiskiria, kai padidėja ištirpusių kraujyje medžiagų kiekis. Fizinio krūvio metu vandens pašalinimas iš plazmos padidina kraujo koncentraciją. Tam padeda ir prakaitavimas. Visa tai padidina kraujo osmosinį slėgį. Pagumburis stimuliuoja antidiuretino hormono, vazopresino, išsiskyrimą iš hipofizės užpakalinės dalies. Šis hormonas padidina vandens rezorbciją inkstuose ir dėl to padidėja skysčio kiekis kraujyje ir organizme, sunormalėja arterinis kraujospūdis.
Praktiniai rekomendacijos karštomis sąlygomis
Esant aukštos aplinkos temperatūros sukeltam silpnumui ir šiluminiams spazmams raumenyse, sportininką reikia paguldyti ant žemės, pašalinti nuo tiesioginių saulės spindulių, organizmą prisotinti vandens, angliavandenių ir druskų. Treniruojantis karšto oro sąlygomis organizme formuojasi funkcinė sistema, padedanti sportininkui adaptuotis prie aukštos temperatūros. Šios sistemos veikla nukreipta į pastovios temperatūros pusiausvyros palaikymą. Ji susideda iš: 1) aferentinės grandies - odos ir viršutinių kvėpavimo takų receptorių; 2) termoreguliacijos centro (pagumburio); 3) eferentinės grandies - kraujotakos ir prakaitavimo organų.
Taip pat skaitykite: Tyrimai apie vaikų fizinę būklę
Adaptaciją šilumai yra gana specifinė. Organizmo adaptacija karščiui nereiškia adaptacijos karštai ir drėgnai aplinkai. Be to adaptacija lengvo (25 proc. MDS) intensyvumo darbui karščio sąlygomis negarantuoja normalaus darbingumo vidutinio (50 proc. MDS) ar didelio (75 proc. MDS ir daugiau) intensyvumo darbe. Karščio poveikis žymiai sustiprėja didėjant aplinkos drėgnumui.
Module 2: Hydration For Sports Performance | Sentara Orthopedic & Sports Medicine
Fizinio darbingumo ypatumai šaltomis sąlygomis
Sportininkų treniruotės ir varžybos trunka ištisus metus. Todėl dažnai sportininkams tai daryti tenka esant žemai temperatūrai. Esant pernelyg šaltam orui ar vandeniui, kūnas praranda daugiau šilumos, dėl to gali sutrikti homeostazė. Atšalęs raumuo tampa silpnesnis. Nervų sistema reaguoja į raumenų atšalimą veiklos efektyvumo sumažėjimu. Esant žemai temperatūrai, sumažėja raumenų susitraukimo greitis ir jėga, jie greičiau pavargsta (Doubt, 1991).
Kai apranga ir fizinio krūvio lemiama medžiagų apykaita gali palaikyti reikiamą kūno temperatūrą, tuomet raumenų veiklos efektyvumas mažiau kinta. Bet palaipsniui, raumenims vis labiau vargstant, šilumos gamyba vis mažėja. Tai būdinga, kai sportininkai treniruojasi šaltose treniruočių salėse, šaltame vandenyje, netinkamomis oro sąlygomis. Atsirandanti hipotermija skatina nuovargį, mažina šilumos susidarymą.
Fiziologiniai atsakai į šalčio poveikį
Esant žemesnei temperatūrai, odos kraujagyslės susiaurėja. Pagrindinė organizmo reakcija, apsauganti nuo greito šilumos praradimo yra periferinių (odos) kraujagyslių spindžio sumažėjimas (vazokonstrikcija) ir šilumos gamybos suaktyvėjimas. Labiausiai išreikšta vazokonstrikcija yra galūnių kraujagyslėse. Kojų ir rankų pirštų kraujotaka gali sumažėti iki 100 kartų. Dažniausiai ir nušąla būtent rankų ir kojų pirštai, bei ausys. Galvos kraujagyslės žymiai mažiau susitraukia, todėl žmogus gali prarasti iki 25 proc.
Šaltyje žmogus pradeda drebėti - tokiu būdu raumenys gamina šilumą - tai kitas adaptacijos šalčiui mechanizmas. Kuo intensyvesnis drebėjimas tuo intensyviau raumenys gamina šilumą. Šaltoje aplinkoje deguonies suvartojimas ramybėje padidėja. Vidutinio intensyvumo fizinio krūvio metu deguonies suvartojama daugiau nei komforto sąlygomis. Didėjant intensyvumui deguonies suvartojimas nebepriklauso nuo aplinkos temperatūros - raumenys pakankamai pagamina šilumos ir kūno temperatūros reguliacija stabilizuojasi.
