Расчет уровня потребления кислорода по величине ЧСС

ЧСС, уд/мин	% МПК
120-130 190 и выше	50 % 60 % 70 % 75-80 % 90 % 100 %

 

Кислородный долг состоит из двух компонентов или фракций - лактацидного и алактатного.

ЛАКТАЦИДНЫЙ ДОЛГ - представляет собой добавочную энергию, затрачиваемую на превращение главного побочного продукта анаэроб­ного метаболизма - молочной кислоты (лактата) в пировиноградную кислоту.

АЛАКТАТНЫЙ ДОЛГ - представляет собой дополнительную энергию, необходимую для рефосфорилирования креатинфосфата и для восста­новления запасов кислорода в мышечном миоглобине.

 

Общий расход энергии и факторы его определяющие при различных видах трудовой и спортивной деятельности

 

Суточный расход энергии у здорового человека значительно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов:

- основного обмена;

- рабочей прибавки, т. е. энергозатрат, связанных с движением и с выполнением той или иной работы;

- специфического-динамического действия пищи - увеличения интенсивности обмена веществ и энергозатрат, связанных с приемом пищи, процессами пищеварения и всасывания. Так прием белковой пищи увеличивает обмен на 30-40%, а при питании жирами и углеводами обмен увеличивается на 4-15%.

Энерготраты при физической работе резко увеличиваются. На­пример, при ходьбе расходуется энергии на 80—100% больше по сравнению с покоем, при беге — на 400% и более.

По характеру выполняемой производственной деятельности и величине энерготрат взрослое население может быть разделено на 5 групп (табл. 4).

 

Таблица 4

Суточный расход энергии в зависимости от характера выполняемой производственной деятельности

 

 

Группа	Особенности профессии	Коэффициент физической активности	Суточный расход энергии, кДж (ккал)
Первая	Умственный труд	1,4	9799 - 10265(2100 - 2450)
Вторая	Легкий физический труд	1,6	10475 - 11732(2500 - 2800)
Третья	Физический труд средней тяжести	1,9	12360 - 13827(2950 - 3300)
Четвертая	Тяжелый физический труд	2,2	14246 - 16131(3400 - 3850)
Пятая	Особо тяжелый физический труд	2,5	16131 - 17598(3850 - 4200)

 

 

К первой группе относятся лица, занимающиеся умствен­ным трудом, не требующим мышечных напряжений. Суточный рас­ход у них составляет в среднем 2200—3000 ккал. У лиц, выполняю­щих механизированную работу, расход энергии повышен до 2350— 3200 ккал. При частично механизированном труде суточный расход энергии достигает 2500—3400 ккал. Очень тяжелый, немеханизиро­ванный физический труд вызывает расход энергии равный 2900— 3990 ккал. В отдельных случаях при выполнении длительной и тя­желой работы суточный расход достигает еще больших величин.

Спортивная деятельность сопровождается значительным увели­чением суточного расхода энергии — до 4500—5000 ккал. В дни тре­нировок с повышенными нагрузками и в дни соревнований в неко­торых видах спорта (лыжные гонки, бег на длинные дистанции и др.) эти величины могут быть еще больше.

Энерготраты при работе, которые рассчитывают на единицу вре­мени или на единицу пути, прямо пропорциональны ее мощности. Суммарный же расход энергии зависит не только от мощности ра­боты, но и от ее длительности. Например, при легкоатлетическом беге энерготраты, рассчитанные на 1 м пути, будут наибольшими при беге на 100 м, суммарный же расход энергии — наибольшим при марафонском беге.

На уровень энерготрат влияют температура и влажность возду­ха, барометрическое давление, сила ветра, особенности грунта при беге, условия скольжения при беге на коньках и лыжах. Например, при одинаковой скорости бега на лыжах знерготраты при плохом скольжении будут значительно больше, чем при хорошем. На рас­ход энергии влияют также эмоции, возникающие во время работы и, особенно при спортивной деятельности. Эмоции могут усиливать или, наоборот, снижать обмен веществ и энергии в организме.

При выполнении человеком механической работы коэффициент полезного действия может достигать 20—25%. Остальная освобож­даемая в организме энергия превращается в тепло. Коэффициент полезного действия при мышечной деятельности зависит от структуры и темпа движений, от количества вовлекаемых в работу мышц и степени тренированности человека, выполняющего работу.

Оптимальный ритм движений, при котором энерготраты мини­мальны, различен при работе разной мощности. Он зависит также от тренированности человека.

 

Теплорегуляция

Понятие о теплорегуляции.

Температура тела - комплексный показатель теплового состояния организма человека, отражающий сложные отношения между теплопродукцией (выработкой тепла) различных органов и тканей, и теплообменом между ними и внешней средой.

Температура тела – объективная и наиболее просто определяемая характеристика состояния организма.

Величина температуры тела и характер ее изменения не является показателем какого-либо конкретного заболевания, но отражает состояние защитных сил организма и грубо, но достаточно четко, описывает тяжесть патологического процесса.

У здорового человека температура тела является постоянной с небольшими колебаниями в утренние и вечерние часы (36-37° С). Утром температура ниже на несколько десятых градуса, а вечером выше. Считается, что она не должна превышать 37°С, а колебания находятся в пределах от 0,3 до 1° С.

Температура некоторых частей тела отличается в зависимости от физических нагрузок и их положения. У пожилых людей температура немного ниже, чем у молодых.

Температура тела многих животных изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Такие животные называются пойкилотермными, т. е. животными с непостоянной температурой тела. Их активность существенно зависит от температуры окружающей среды, т. к. последняя определяет скорость биохимических реакций, протекающих в организме (их скорость возрастает в 2-3 раза при повышении температуры на каждые 10 градусов).

Температура тела человека и высших животных поддерживается на постоянном уровне, несмотря на значительные колебания температуры окружающей среды. Такие животные с постоянной температурой тела называются гомойотермными. Гомойотермные организмы, имея постоянную температуру тела, ведут активный образ жизни при значительных колебаниях температуры внешней среды. Некоторые гомойотермные животные могут на время выключать терморегуляцию и становиться пойкилотермными.

Изотермия — постоянство температуры тела — имеет для организма большое значение, т. к. она, во-первых, обеспечивает независимость обменных процессов в тканях и органах от колебаний температуры окружающей среды; во-вторых, обеспечивает температурные условия для оптимальной активности ферментов.

Температура отдельных участков тела человека различна, что связано с неодинаковыми условиями теплопродукции и отдачи тепла. В состоянии покоя и умеренной физической нагрузки наибольшая теплопродукция и наименьшая теплоотдача происходит во внутренних органах, поэтому их температура высокая (самая высокая в печени—37,8-38 °С). От внутренних органов тепло переносится кровью к поверхности тела, где теплопродукция небольшая, но высокая теплоотдача, поэтому температура кожных покровов не высокая. Наиболее низкая температура кожи у человека отмечается в области кистей и стоп, значительно выше она в подмышечной впадине, где она обычно измеряется (температуру можно измерять в полости рта, в паховой складке, в прямой кишке). В нормальных условиях у здорового человека температура в подмышечной впадине равна 36,5-36,9 °С. Средняя температура мозга, крови, внутренних органов приближается к 37°С. Это температурное ядро тела, т.е. все органы грудной и брюшной полости, а также центральная нервная система. Ядро окружено изолирующей оболочкой – слоем более поверхностно расположенных тканей. Температурная оболочка тела включает те его части, в пределах которых имеются значительные температурные градиенты (от 30°С до 36°С), и которые изменяют свою температуру при различных тепловых воздействиях. Физиологический предел колебаний этой температуры составляет 1,5°С. Изменение температуры крови и внутренних органов у человека на 2 – 2,5°С от среднего уровня сопровождается нарушением физиологических функций, а температура тела выше 43°С практически несовместима с жизнью человека. В течение суток температура тела человека колеблется: минимальная в 3-4 часа, максимальная — в 16-18 часов.

Для определения среднего значения температуры кожи (оболочки) обычно замеряют температуру в 7-ми стандартных участках – области лба, стопы, голени или бедра (ноги), груди, плеча, спины, кисти, и с учётом удельного веса соответствующей поверхности рассчитывают среднее значение, используя формулу Вите:

Т = 0,07 стопы + 0,32 ноги + 0,18 груди + 0,17 спины + 0,14 плеча + 0,05 кисти + 0,71 лба.

По данным Р. Шмидта и Г. Тевеа (1996), средняя температура кожи обнажённого человека в условиях комфортной температуры составляет 33-34°С.

