1.2. Физиологические особенности адаптации организма фридайвера к нырянию

1.2. Физиологические особенности адаптации организма фридайвера к нырянию

Энергообеспечение организма во время ныряния

Человек наслаждается процессом жизни благодаря энергии, которая образуется в его организме в результате окисления кислородом различных пищевых веществ, проникающих в организм посредством перемещения из окружающего пространства в ротовую полость. Окисляющий их кислород диффундирует (проникает) из альвеолярного воздуха в кровь и далее в ткани благодаря градиенту его парциального давления (то есть стремится туда, где его меньше — оттуда, где его больше).

Но, если необходимо большое количество энергии для кратковременной интенсивной мышечной деятельности, то включаются механизмы энергообеспечения без участия кислорода. Без него, оказывается, можно быстрее получить энергию, правда, очень ненадолго. Клетки помнят времена, когда кислорода и в помине не было в атмосфере. Но не все: клетки головного мозга совсем молодые и этих доисторических времен не застали, поэтому они без кислорода никак не обойдутся.

Во время ныряния с задержкой дыхания энергетическое обеспечение организма фридайвера происходит аэробным (с участием кислорода) и анаэробным (без его участия) путем. И других способов получения энергии во время нахождения над и под водой нет.

В начале ныряния в длину аэробные механизмы преобладают, т. к. мощность работы невысока.

Вообще-то и в начале ныряния в глубину аэробные механизмы тоже преобладают, хоть мощность работы там повыше будет — надо же с положительной плавучестью справиться. Но законы Дальтона и Генри исправно работают, и кислород под давлением быстро-быстро переходит в клетки.

По мере же нарастания дефицита кислорода организм, не ожидавший такого подвоха, судорожно включает аварийное энергообеспечение, и в конце дистанции начинает преобладать анаэробный гликолиз (расщепление глюкозы в бескислородных условиях) в общей энергетике работы.

«Прекрасно!» — воскликнет фридайвер, и съест перед нырянием 10 булочек, содержащих углеводы, которые превращаются в довольном животе фридайвера в глюкозу. Но расщепляется эта глюкоза в бескислородных условиях с выделением не только желанной энергии, но и нежеланных побочных продуктов обмена. Наиболее знаменитой из них является молочная кислота. Ее концентрация в мышечных волокнах и в крови повышается и фридайвер может испытывать тяжесть в работающих мышцах. Особенно во время выныривания из глубины. Один из вариантов разрешения ситуации, к примеру, если ноги фридайвера притомились — сменить конечности, и подняться по тросу на руках.

Изменения газообмена в организме во время ныряния

Основным фактором, ограничивающим длительность ныряния с задержкой дыхания, является дефицит кислорода — гипоксия. Гипоксия — состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом, или при нарушении его утилизации. Надо только пояснить, что фридайверская гипоксия является преходящим функциональным состоянием, и называется гипоксией нагрузки.

Наиболее чувствительна к недостатку кислорода центральная нервная система (ЦНС) — в ней нарушения деятельности наблюдаются в первую очередь. Во время выполнения статической задержки дыхания или ныряния в длину состояние в начальной стадии гипоксии субъективно ощущается как вполне комфортное — фридайвер испытывает удовольствие от безмолвия вокруг и в себе.

Желательно на этой высокой ноте всплыть к свету. Потому что если продолжать, то содержание кислорода в артериальной крови все уменьшается и уменьшается, а углекислый газ, который образуется в клетках во время обменных процессов, все накапливается и накапливается. При достижении порогового уровня содержания углекислого газа в крови происходит раздражение рецепторов, реагирующих на изменение химического состава крови, и возбуждение нервных клеток дыхательного центра. И тогда фридайвер испытывает желание сделать вдох. Желание сначала слабенькое, только намекающее. Но постепенно, (или очень быстро) оно становится насущной необходимостью, потому что гипоксическое состояние становится острым. В этом состоянии нервные клетки от чрезмерной раздражительности сильно нервничают — фридайвер откровенно мучается. Когда преодолеть желание сделать вдох становится невозможно, фридайвер всплывает и радуется воздуху, который вообще-то бесплатный.

