Влияние температуры и влажности воздуха на спортивную (физическую) работоспособность

Значение разных путей отдачи телом тепла в окружающую среду неодинаково в условиях покоя и при мышечной деятельности и меняется в зависимости от физических факторов внешней среды.

В условиях повышения температуры и влажности воздуха усиление теплоотдачи осуществляется двумя основными путями: усилением кожного кровотока, что увеличивает перенос тепла от ядра к поверхности тела и обеспечивает снабжение потовых желез водой, и усилением потообразования и испарения.

Кожный кровоток у взрослого человека при комфортных условиях внешней среды составляет в покое около 0,16 л/кв. м./мин, а во время работы в условиях очень высокой внешней температуры может достигать 2,6 л/кв. м./мин. Это означает, что до 20% сердечного выброса может направляться в кожную сосудистую сеть для предотвращения перегревания тела. Мощность нагрузки практически не влияет на температуру кожи.

Температура кожи линейно связана с величиной кожного кровотока. Усиленный кровоток в коже повышает её температуру, и если температура окружающей среды ниже, чем температура кожи, то повышаются теплопотери проведением, конвекцией и радиацией. Дополнительное движение воздуха при работе способствует уменьшению гипертермии. Повышение кожной температуры уменьшает также влияние внешней радиации на тело.

Скорость потообразования и потоотделения зависит от целого ряда факторов, главными из которых являются скорость энергопродукции и физические условия окружающей среды. При этом скорость потоотделения зависит как от температуры ядра, так и от температуры оболочки тела.

При интенсивной спортивной деятельности скорость потоотделения велика. Необходимо также учитывать, что при прочих равных условиях увеличение скорости движения воздуха ускоряет процесс испарения пота. Высокая влажность воздуха даже при относительно невысокой его температуре затрудняет испарение пота. Это приводит к снижению скорости потообразования и дополнительному повышению температуры тела.

Одним из самых тяжёлых последствий усиленного потоотделения при мышечной работе, выполняемой в условиях повышенной температуры воздуха, является нарушение водно-солевого баланса организма из-за развития острой дегидратации. Дегидратация сопровождается уменьшением объёма плазмы крови, гемоконцентрацией, уменьшением объёма межклеточной и внутриклеточной жидкости. При рабочей дегидратации особенно заметно снижение физической работоспособности. Необходимо отметить, что значительная рабочая дегидратация развивается лишь при длительных (более 30 мин) и достаточно интенсивных упражнениях. При тяжёлой, но кратковременной работе даже в условиях повышенных температуры и влажности воздуха сколько-нибудь значительная дегидратация не успевает развиться.

Непрерывное или повторное пребывание в условиях повышенных температуры и влажности воздуха вызывает постепенное приспособление к этим специфическим условиям внешней среды, в результате чего наступает состояние тепловой адаптации, эффект от которой сохраняется на протяжении нескольких недель. Тепловая адаптация обусловлена совокупностью специфических физиологических изменений, главными из которых являются усиление потоотделения, снижение температуры ядра и оболочки тела в условиях покоя, их изменение в процессе мышечной работы, а также уменьшение ЧСС в покое и при нагрузке в условиях повышенной температуры. Снижение ЧСС сопровождается увеличением систолического объёма (посредством увеличения венозного возврата). На протяжении периода тепловой адаптации отмечается также повышение ОЦК в покое, снижение тонической активности симпатического отдела вегетативной нервной системы и повышение механической интенсивности выполняемой физической работы.

Тренировочные и соревновательные нагрузки в видах спорта, требующих проявления выносливости, вызывают существенное повышение температуры ядра – до 40°с даже в нейтральных условиях среды. Систематические тренировочные занятия, направленные на тренировку выносливости, приводят к совершенствованию терморегуляции: снижается теплопродукция, улучшается способность к теплопотерям за счёт повышенного теплообразования. Соответственно, у спортсменов во время работы при обычной или высокой температуре воздуха внутренняя и кожная температура ниже, чем у нетренированных людей, выполняющих такую же по объёму нагрузку. Содержание солей в поте у спортсменов также ниже.

В процессе тренировки в нейтральных условиях увеличивается ОЦК, совершенствуются реакции перераспределения кровотока с уменьшением его в сосудах кожи. Поэтому хорошо тренированные на выносливость спортсмены обычно лучше приспосабливаются, по крайней мере, к выполнению работы разной мощности в условиях жары. Вместе с тем, сама по себе спортивная тренировка в нейтральных условиях внешней среды не может полностью заменить специфическую тепловую адаптацию.

При снижении температуры внешней среды увеличивается разность между нею и температурой поверхности тела, что приводит к усилению потерь тепла. Основные механизмы защиты тела от теплопотерь в холодных условиях – сужение периферических сосудов и усиление теплопродукции.

В результате сужения кожных сосудов уменьшается конвекционный перенос тепла от ядра тела к его поверхности. Вазоконстрикция может увеличить теплоизолирующую способность оболочки тела в 6 раз. Однако это может привести к постепенному снижению кожной температуры. Наиболее выраженная вазоконстрикция наблюдается в конечностях, температура тканей дистальных отделов конечностей может снижаться до температуры окружающей среды.

Помимо кожной вазоконстрикции важную роль в уменьшении внутренней проводимости внутренней проводимости тепла в теле играет то, что в холодных условиях кровь течёт в основном по глубоким венам. Между артериями и венами происходит теплообмен: возвращающаяся к ядру тела венозная кровь нагревается за счёт артериальной.

Другим важным механизмом адаптации к условиям холода является усиление теплопродукции за счёт холодовой дрожи и за счёт повышения уровня метаболических процессов. Во время работы в холодных условиях теплоизоляция тела существенно снижается, и усиливаются потери тепла (проведением и конвекцией). Соответственно, для поддержания теплового баланса необходимо большее теплообразование, чем в условиях покоя.

Повышенные энергетические расходы (более высокая скорость потребления кислорода) при работе относительно небольшой мощности в холодных условиях связаны с холодовой дрожью, которая исчезает с увеличением нагрузок до значительных, и тем самым стабилизируется регуляция рабочей температуры тела.

Гипотермия приводит к снижению МПК, в основе которого лежит уменьшение сердечного выброса за счёт снижения максимальной ЧСС. Выносливость человека снижается, падают также результаты упражнений, требующих большой динамической силы.

Несмотря на то, что во многих видах спорта тренировочные занятия и соревнования проходят в условиях низких температур, проблемы терморегуляции возникают в основном лишь в начале пребывания на холоде или при выполнении повторной нагрузки с чередованием периодов высокой активности и отдыха. В исключительных случаях количество теряемого тепла может превышать продуцируемое при мышечной деятельности.