ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА И ТЕПЛООБМЕН ПРИ МАРАФОНСКОМ БЕГЕ

Начиная с первых попыток измерить температуру тела на финише марафонов (Влэк и Ларрабе, 1900—1902 гг.), исследователи неизменно обнаруживали даже в прохладную погоду температуру тела, равную 39—41°С.
Сразу следует оговориться, что в спортивной медицине и рабочей физиологии за показатель температуры тела принимают температуру, измеряемую в прямой кишке (ректальная температура) на, глубине 8—14 см специальными электротермометрами. Считают, что именно ректальная температура отражает температуру «ядра» тела то есть температуру внутренних частей тела (внутренних органов мозга и больших мышечных групп). Это «ядро» тела окружен более холодной «температурной оболочкой тела (~0,5 см) слоем поверхностно расположенных тканей тела (в первую очередь кожей). Термины температурное «ядро» и «оболочка» имеют чист функциональный, а не анатомический смысл. В условиях покоя температура ядра на 0,5—1,0°С выше, чем температура в подмышечной впадине. Однако во время мышечной деятельности и в первые десятки минут после рабочего периода температура в подмышечной впадине или во рту (оральная температура) не отражает истинного, разогрева тела спортсмена и совершенно неприемлема. Использование показателей температуры тела, регистрируемой в подмышечной впадине у бегунов, сошедших с дистанции, приводит к гиподиагностике. В этом случае врачи часто «просматривают» основную (и наиболее частую) причину тяжелого состояния таких пациентов: перегрев. Назначается адекватное лечение (введение глюкозы, солевых растворов, кардиотропных препаратов и т. д.). Тем самым теряется драгоценное время на бесполезные процедуры, а состояние бегуна может прогрессивно ухудшаться, вплоть до развития необратимых расстройств кровообращения — гипертермического генеза.
Как показывают многочисленные измерения температуры тела на финише забегов на выносливость, вне зависимости от погодных условий у спортсменов отмечается определенная степень «рабочей гипертермии», то есть разогрева тела при работе. Этот «разогрев» прежде всего определяется интенсивной работой мышц. Причем чем выше мощность выполняемой работы, тем выше энерго и теплопродукция организма. При марафонском беге коэффициент полезного действия (КПД) организма колеблется в пределах 23—27%. Это значит, что по крайней мере 70% производимой энергии превращается в тепло, нагревая тело бегуна. При беге на равнине общие энергозатраты бегуна мало зависят от скорости бега и составляют около 0,9 ккал/кг на 1 км дистанции. Скорость бега лишь определяет интенсивность энерго и теплопродукции. Например, если марафонец всом в 70 кг показал результат 2 ч 20 мин, то его общие энергозатраты за марафон составят 2658 ккал, интенсивность энергопроукции—19 ккал/мин. При КПД организма в 23% интенсивность теплопродукции будет равняться 15 ккал/мин или в сумме 2050 ккал -за весь марафон. Это очень значительное количество тепла: если бы организм бегуна не обладал способностью к теплорассеиванию, то при указанной интенсивности теплопродукции температура тела уже через 20 мин бега должна была бы достигнуть 45°С.
Возможно ли повысить КПД организма и снизить образование тепла в мышцах при той же скорости бега? Да, возможно! Чем тренированнее бегун, чем экономичнее техника его бега, тем меньшая доля энергопродукции «вылетает в трубу», нагревая тело. У классных марафонцев КПД организма при беге на 5—7% выше, чем у слабоподготовленных субъектов (Маргариа, 1963).
Как известно, в беге на выносливость рост выносливости связан, прежде всего, с методами тренировки, обеспечивающими рост экономичности функционирования организма в зоне соревновательных скоростей (или мощности работы). В этой связи интересны недавние исследования, проведенные в институте климатической медицины США (М. Савка и др., 1983). После цикла тренировок в жаре было отмечено снижение энергетической себестоимости стандартной мышечной работы. КПД организма повысился как при работе в условиях теплового комфорта (на 5%), так и при работе в жаре (на 3%). Согласно этим данным тренировки в жарком климате, видимо, можно использовать не только с целью акклиматизации, но и для повышения выносливости спортсменов как таковой.