Lėtoji adaptacija ir sezoniniai biologiniai pokyčiai
Ilgai gyvenant arba dažnai atvykstant į šalto klimato regionus, organizmas pamažu adaptuojasi prie šių sąlygų. Tačiau šio reiškinio mechanizmas dar nėra gerai ištirtas. Dėl šaltojo laikotarpio vadinamojo „meškų sindromo“ žmogaus organizmas natūraliai pereina į lėtesnį ir taupesnį režimą. Tai nėra sutrikimas ar liga, bet biologiškai pagrįstas prisitaikymas prie trumpesnių dienų, mažesnio saulės šviesos kiekio ir sumažėjusio fizinio aktyvumo.
Žiemos metu sulėtėja dalis fermentinių procesų, keičiasi hormonų pusiausvyra, mažėja energijos apykaitos intensyvumas, todėl dažniau juntamas mieguistumas, energijos stoka ir didesnis poreikis šilumą bei sotumą suteikiančiam maistui. Kiekvienas metų laikas organizmui turi savitą biologinį ritmą ir paskirtį. Pavasarį organizmas aktyvina šalinimo ir atsinaujinimo procesus; vasarą virškinimas ir fermentų veikla pasiekia didžiausią aktyvumą; rudenį kūnas ruošiasi šalčiui ir stabilizuoja sistemas; o žiemą pereina į taupymo fazę.
Mitybos ir fermentų vaidmuo žiemą
Žiemą organizmui dažniau ima trūkti augalinės kilmės fermentų, vitaminų, mikroelementų ir skaidulų. Dėl šios priežasties gali sumažėti energijos gamyba, atsirasti virškinimo diskomfortas ir bendras vangumas. Vienas tinkamiausių būdų palaikyti energiją žiemą yra fermentuoti augaliniai gėrimai, kurie veikia ne kaip greita stimuliacija, o kaip ilgalaikė parama organizmui. Fermentuoti gėrimai iš kopūstų palaiko žarnyno judrumą ir virškinimo procesus; burokėlių gira aprūpina mineralais ir palaiko skysčių apykaitą bei kepenų ir žarnyno sąveiką; o moliūgų pagrindu fermentuoti gėrimai veikia švelniai ir tinka esant vangiam virškinimui.
Praktiniai patarimai sportininkams siekiant išlaikyti darbingumą
- Atkreipti dėmesį į optimalią aplinkos temperatūrą atsižvelgiant į krūvio intensyvumą.
- Užtikrinti pakankamą skysčių ir elektrolitų suvartojimą treniruočių ir varžybų metu, ypač karštomis sąlygomis.
- Stebėti dehidratacijos požymius (kraujo tūrio sumažėjimas, padidėjęs hematokritas, didesnis kraujo klampumas) ir laiku koreguoti hidraciją.
- Treniruotis palaipsniui pritaikant organizmą prie karščio ar šalčio - adaptacija būna specifinė ir lėta.
- Naudoti tinkamą aprangą šaltame klimate, kad būtų sumažintas šilumos praradimas ir palaikytas raumenų darbingumas.
- Po karštų treniruočių ar susidarius hiperterminiams simptomams - greitai atvėsinti, atkurti skysčių ir elektrolitų balansą, kreiptis medicininės pagalbos esant sunkiems simptomams.
Trumpa adaptacijos specifika pagal lytį
Nustatyta, kad moterys geriau pakelia karštą, drėgną orą, o vyrai - sausą. Taip yra dėl to, kad moterų kūno paviršiaus ploto ir kūno masės santykis yra didesnis nei vyrų ir tai duoda pranašumą karšto, drėgno oro sąlygomis.
| Veiksnys | Poveikis karštyje | Pastaba |
|---|---|---|
| Prakaitavimo intensyvumas | 1,5-2,5 l/val. | Priklauso nuo intensyvumo ir drėgmės |
| Kraujo plazmos tūris | Mažėja | Sumažėjus 3% - jau mažėja darbingumas |
| Šilumos sklaida intensyvaus krūvio metu | Išgarinimas - 80% | Radiacija ir konvekcija - mažėja |
tags: #fizinis #darbingumas #ir #letoji #organizmo #adaptacija