Регуляция постоянства температуры тела. Температура тела является константой организма, определяющей постоянство скорости биохимических реакций, одного из важнейших условий жизнедеятельности организма. Поддержание постоянства температуры тела осуществляется по принципу саморегуляции, путем формирования функциональной системы терморегуляции. Системообразующим фактором (константой) этой функциональной системы является температура крови в правом предсердии (37^О С). Рефлекторные изменения процессов терморегуляции происходят при раздражении тепловых и холодовых рецепторов, расположенных в кожных покровах, в слизистых оболочках дыхательных путей, во внутренних органах, в сосудах, в различных отделах ЦНС (гипоталамусе, ретикулярной формации, продолговатом и спинном мозге, двигательной коре и др.). Особенно большое количество центральных терморецепторов, которые реагируют на изменение температуры крови, находится в гипоталамусе.

В гипоталамусе расположены группы ядер, составляющих центр терморегуляции, состоящий, в свою очередь, из центра теплообразования и центра теплоотдачи. Центр теплообразования расположен в каудальной части гипоталамуса. При разрушении этого участка мозга у животного нарушаются механизмы теплообразования, и такое животное становится неспособным поддерживать температуру тела при понижении температуры окружающей среды, и развивается гипотермия. Центр теплоотдачи расположен в переднем гипоталамусе (между передней комиссурой и зрительным перекрестом). При разрушении этой области животное также теряет способность поддерживать изотермию, при этом способность переносить низкие температуры у него сохраняется.

Кроме гипоталамуса на процессы терморегуляции оказывают влияние и другие структуры ЦНС: центры спинного мозга, полосатое тело, ретикулярная формация ствола мозга, кора больших полушарий головного мозга. Из этих структур гипоталамус, ретикулярная формация и осцилляторные центры спинного мозга играют ведущую роль в рефлекторной регуляции температуры тела. Например, при снижении температуры окружающей среды возбуждение от холодовых рецепторов поступает по афферентным нервам в центры теплопродукции гипоталамуса и осцилляторные центры спинного мозга. Отсюда возбуждение идет по двигательным нервам к мышцам, увеличивая их тонус, а затем вызывает мышечную дрожь, что приводит к значительному увеличению теплообразования. По вегетативным нервам возбуждение поступает к сосудам (особенно кожных покровов) и вызывает уменьшение их просвета. В результате этого поверхностные слои кожи получают меньше теплой крови и, следовательно, отдают меньше тепла.

В терморегуляции принимают участие и гуморальные факторы, прежде всего, гормоны щитовидной железы (тироксин и др.) и надпочечников (адреналин и др.). При снижении температуры внешней среды количество тироксина и адреналина в крови возрастает. Эти гормоны вместе с симпатическими нервными влияниями усиливают окислительные процессы, увеличивая тем самым количество тепла, образующегося в организме. Адреналин, кроме того, суживает периферические сосуды, что приводит к дальнейшему снижению теплоотдачи.

Таким образом, при снижении температуры окружающей среды включаются нервно-гуморальные механизмы, которые приводят к значительному усилению теплообразования и уменьшению теплоотдачи, в результате чего температура тела в этих условиях остается постоянной.

При повышении температуры окружающей среды, рассмотренные выше процессы, имеют противоположный характер.

Если человек длительное время находится в условиях значительно высокой или низкой температуры окружающей среды, то регуляторные механизмы, с помощью которых в обычных условиях поддерживается изотермия, могут оказаться недостаточными. Если не применить поведенческие способы регуляции температуры, направленные на охлаждение или согревание организма, то может наступить перегревание — гипертермия — или переохлаждение — гипотермия.

Гипертермия — состояние, при котором температура тела повышается выше 37 °С. Она возникает при продолжительном действии высокой температуры окружающей среды, особенно при высокой влажности воздуха. Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40-41 °С сопровождается тяжелым общим состоянием организма и носит название теплового удара.

Гипертермия может наступить под влиянием некоторых эндогенных факторов, усиливающих процессы теплообразования (тироксин, жирные кислоты и др.), а также под влиянием микроорганизмов, так как гипоталамические центры терморегуляции обладают высокой чувствительностью к бактериальным токсинам.

Гипотермия — состояние, при котором температура тела снижается ниже 35 С. Быстрее всего гипотермия наступает при погружении в холодную воду. При этом вначале наблюдается возбуждение симпатического отдела вегетативной нервной системы и рефлекторно ограничивается теплоотдача и усиливается теплопродукция, особенно за счет мышечной дрожи. Но через некоторое время температура тела все же начинает падать, при этом наблюдается состояние, подобное наркозу: исчезновение чувствительности, ослабление рефлекторных реакций, снижение возбудимости нервных центров, резкое снижение интенсивности обмена веществ, замедление дыхания, урежение сердечной деятельности, понижение артериального давления.

В настоящее время искусственная гипотермия с охлаждением тела до 24-28 С находит применение в хирургии при операциях на сердце и ЦНС. Гипотермия значительно снижает обмен веществ головного мозга и, следовательно, уменьшает потребность его в кислороде. Поэтому мозг в таких условиях способен переносить более длительное обескровливание (вместо 3-5 мин при нормальной температуре до 15-20 мин при 25-28 С), а это значит, что при гипотермии организм может легче переносить временное выключение сердечной деятельности и остановку дыхания.

Для выключения приспособительных реакций, направленных на поддержание температуры тела, при искусственной гипотермии применяют препараты, выключающие передачу импульсов в симпатическом отделе вегетативной нервной системы (ганглиоплегические препараты) и прекращающие передачу возбуждения с нервов на скелетные мышцы (миорелаксанты). Гипотермию прекращают путем быстрого согревания тела.

Процессы, связанные с образованием тепла в организме, объединяют понятием химическая терморегуляция, а процессы, обеспечивающие отдачу тепла — физическая терморегуляция.

 

10.1.2. Химическая и физическая теплорегуляция и её механизмы

 

Химическая терморегуляция. Химическая терморегуляция обеспечивает определенный уровень теплопродукции, необходимый для нормального осуществления ферментативных процессов в тканях. Образование тепла в организме происходит вследствие непрерывно совершающихся экзотермических реакций окисления белков, жиров, углеводов, а также гидролиза АТФ, которые протекают во всех органах и тканях, но с различной интенсивностью. Наиболее интенсивное образование тепла происходит в мышцах. Если даже человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой, то теплообразование повышается на 10%. Незначительная двигательная активность приводит к повышению теплообразования на 50-80%, а тяжелая мышечная работа — на 400-500%.

В условиях холода теплообразование в мышцах резко возрастает. Это обусловлено тем, что охлаждение поверхности тела приводит к рефлекторному беспорядочному сокращению мышц — мышечной дрожи.

В процессах теплообразования, кроме мышц, значительную роль играют печень и почки. При охлаждении тела теплопродукция в печени возрастает.

Классификация механизмов теплопродукции:

1. Сократительный термогенез – продукция тепла в результате сокращения скелетных мышц:

а) произвольная активность локомоторного аппарата;

б) терморегуляционный тонус;

в) холодовая мышечная дрожь, или непроизвольная ритмическая активность скелетных мышц.

2. Несократительный термогенез, или недрожательный термогенез (продукция тепла в результате активации гликолиза, гликогенолиза и липолиза): а) в скелетных мышцах (за счёт разобщения окислительного фосфорилирования); б) в печени; в) в буром жире; г) за счёт специфико-динамического действия пищи.

Физическая терморегуляция. Физическая терморегуляция осуществляется путем изменения отдачи тепла организмом.

Теплоотдача осуществляется следующими путями:

• излучением (радиацией);

• проведением (кондукцией);

• конвекцией;

• испарением.

Теплоизлучение (радиация) обеспечивает отдачу тепла организмом окружающей его среде при помощи инфракрасного излучения с поверхности тела. Путем радиации организм отдает большую часть тепла. В состоянии покоя и в условиях температурного комфорта за счет радиации выделяется более 60% тепла, образующегося в организме.

Теплопроведение происходит при контакте с предметами, температура которых ниже температуры тела. Путем теплопроведения организмом теряется около 3% тепла.

Конвекция обеспечивает отдачу тепла прилегающему к телу воздуху или жидкости. В процессе конвекции тепло уносится от поверхности кожи потоком воздуха или жидкости. Путем конвекции организмом отдается около 15% тепла.

Отдача тепла организмом осуществляется также путем испарения воды с поверхности кожи и со слизистых оболочек дыхательным путей в процессе дыхания. Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота. Даже в условиях температурного комфорта и при отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется до 0,5 л воды в сутки. Испарение 1 л пота у человека может понизить температуру тела на 10°С. Путем испарения из организма удаляется около 20% тепла. При температуре окружающей среды, равной или выше температуры тела человека, когда другие способы отдачи тепла резко уменьшаются, испарение воды становится главным способом отдачи тепла. Отдача тепла испарением уменьшается при увеличении влажности воздуха и полностью прекращается при 100% относительной влажности.