До каких же пределов может нагреваться тело марафонца па дистанции, и как происходит этот разогрев?
Как уже отмечалось, температура тела на финише составляет, как правило, 39—41°С. Отдельные индивиды, видимо, могут безболезненно переносить очень высокую степень перегрева. Так, Burbaum после бега на 20 км зарегистрировали температуру тела, равную 42,3°С. У велосипедистов после гонки на 100 км была зафиксирована температура тела 42,3°С. (Gilat, 1963). Однако, в целом, пороговым уровнем гипертермии для развития теплового удара считают температуру тела, равную 40,6—41,5°С (Costill, 1976, Shobolet, 1976).
Считают, что повышенная термопроводимость, т. е. способность демонстрировать высокую физическую работоспособность на фоне повышенной внутренней температуры тела, есть характерная черта марафонцев как группы (Frederik et Welh, 1980, Costill, 1976). В одном из состязаний у 56 финишировавших марафонцев ректальная температура в среднем составила 39,3°С (Puhg, 1969). Причем первые призеры этих состязаний имели соответственно 41,1, 40,5, 40,2°С, а корреляция между местом, занятым в состязаниях, и ректальной температурой составила 0,84. В других наблюдениях, (Suttotn, 1980), несмотря на то, что все обследованные бегуны закончили дистанцию марафона в пределах 11 минут, также была установлена высокая положительная корреляция между показанным результатом и ректальной температурой на финише.
Данные вышеприведенных исследований позволили авторам постулировать предположение о том, что способность переносить высокую температуру тела и сохранять при этом высокую работоспособность, т. е. термотолерантность, является необходимым условием для достижения успехов в состязаниях на выносливость.
При обсуждении проблемы перегревания на дистанции спортсмены, тренеры и врачи чаще всего представляют это так, что во время бега теплопродукция в мышцах приводит к постоянному росту температуры тела, которая достигает максимума на финише. Однако эксперименты с постоянным измерением ректальной температуры во время марафона (Maron et аl, 1977) показали, что повышение температуры тела достигло плато на уровне 38,9—40,1°С уже к 35— 40-й минуте забега. В дальнейшем температура тела обоих испытуемых поддерживалась на указанном уровне. На 113--119-й минутах бега у одного из бегунов произошел скачкообразный прирост температуры до 41,6--41,9°С. Однако оба бегуна благополучно финишировали, показав приблизительно равное время.
Начало забега связано с лавинообразным приростом тепло-, продукции в мышцах, теплонакоплением и, соответственно, крутым подъемом температуры тела. Однако одновременное теплонакопление: стимулирует включение механизмов теплорассеивания (теплодисселации). Через какой-то промежуток времени мощность процессов теплодиссепации достигает такого уровня, что уравновешивает интенсивность теплопродукции в мышцах.
Устанавливается температурный баланс (теплопродукция равняется тепловыделению), выражающийся в замедлении прироста температуры тела и. установлении «температурного плато», как это наблюдалось в вышеприведенном примере.
Основной путь транспорта продуцируемого в мышцах тепла — это «вывоз» горячей крови на поверхность тела, в систему расширенных кожных сосудов, где происходит ее охлаждение. С поверхности тела тепло рассеивается двумя основными путями: конвекцией (током воздуха в результате обдува) и потоиспарением.
Теплоотдача конвекцией растет как корень квадратный из скорости обдува. Отсюда — чем быстрее бежит спортсмен, тем сильнее охлаждается кожа, тем эффективнее теплосъем и меньше вероятность перегревания организма. (Однако не следует забывать, что при повышении скорости бега — мощности работы растет и теплопродукция в мышцах). В теплую безветренную погоду риск перегревания гораздо выше, чем при беге с небольшим ветром.
Во время Кубка СССР в г. Вильнюсе в 1986 году, проходившем при относительно невысокой температуре воздуха (+25°C), почти половина участников сошла с дистанции слишком рано (еще до 30 км). В этом забеге (бег проводился «в одну сторону», без поворота) скорость попутного ветра равнялась скорости бега спортсменов (4,5—5 м/с). Эта ситуация практически полностью исключила обдув тела спортсменов током воздуха и, вероятно, привела к чрезмерному теплонакоплению, тепловому изнурению и раннему сходу с дистанции необычно большого числа участников забега (104 из 221).