Кстати, с этим состоянием связан один из основных эффектов занятий фридайвингом: повышается ценность жизни как таковой и понижается ценность потребительской корзины.

Если фридайвер будет упрямничать, то незаметно происходит исчерпание резервов организма. При превышении индивидуальной нагрузки развивается запредельное торможение в деятельности нервной системы. Проявляется торможение опасным чувством засыпания, которое завершается потерей сознания.

Существует индивидуальная чувствительность нервных клеток дыхательного центра к действию углекислого газа. При повышении тренированности эта чувствительность снижается и терпеть дискомфортные состояния становится все легче. Соответственно, увеличивается доля риска во время статики и ныряния, и возрастает значение не только самоконтроля, но и контроля со стороны страхующего фридайвера. Партнер становится значимым и желанным — зарождается дружба.

Степень гипоксии зависит от мощности и продолжительности работы с задержкой дыхания.

Чем мощнее и продолжительнее работа, тем активнее происходит потребление кислорода тканями для обеспечения мышечной деятельности.

Следовательно, нырять следует с оптимально низкой мощностью рабочих движений и психическим расслаблением. Эмоциональная реакция на сложные ситуации, возникающие во время ныряния (например, трудности с компенсацией давления в области среднего уха на глубине), вызывает повышение ЧСС. Очень важно стараться отрешенно относиться к сложностям в жизни (не стоит ругать уши — обидятся, а ЧСС — увеличится).

Во время ныряния в глубину изменения газообмена в организме фридайвера связаны еще и с изменениями гидростатического давления. Во время погружения легкие сжимаются давлением воды, и парциальное давление кислорода в них возрастает, даже несмотря на потребление кислорода тканями во время активной работы в зоне преодоления положительной плавучести. На глубине, например, 20 метров объем воздуха в легких в 3 раза меньше в соответствии с законом Бойля-Мариотта и парциальное давление кислорода в легких примерно в 3 раза выше, чем на поверхности. В хитром организме фридайвера кровь быстро насыщается на глубине кислородом и легко доставляется всем органам и тканям. Поэтому в глубине фридайвер может чувствовать себя вполне комфортно, у него обычно не возникает нестерпимого желания вдохнуть. Впрочем, желаний в глубине не много. При условии тотального расслабления происходит скачок в иное измерение. Как будто бы. Игры мозга.

Не стоит забывать, что при всплытии парциальное давление кислорода в легких уменьшается не только потому, что организм потребляет кислород, но, в первую очередь, вследствие того, что легкие расширяются из-за падения гидростатического давления. Особенно резко, в 2 раза, гидростатическое давление падает на последних 10 метрах.

Соответственно, также резко падает и парциальное давление кислорода в легких. Когда фридайвер всплывает вовремя, то кислорода ему хватает для спокойного подъема на поверхность. Но если фридайвер подзадержался в глубине, то на последних метрах всплытия парциальное давление кислорода в легких иногда может стать даже ниже, чем в крови. Тогда, в соответствии с законом Генри, кислород начинает переходить из крови в легкие.

Парциальное давление кислорода в крови резко снижается, и мозг лишается возможности нормально функционировать.

Парциальное давление углекислого газа в крови при всплытии также падает из-за уменьшения гидростатического давления. Вследствие этого рецепторы, реагирующие на содержание углекислого газа в крови и «заставляющие» человека сделать вдох, раздражаются слабо. Нервные клетки дыхательного центра возбуждаются в недостаточной степени — не так, как при нырянии в длину. Фридайвер хоть и испытывает желание вдохнуть, но сила этого желания кажется не опасной. Поэтому трудно объективно оценить свое состояние на всплытии: сигнализация о критическом состоянии может не сработать и нужна осторожность при увеличении глубины погружений.

Процессы срочной адаптации организма к нагрузке

Во время ныряния в результате гипоксии под влиянием гипоксемии (низкого содержания кислорода в крови) в организме возникают изменения, которые носят функционально-приспособительный характер: организм пытается всеми силами выжить, когда его ввергают в непривычную для него подводную среду.

Наиболее типичные реакции организма на ныряние с задержкой дыхания:

1) Снижение частоты сердечных сокращений.

При анализе ЧСС во время ныряния в длину в начале дистанции в фазе срочной адаптации организма к нагрузке отмечается снижение ЧСС, приводящее к ограничению использования кислорода и его сбережению. Субъективно состояние в этой фазе ощущается как комфортное (приятное) и может иметь название стадии комфорта (удовольствия).

Удовольствие в жизни не может длиться бесконечно и подкрадывается серая полоса — физиологическая критическая точка, связанная с воздействием гипоксии, гиперкапнии и ацидоза (закисление внутренней среды организма продуктами обмена). Предположительно, в этот момент для поддержания гомеостаза (равновесия) в организме включаются всякие-разные компенсаторные механизмы, в том числе и в виде увеличения ЧСС. Субъективно эта часть фазы срочной адаптации организма к нагрузке ощущается как фаза преодоления, так как связана с дискомфортным дыхательным состоянием и может иметь название стадии дискомфорта (уровень приятного удовольствия резко снижается и переходит в неприятное неудовольствие).

У фридайверов, желающих поразительного результата и двигающихся еще дальше (и все ближе к своему Пределу) наступает фаза дезадаптации организма к нагрузке, когда ЧСС вновь начинает снижаться. Но теперь уже в результате развития охранительного торможения в ЦНС и ослабления всех функций из-за дефицита кислорода. Заканчивается фаза наступлением психической критической точки, когда преодолеть желание сделать вдох становится невозможно. Или печальнее — наступлением черной полосы — потерей сознания, когда воля побеждает тело.

2) Выброс депонированных эритроцитов.

Во время задержки дыхания селезенка сокращается и выбрасывает эритроциты в кровяное русло, тем самым повышая кислородную емкость крови: большее количество гемоглобина (который живет в эритроцитах) может присоединять большее количество кислорода. Но это одна сторона медали. А вторая — увеличивается вязкость крови, и в связи с этим замедляется скорость кровотока. Тут еще низкая ЧСС добавляется и — пожалуйста: ухудшается транспорт и доставка в голодные ткани питательных веществ (глюкозы) и кислорода, а также вывод продуктов обмена. Поэтому во время продолжительной тренировки неплохо было бы периодически пить воду.

3) Централизация кровообращения.

Во время ныряния происходит перераспределение крови в организме. В состоянии гипоксии кровеносные сосуды кожных покровов сужаются — фридайвер замерзает. В органах с более интенсивным обменом, таких, как сердце и головной мозг, преобладает местная сосудорасширяющая реакция и увеличивается их кровоснабжение (и это просто замечательно).

Величина физиологического уменьшения размеров грудной клетки ограничена ее объемом при максимальном выдохе. Во время ныряния компенсаторная реакция организма заключается в увеличении притока крови в сосуды легких.

Дополнительное количество крови в сосудах позволяет заместить объем сжимающегося под действием гидростатического давления воздуха в альвеолах и предотвратить возникновение отрицательного давления в легких. Легочный сурфактант (поверхностно активное вещество), выстилающий альвеолы, также удерживает их объем, снижая вероятность развития баротравмы.

Здесь и ответ на вопрос, почему же не разрушается грудная клетка вместе с легкими под давлением: а потому что организм хитрит и выворачивается. Пока может. А когда уж сил у него не остается бороться с давлением и фридайвером, пожалуйте, баротравмы.

Процессы долговременной адаптации к гипоксической работе

Гипоксическая тренировка вызывает целый спектр изменений в организме человека, невидимых внешне, однако повышающих выживаемость в условиях подводной среды. При ее непродолжительном воздействии, по мнению И. С. Бреслава, стимулируются подкорковые образования и кора больших полушарий головного мозга — вещество серое, неприметное, но для фридайвера — самое главное.

В процессе формирования долговременной адаптации к гипоксии и гиперкапнии организм использует свои широкие пластические возможности, основанные на структурных изменениях в органах и тканях. В результате повышается качество доставки кислорода, снижаются критические уровни парциального давления кислорода.

А. 3. Колчинская в своих исследованиях наблюдала следующие изменения, происходящие в организме испытуемых после гипоксических тренировок:

— Увеличивается жизненная емкость легких и коэффициент утилизации кислорода из вдыхаемого воздуха;

— Увеличиваются функциональные возможности сердца за счет увеличения емкости его сосудов;

— Увеличивается кислородная емкость крови за счет увеличения содержания гемоглобина;

— Изменяются свойства клеточных мембран и увеличивается способность клеток утилизировать кислород вследствие роста концентрации митохондрий (клеточных энергостанций) и ферментов тканевого дыхания;

— Увеличивается функциональная мобильность сосудистого русла легких (чисто фридайверское изменение).

Эти изменения, увеличивая мощность и экономизируя функцию аппарата дыхания и кровообращения, повышают устойчивость к гипоксии. В стадии устойчивой адаптации к нагрузке организм переходит на более низкий, экономичный уровень функционирования. На вышеизложенном базируется повышение работоспособности фридайверов — и ныряют они все дальше и глубже. Только если фридайвингом они занимаются без фанатизма. Если с ним, то беда: от сильного насилия организм переходит в стадию дезадаптации к нагрузке — «ломается».

Факторы, определяющие длину дистанции и время статики

1) Психическая устойчивость и способность к расслаблению.

Это основа фридайвинга.

2) Специальная выносливость.

Определяется устойчивостью к сдвигам во внутренней среде организма, в частности, к гипоксии, гиперкапнии и ацидозу. Зависит, во-первых, от генетической предрасположенности к данной деятельности: например, от чувствительности нервных клеток дыхательного центра к гиперкапнии, т. к. терпеливость фридайвера зависит от этой самой чувствительности. А во-вторых, от того, сколько драгоценного времени было ухлопано на тренировки. Правда, только на грамотные. Если неграмотные, то не считается.

3) Результативность техники движений во время ныряния.

Знание законов гидродинамики для фридайвера чрезвычайно полезно, т. к. во время ныряния ему желательно грести рационально. Нерезультативная техника хуже по определению.

4) Объем легких, подвижность грудной клетки.

Эти показатели имеют значение в спортивном фридайвинге. Чем больше — тем лучше.

Факторы, определяющие глубину погружения

1) Все предыдущие.

2) Проходимость слуховых труб и способность к компенсации давления.

Это основная проблема. До начала ныряний уши жили себе вполне спокойно и размеренно, и реакция барабанной перепонки на стресс (когда ее заставляют то прогибаться, то выгибаться) бывает непредсказуемой.

3) Правильная тактика погружения.

Тут уж, если фридайвер учитывает законы физики и работает, когда надо и не работает, когда не надо, погружение для него становится очень приятным приключением. Фридайвер изменяет величину и длительность гребковых усилий, потому что выучил законы физики.

4) К пункту 4-му предыдущих факторов добавляется эластичность диафрагмы и легочной ткани.

Эти показатели вовсе не консервативны, и не стоит завидовать тому, что у Герберта Ницша жизненная емкость легких перед нырянием 12 литров (7,5 своих и 4,5 «упаковка»). Он тоже вырос из маленького мальчика.

5) Функциональная мобильность сосудистого русла легких и сердца.

Определяется эластичностью сосудов — насколько легко эти сосуды смогут вместить дополнительный объем крови без повреждения их стенок.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.