Из особой значимости обдува тела для поддержания теплового баланса бегуна-марафонца вытекает несколько практических рекомендаций. Так, при беге в плотной группе следует занять такую позицию, которая обеспечивает максимальный обдув тола (обычно с фланга группы, с подветренной стороны). Одежда спортсмена-марафонца также должна предусматривать, по возможности, максимальный обдув тела. Именно защитой бегунов-марафонцев от перегрева было вызвано введение в последнее время маек-сеточек. В настоящее время многие национальные сборные по стайерским дисциплинам экипированы такими майками. Майка марафонца должна быть слегка свободной, оставляя воздушный зазор между кожей и тканью. Воздушная прослойка позволяет потокам воздуха свободно циркулировать над кожей, осуществляя эффективный теплосъем. По этим же причинам длина майки должна позволять носить ее навыпуск.
Однако путь конвективного теплосъема за счет обдува эффективно «работает» только до температуры воздуха 33—3б°С. Граница его эффективности определяется температурой кожи при беге, равной 34—37°С (более всего нагреваются лоб, спина). При температуре среды, превышающей температуру кожи, температурный градиент меняет свое направление, и тело начинает дополнительно нагреваться обтекающими потоками «горячего» воздуха. В таких экстремальных условиях теплоотдача происходит исключительно за счет потоиспарения.
Тепловыделение потоиспарением зависит от двух факторов: интенсивности секреции пота и способности окружающей среды поглощать водяные пары над кожей.
Тренированные стайеры отличаются низким «тмпературным порогом» пототделительной реакции и повышенным «потовым ответом» на единицу прироста температуры тела: в 2,4 раза выше, чем нетренированные субъекты. Акклиматизация к работе в жаре ещё более сокращает латентный период начала потоотделения и повышает «потовой ответ». Иными словами, при одинаковом подъёме внутренней температуры тела спортсмены начинают потеть гораздо быстрее и обильнее, чем нетренированные люди. В условиях прироста тепловой нагрузки (начало работы и т.д.) эта «привилегия» тренированного и адаптированного к жаре организма позволяет быстро и резко увеличить теплоотдачу, обеспечивая защиту от перегрева.
Каждый грамм испарившегося пота «забирает с собой» 0,62 ккал тепла. У бегунов-марафонцев интенсивность потоотделения в экстримальных условиях может достигать до 2,8 л.час или 6,1 литр за марафон (Costill, 1976). Теоретически при наблюдавшейся у стайеров интенсивности потоотделения возможности только одного этого «влажного» пути теплорассеивания должны полностью обеспечить выведение продуцируемого тепла из организма и исключить перегревание во время марафона.
Во время забегов в жаркую погоду можно видеть, как первые 5-10 км дистанции марафонцы буквально обливаются потом, затем потоотделение происходит более умеренно, а к 30-35 км дистанции поверхность кожи может становиться абсолютно сухой. Это указывает на ограниченность «эффективности» влажного пути тепловыделеня во время марафонских забегов.
Продолжительное терморегуляторное потоотделение ведет к прогрессирующему обезвоживанию (дегидратации) организма. Как считают Fortni е.а., (1981), Greenleaf е. а. (1983), развивающая дегидрация снижает интенсивность секреции пота. С другой стороны, обильное и длительное увлажнение кожи приводит к местной реакции гидромейоза: поверхностный (кератиновый) слой кожи разбухает от воды и временно закрывает выводные протоки потовых желез (Sergent, 1962). При подсыхании кожи и ее «сморщивании» выводные протоки желез снова раскрываются.
Указанные реакции снижают интенсивность потовыделения и ограничивают возможности «влажного» пути охлаждения тела во время марафона. Это диктует необходимость организации пунктов охлаждения с влажными губками для освежения тела (через каждые 3—5 км дистанции). При испарении нанесенной на кожу воды тело охлаждается почти так же эффективно, как при испарении выделившегося пота. На Олимпиаде в Лос-Анджелесе вопрос охлаждения марафонцев был решен посредством устройства через каждые 3 км «дождевых» установок, разбрызгивавших на спортсменов мелкодисперсную водяную пыль. В настоящее время этот положительный опыт получил распространение за рубежом (Лонг-Бич-Марафон-90).
Обязательным условием эффективности функционирования «влажной» теплодиссепации является испарение выделившегося пота. Потоиспарение зависит от относительной влажности воздушного («парового») слоя непосредственно над кожей. При использовании маек-сеточек и хорошем обдуве тела во время бега этот воздушный слой, насыщенный парами, быстро удаляется. Тем самым поддерживается высокая интенсивность процесса тепловыделения: потоотделение — потоиспарение — охлаждение тела. Плотная майка, слишком большой номер на груди марафонца резко снижают обдув и способствуют повышению влажности слоя воздуха над кожей. Это угнетает процесс потовыделения-потоиспарения. Намокание майки и прилипание ее к коже вообще блокирует потовыделение (по механизму гидромейоза).
Опытные спортсмены знают, сколько дополнительных страданий может принести стайеру нерациональная спортивная форма. Хуберт Пярнакиви, герой матча СССР—США в Филадельфии (температура воздуха 38°С, влажность 90%), считает главной причиной, способствовавшей возникновению у него теплового удара во время забега на 10 км, экипировку нашей сборной: толстые шерстяные майки красного цвета.
При очень обильном (профузном) потоотделении или высокой влажности воздуха часть пота не успевает испариться и стекает на землю. С точки зрения терморегуляции «капающий» пот также охлаждает тело, как мочеотделение, и только способствует интенсивному обезвоживанию (дегидратации) организма. Нередко при жаркой погоде организаторы соревнований для «облегчения участи спортсменов» прибегают к поливу трассы непосредственно перед стартом, оказывая при этом медвежью услугу. При испарении воды с нагретого асфальта возникают метеоусловия «духоты», чрезмерное повышение влажности воздуха стимулирует обильное потоотделение, в то же время блокирует его, что способствует перегреву тела во время бега.
Однако даже при благоприятных климатических условиях во время марафона происходит значительное обезвоживание организма спортсмена. Несмотря на попытки пить жидкость на дистанции, весовые потери бегунов-марафонцев часто превышают 3-процентный уровень. 262 определения в разных условиях соревнований показали, что потери веса при марафонском беге в среднем составляют 2,78—4,15% исходного веса тела (М. Б. Марон, С. М. Хорват, 1978). Однако некоторые бегуны могут иметь и большие потери веса. Так, D. L. Costill et al. (1970) нашли, что высокоподготовленные бегуны в условиях жаркой погоды теряли в весе до 6,1 кг. Г. Муир и другие (1970) сообщают, что бегун весом 54,9 кг, показавший результат 2:22.40, потерял в весе 6,4 кг (2,8 л/час) или 11,6% от исходного веса. Примечательно, что этот забег проходил при прохладной погоде (~13-16°С), но высокой влажности воздуха.
Представленные в литературе данные в подавляющем большинстве случаев получены на бегунах низкой квалификации (медленнее 2:30:0). В то же время отмечено, что с повышением тренированности увеличивается «чувствительность потового ответа» на градус повышения температуры тела (Р. Надель и др., 1977). С другой стороны, интенсивность потоотделения прямо пропорциональна средней скорости бега по дистанции (D. L. Costill, 1977).
По нашим наблюдениям (табл. 21), влагопотери марафонцев высокого класса несколько выше, чем бегунов низкой квалификации (влагопотери которых сходны с влагопотерями мастеров-скороходов) и составляют в жарких погодных условиях 4—5% веса тела. Однако, при осложнении погодных условий потери воды могут достигать чрезвычайных величин. Так, на состязании Универсиады-87 по марафонскому бегу в Загребе (температура воздуха на старте 38°С, относительная влажность 80%) член сборной команды СССР Ф. Рыжов занял 4-е место, показав результат 2:27.40, что на 14 минут хуже его личного достижения в оптимальных погодных условиях. Несмотря на потребление жидкости по ходу забега (1,2 л), спортсмен потерял на дистанции 5,6 кг. При исходном весе 59,5 кг дегидратация на финише составила 9,4%, потоотделение 2,75 л/час. После забега наблюдалась анурия: спортсмен не мог в течение 3,5 часа сдать мочу на допинг контроле, выпив за это время 8 литров жидкое (пива).
Считают, что обезвоживание в приведенных пропорциях может снижать интенсивность потоотделения, приводить к расстройства функционирования системы терморегуляции (Fortni е. а., 1981, В.Nilsen, 1971, Senaey, 1970), перегружать сердечно-сосудистую систему повышая «себестоимость работы» и тем самым существенно снижая работоспособность (Adolf е. а, 1947, Kozlowski et Saltin, 196 Wyndham, 1973, Rowell, 1976). Однако, о пагубном влиянии обезвоживания на работоспособность и результативность атлетов думают меньше всего, как правило, отказываясь от приема жидкости на первой половине дистанции (до тех пор, пока «бежится» И жажда особенно не донимает).
Wyndham et Stridom (1972) на основании степени обезвоживания организма выделили три последовательные стадии расстройства жизнедеятельности. Первая стадия (водный дефицит не более 2%) - работоспособность высокая, отмечается жажда. Вторая стадия — водный дефицит 2—6%. Третья стадия дефицит жидкости превышает 6-процентный уровень. Заметное снижение работоспособности отмечается уже при 3% потери веса, появляются слабость, раздражительность и другие симптомы изнурения. При 5—6%-й дегидратации спортсмен чувствует себя до крайности изможденным неизбежны выраженные нарушения координации и психики, высока вероятность теплового коллапса и теплового удара.
Следует отметить, что для спортивной результативности нарушения в психической сфере имеют не меньшее значение, чем падение физической работоспособности как таковой. Так, неадекватная самооценка текущего состояния на фоне исходно высоких мотиваций и спортивных амбиций способствует поддерживанию высокого темпа бега, несмотря на явные симптомы перегревания. Именно психологическими факторами объясняют относительно высокую частоту встречаемости тепловых ударов у физически очень хорошо подготовленных людей: спортсменов-стайеров и солдат (Shobolet е. а., 1962, Hart е. а., 1978).
Кроме всего прочего дегидратация бегуна способствует перегреванию организма, развитию теплового изнурения и теплового удара.
Между ректальной температурой на финише марафона и потерями веса обнаружена (Sutton, 1974) высокая взаимосвязь (г = 0,85). независимо от других причин у бегуна с 5%-й дегидратацией температура тела находится в оптимальных границах. Однако при продолжительной и интенсивной мышечной деятельности терморегуляторное потоотделение продолжает «выкачивать» воду из организма, несмотря на угрожающие размеры обезвоживания и перегревания тела спортсмена.
Как уже отмечалось, пороговым уровнем развития теплового коллапса и теплового удара считают температуру тела, равную 40,6— 41,5ºС. Следовательно, во время марафонских забегов прогрессирующая дегидратация, помимо всех других причин, может подводить тепловое состояние бегуна к той опасной черте («граница тьмы»), за которой перегретый спортсмен в лучшем случае сходит с дистанции полуобморочном состоянии, в худшем — падает на дистанции с симптомами тепловою удара.
Таким образом, следует подчеркнуть, что хотя после периода врабатывания (30—40 мни) в организме марафонца устанавливается тепловой баланс между теплопродукцией и теплоотдачей, однако «температурное плато», на котором продолжается бег, находится достаточно близко (1 — 1,5°С) к температурной границе теплового удара. Причем уровень этого «температурного плато» мал и зависит от погодных условий. Даже при оптимальных погодных условиях организм марафонца часто балансирует на грани перегревания.

Таблица 1. Характеристики водного баланса марафонцев во время соревнований

Ускорение по ходу забега, бег в гору, снижение механической эффективности бега (КПД организма) вследствие нарастающего утомления и потери экономичности,— все это приводит к росту теплопродукции бегуна. С другой стороны, развитие функциональной несостоятельности механизмов теплорассеивания (снижение потоотделения -- потоиснарения. сокращение кожного кровотока и обдува), прогрессирующая дегидратация организма ограничивают тепловыделение и способствуют теплонакоплению в организме марафонца. Как в первом, так и во втором случае температура тела бегуна скачкообразно повышается вплоть до уровня критического для термотолератности конкретного индивида. Развивается резкое падение работоспособности, теплойой коллапс, тепловой удар испортсмен выбывает из борьбы, несмотря на казалось бы великолепную спортивную форму.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: