Введение
В последнее время свободное ныряние в длину и глубину получило большую популярность. Спортсмены — фридайверы соревнуются по достижению предельных глубин, в проныривании максимальных дистанций с задержкой дыхания.
Исследование вопросов физиологии и патологии фридайвинга необходимы для понимания протекающих механизмов адаптации различных функций организма человека к меняющимся условиям внешней среды, также имеет важное значение для дальнейшего совершенствования медицинского обеспечения свободного ныряния.
Тренерам по фридайвингу, преподавателям, спортивным врачам, и квалифицированным спортсменам необходимо иметь общее представление об обмене энергии в тканях организма при задержке дыхания, знать физиологические механизмы, уметь избежать потери сознания под водой.
Ныряние представляет собой интенсивную работу с задержкой дыхания в необычной для человека среде. Эта работа очень быстро приводит к падению содержания кислорода и накоплению избытка углекислоты в крови и тканях организма, так как запасы кислорода в организме человека невелики.
При продолжительной произвольной задержке дыхания воздух, находящийся в легких и дыхательных путях, меняет свой химический состав, а именно, количество кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Эти изменения ведут к возбуждению дыхательного центра и желанию сделать вдох. Таким образом, изучение газообменных процессов является важным этапом для подготовки спортсмена к нырянию.
Актуальность. Фридайвинг как вид спорта начал развиваться в России сравнительно недавно, 10 лет назад. Целью спортсмена на соревнованиях является ныряние под водой в длину или глубину на максимально возможную дистанцию без учета времени. Энергообеспечение организма происходит в условиях быстро нарастающего дефицита кислорода и накоплению избытка углекислоты в крови и тканях организма. Воздух, находящийся в легких и дыхательных путях, меняет свой химический состав. Сведений об изменениях в дыхательной системе, наступающих под влиянием ныряния с задержкой дыхания, в настоящее время не достаточно. Для понимания процессов, лимитирующих работоспособность во фридайвинге, следует исследовать изменения в составе выдыхаемого воздуха у спортсменов после гипоксической нагрузки.
Объект исследования: состав выдыхаемого воздуха после ныряния с задержкой дыхания.
Предмет исследования: особенности газообмена после упражнений, выполняемых различными методами.
Гипотеза исследования:
Предполагается, что упражнения, выполняемые непрерывным методом (ныряние с задержкой дыхания на определенную дистанцию) приводят к развитию устойчивости к гипоксическому состояниям в организме фридайверов.
Предполагается, что упражнения, выполняемые интервальным методом (ныряние с задержкой дыхания на короткие дистанции с определенным интервалом отдыха) приводят к развитию устойчивости преимущественно к гиперкапническому состоянию в организме фридайверов.
Глава I. Литературный обзор
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
.1 Физиология ныряния с задержкой дыхания
.1.1 Основные физиологические процессы, происходящие в организме человека при задержке дыхания
В процессе ныряния человек выполняет мышечную работу, в результате чего быстро расходуется кислород (О2) и развивается его значительный дефицит (гипоксия). Степень ее зависит от интенсивности и продолжительности физической нагрузки, температуры воды, эмоционального напряжения. Одновременно с этим в организме накапливаются продукты обмена, в частности, углекислый газ (СО2).
Различные органы специфически реагируют на гипоксию. По словам Власовой И.Г, «сердце и легкие человека доставляют тканям кислород и удаляют из них СО2. Поэтому остановка дыхания и кровообращения представляют большую опасность для жизни. Но не все органы одинаково нуждаются в постоянном обеспечении кислородом. Почки, кожа и некоторые другие органы способны переносить перерывы в кровоснабжении. Мозг и сердце человека функционируют нормально только при постоянном обеспечении их кислородом. Мозг человека нуждается в притоке 50 мл кислорода ежеминутно, независимо от степени активности. Потребность сердечной мышцы в кислороде меняется с изменением объема выполняемой ею работы. При максимальной нагрузке она приближается к 50 мл в минуту.
Неодинаковая потребность органов в кислороде дает возможность организму в случае необходимости экономно расходовать его с помощью рефлекторных приспособительных сердечно сосудистых реакций. Экспериментально установлено, что во время ныряния у человека перераспределяется кровоток, он обеспечивает преимущественно сердце и головной мозг. Другие органы, менее чувствительные к недостатку кислорода в результате сужения в них сосудов, остаются на голодном пайке» [6, с.22].
«При апноэ замедляется сердечный ритм. По мнению Барановой Т.И., это приводит к уменьшению энергетического расхода мышцы сердца, замедлению переноса кислорода к тканям, снижению обменных процессов в организме.
Исследования показали, что замедление сердцебиений возникает как при опускании в воду только лица, так и при полном погружении пловца под воду. В экспериментах показано, что степень выраженности замедления частоты сердцебиений при опускании лица в воду зависит от температуры воды и тренированности организма пловца. У нетренированных к нырянию частота сердечных сокращений падает на 8 — 22%, а у хорошо подготовленных спортсменов — на 50%.»[2, с.20-21].
По словам Потапова А.В. ныряние с задержкой дыхания сопровождается замедлением пульса. В период прохождения дистанции частота сердечных сокращений возрастает только вначале, а затем падает и может достигать меньших значений, чем в покое на суше.
Рефлекторные приспособительные сердечно сосудистые реакции, возникающие у человека при апноэ, являются эффективной защитой от развивающегося дефицита кислорода в организме. Снижение сердечного ритма приводит к уменьшению энергетического расхода мышцы сердца [18., с. 52-54].
Неодинаковая потребность органов в кислороде при необходимости дает организму возможность экономить его с помощью приспособительной реакции — перестройки кровообращения. Суть этой рефлекторной реакции заключается в том, что кровью начинают преимущественно снабжаться мозг и сердце, а кровоток по сосудам, несущим кровь к органам пищеварения и скелетным мышцам, резко уменьшается [19., с. 166-168].
Во время ныряния в результате гипоксии под влиянием гипоксемии возникают функционально-морфологические перестройки, называемые адаптацией. Срочная адаптация развивается при острой гипоксии под воздействием нервно-гуморальной регуляции, использует в организме функциональные механизмы, способные повысить доставку кислорода к тканям.
.2 Газообмен и транспорт газов, протекающий под влиянием гипоксической нагрузки
.2.1 Газообмен в организме спортсмена — фридайвера
Во время задержки дыхания необходимая для жизни энергия обеспечивается за счет процессов двух типов: биологического окисления и анаэробных процессов, т.е. не требующих кислорода. В анаэробных процессах накапливаются недоокисленные продукты метаболизма, которые, после восстановления дыхания, будут окислены поступающим кислородом.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
В окислительных процессах расходуется кислород, запасенный организмом, и выделяется углекислый газ. Организм человека запасает кислород газообразный кислород в альвеолярном пространстве легких, кислород, связанный с гемоглобином крови и кислород, связанный с миоглобином, находящимся в мышцах и некоторых других тканях организма.
По данным Дьяченко А.И, Шулагина Ю.А, Эля Ю.Ю, перед погружением у спортсмена ныряльщика содержание кислорода в альвеолярном газе может достигнуть 18%. Если задержка дыхания производится после небольшого вдоха, то в легких будет содержаться около 5л воздуха. Таким образом, в воздухе легких человек запасает примерно 900 мл кислорода. Кислородная емкость крови у человека составляет 20 мл кислорода на 100 г крови. Объем крови равен примерно 5 л, причем около 80% ее содержится в венах, где кровь насыщена кислородом приблизительно на 75%. Таким образом, в крови содержится около 800 мл кислорода. Кислородная емкость миоглобина, находящегося в мышцах человека, составляет в среднем для скелетных мышц 1,5 мл кислорода на 100 г мышцы. Если у человека (в среднем) 16 кг мышц, то их кислородная емкость составит 240 мл. В тканях человека содержится около 40 л воды, в которой за счет растворимости может быть 5 мл кислорода на 1 л, всего 200 мл кислорода. Отсюда получаем оценку содержания кислорода у человека: всего около [25., с. 1-4]
«При потреблении кислорода в тканях выделяется углекислый газ. Углекислый газ поступает в кровь, где накапливается в виде бикарбонатов и в соединении с гемоглобином. Небольшое количество (по сравнению с накопленным в крови) углекислого газа накапливается также в альвеолярном пространстве легких.
При интенсивной нагрузке и при недостатке кислорода роль анаэробных процессов в обеспечении работы мышц возрастает, а образующаяся при этом молочная кислота накапливается в мышцах» [22., с. 132].
.2.2 Регуляции дыхания при циклических нагрузках
Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром, расположенном в головном мозге. На дыхательный центр влияет множество самых разных факторов — импульсация от различных рецепторов организма, психическое управление и т.д. Основная задача регуляции дыхания состоит в поддержании нормального газового состава артериальной крови и спинномозговой жидкости при любых воздействиях на организм — изменении газового состава вдыхаемого воздуха, физической нагрузке.[7., с. 4] Для выполнения регуляции дыхания по данным Аверьянова В.А, в организме существуют несколько групп хеморецепторов, реагирующих на изменение парциального давления кислорода (pO2), углекислого газа (pCO2) и концентрации водородных ионов (обычно концентрацию водородных ионов характеризуют величиной pH, которую еще называют кислотностью). Существуют периферические хеморецепторы в артериальном участке кровеносного русла и центральные рецепторы, находящиеся на поверхности продолговатого мозга (это часть головного мозга). Периферические рецепторы находятся в дуге аорты (т.е. над сердцем) и в области синокаротидного синуса (в шее рядом с сонной артерией).
Их импульсация увеличивается при снижении парциального давления кислорода и увеличении парциального давления углекислого газа в артериальной крови. Эти рецепторы реагируют также на изменения pH. Центральные хеморецепторы реагируют на изменения pCO2 и pH в спинномозговой жидкости. Таким образом, хеморецепция обеспечивает контроль газового состава артериальной крови и спинномозговой жидкости, омывающей мозг. В легких и в венозной части кровеносного русла рецепторы кислорода, углекислого газа и pH не обнаружены. Кроме хеморецепторов, по мнению Коваленко Е.А., существуют также механорецепторы в различных участках системы дыхания. Механорецепторами называются клетки, реагирующие на растяжение или сжатие. В легких находятся рецепторы, импульсация которых подавляет инспираторную активность, вызывающую вдох. При растяжении легких эти рецепторы увеличивают импульсацию, которая препятствует началу нового вдоха. Кроме того, существуют механорецепторы в дыхательных мышцах и в стенках дыхательных путей.[12., с. 5-12]
.2.3 Изменение состава воздуха в альвеолах при нырянии в глубину
У здорового человека, по данным Чарного А.М., при обычном дыхании в легочных альвеолах парциальное давление кислорода в среднем составляет 100 мм рт.ст, а углекислого газа — 40 мм рт.ст. Значительные отличия парциального давления кислорода и углекислого газа от нормальных значений вызывают различные расстройства. Состояние человека, при котором снижено содержание кислорода в легких и тканях называется гипоксией. Если содержание углекислого газа снижено, то возникает гипокапния, а если повышено — гиперкапния. [23., с. 81]
По данным Эля Ю.Ю., динамика изменения состава альвеолярного газа во время погружения на глубину с задержкой дыхания отличается от динамики во время «сухой» (на поверхности) задержки дыхания. При погружении спортсмена — фридайвера под воду, парциальное давление всех газов в альвеолах будет увеличиваться по мере увеличения давления окружающей среды.
Парциальное давление кислорода на глубине 10 метров повысится до 200 мм рт.ст., т.е. в начальный момент будет небольшая гипероксия (повышенное по сравнению с нормальным содержание кислорода). По мере погружения кислород будет убывать за счет потребления тканями и растворения в крови. Для спортсменов можно отметить, что на глубине 10 м и до начала всплытия через 2 мин парциальное давление кислорода будет оставаться более 120 мм рт.ст., т.е. будет достаточно высоким. Только во время всплытия одновременно со снижением давления, действующего на грудную клетку снаружи, давление кислорода будет понижаться.
Парциальное давление углекислого газа в начальный момент погружения на 10 м тоже повысится в два раза и составит примерно 50-60 мм рт.ст. Это больше, чем парциальное давление углекислого газа, растворенного и химически связанного в крови. Поэтому в начальный момент углекислый газ будет переходить из альвеол в ткань легких и кровь, где будет оставаться в растворенном и химически связанном виде. Только к концу погружения выделение углекислого газа в тканях и его накопление в крови заставит углекислый газ переходить из крови в альвеолы. Во время пребывания на глубине 10 м парциальное давление углекислого газа в альвеолах будет оставаться примерно на уровне 50 — 60 мм рт.ст. При этом в тканях и в крови будет накапливаться углекислый газ. Во время всплытия парциальное давление углекислого газа в альвеолах снизится в два раза и начнется его интенсивный переход из крови в альвеоляный газ. [24., с. 7].
Таким образом, состав альвеолярного газа и крови во время пребывания на глубине можно назвать гипероксическим и гиперкапническим, т.е. с повышенным содержанием как кислорода, так и углекислого газа.
.2.4 Изменение газового состава выдыхаемого воздуха при нырянии с задержкой дыхания
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
При продолжительной произвольной задержке дыхания воздух, находящийся в легких и дыхательных путях, меняет свой химический состав, а именно, количество кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. По словам Логинова А.С.,«газовый состав в органах дыхания изменяется неравномерно. Обмен газов и наибольшие изменения происходят в альвеолах — мельчайших легочных пузырьках, тогда как в полости бронхов, трахеи, гортани и ротовой полости химический состав воздуха мало отличается от атмосферного. Например, если в атмосферном воздухе содержится 20,9% кислорода, то в конце обычного вдоха и в начале выдоха процент кислорода в ротовой полости практически не меняется, в гортани он равняется 20-19%, в бронхах — 18-19%, а в альвеолах — 14%. При длительной задержке дыхания разница в химическом составе воздуха в различных отделах органов дыхания заметно увеличивается». [14., с. 3-6]
В период задержки дыхания, по словам Сиротина М.Ф., «в воздухе легких (в легочных пузырьках — альвеолах) и в артериальной крови нарастает парциальное (частичное) напряжение углекислого газа (норма 37 — 42 мм рт. ст.). Падает парциальное напряжение кислорода (норма 88 — 110 мм рт. ст.), происходит раздражение клеток дыхательного центра (особые нервные клетки, расположенные в различных областях мозга) и человек субъективно испытывает ощущение удушья. Регуляция дыхания осуществляется через кровь. Экспериментально установлено, что у здоровых людей в обычных условиях задержка дыхания после глубокого вдоха длится 40 — 60с. Тренированные спортсмены способны задерживать дыхание на более продолжительное время. Но максимальное апноэ обязательно прерывается, и человек непроизвольно начинает дышать. В момент, когда он не способен больше переносить удушье, рО2 в крови снижается до 75 — 60 мм рт. ст., а рСО2 увеличивается до 48 — 50 мм рт. ст. Так, императивный (повелительный) стимул дыхания неотвратимо выводит дыхание из-под произвольного контроля и предотвращает опасное для организма чрезмерно длительное апноэ. Действие его обусловлено, главным образом, двумя факторами: повышением рСО2 во внутренней среде организма (гиперкапнией) и снижением рО2 в крови (гипоксемией)».[21., с.245].
По мнению Колчинской А.З., гиперкапния играет более важную роль в прекращении произвольной задержки дыхания, чем гипоксемия. «Это объясняется тем, что СО2 обладает высокой биологической активностью и служит основным возбудителем дыхательного центра.
Недостаточно тренированный в нырянии человек прекращает произвольную задержку дыхания задолго до развития кислородного голодания головного мозга, подчиняясь императивному стимулу дыхания.
Регулярная тренировка снижает чувствительность нервных клеток дыхательного центра к действию СО2. Установлено, что спортсмены, занимающиеся фридайвингом и подводной охотой менее чувствительны к накоплению углекислого газа. Это помогает им дольше переносить неприятные ощущения удушья. Таким образом, время задержки дыхания возрастает».
.3 Газоанализ выдыхаемого воздуха при нырянии в длину
По проведенному исследованию Пономарева В.П. в изучении изменения состава выдыхаемого воздуха при нырянии в длину на 45 и 50 м были получены следующие данные.
На каждой дистанции (45 и 50 м) у спортсменов при первом выдохе забирали в покое перед стартом, и на финише в специально сконструированные толстостенные резиновые мешки, снабженные невозвратными клапанами. Содержание O2 и СО2 в выдыхаемом воздухе определяли на аппарате «ErgoPneumotest». Всего проведено 120 испытаний. Результаты исследования Пономаревым В.П. представлены Из приведенных данных видно, что после ныряния на расстояние 50 м содержание O2 в пробе выдыхаемого воздуха (воздуха «мертвого» пространства) в среднем было 7,90%. В конце дистанции 45 м концентрация О2, в выдыхаемом воздухе составляла 8,42%. Углекислого газа в пробах содержалось соответственно 7,18%, и 7,14%. [17., с. 200]
Таблица 1 Содержание газов в пробах выдыхаемого воздуха у испытуемых при нырянии в длину, (%).
По данным В.П. Пономарева, «содержание О2 в пробах воздуха после ныряния на 45 м было выше (Р<0,05), чем на финише дистанции 50 м. Концентрация СО2 полученных проб была практически одинаковой. Результаты исследований свидетельствуют о состоянии значительной гипоксемии и гиперкапнии на финише у испытуемых».
Падение рO2 в альвеолярном воздухе до 9,3-7,5 кПа (9,23- 7,38%) вызывает у человека острую гипоксию головного мозга и потерю сознания, по данным Разводовского В.С, Сапова И.А. В исследованиях после прохождения дистанции 45 м содержание O2 в пробе выдыхаемого воздухе у ныряльщиков во всех опытах было ниже 9%. В альвеолярном воздухе его содержание было еще меньше. В данном случае испытуемые подвергались опасности развития острой гипоксии». [20., с.107-113]
1.4 Потребление кислорода в циклических видах спорта
По словам Ильина С.В. «максимальный уровень потребления кислорода характеризует мощность аэробных процессов энергообеспечения. Максимальный кислородный долг отражает емкость анаэробных процессов.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Максимальный уровень потребления кислорода зависит от производительности сердца и артериовенозной разницы насыщения крови кислородом
VO2/tmax= Q ( A — B ) =SV HR(A- B),
где VO2/tmax — максимальный уровень потребления кислорода, л/мин,- производительность сердца, л/мин,
(А — В) — артерио-венозная разница насыщения крови кислородом, мл О2/100 мл крови,- ударный объем сердца, мл/уд.,- частота сердечных сокращений, уд./мин.»[10., с. 74]
Производительность сердца по данным Иорданской Ф.А., Архарова С.И., в спортивной деятельности составляет от 20 — 30 л/мин до 40 л/мин, ударный объем — от 130 до 200 мл/уд, частота сердечных сокращений достигает 200 уд/мин и больше. При интенсивной нагрузке артерио-венозная разница достигает 15 — 20 О2 мл/100 мл крови.[11., с. 32-35]
Таким образом, уровень аэробной энергетической производительности характеризуется двумя основными факторами: циркуляторными механизмами и дыханием.
По данным Бреслава И. С, дыхание разделяется на внешнее и тканевое. Указанные показатели зависят от ряда факторов кислородной емкости крови, скорости диффузии О2 из ткани, жизненной емкости крови, глубины и частоты дыхания, максимальной вентиляции легких, диффузионной способности легких, процента используемого кислорода, структуры и количества метахондрий, запасов энергетических субстратов, мощности окислительных ферментов, капилляризации мышц, объемной скорости кровотока в тканях, кислотно-щелочного равновесия.[4,5., с. 39]
По мнению Иванова В.А., Сапрохина М.И., Чекулаева Г.Н., «наибольшие величины максимального потребления кислорода до 6,7 л/мин наблюдаются у лыжников-гонщиков и гребцов в академической гребле. Высокие величины у лыжников объясняются в значительной степени тем, что они соревнуются и тренируются на пересеченной местности с преодолением большого числа подъемов и спусков. Гребцы при высокой собственной массе тела в силу конструкции лодки развивают на дистанции 2000 м высокую мощность. В беговых упражнениях, в плавании, в конькобежном и велосипедном спорте максимальный уровень потребления находится в пределах 5,2 — 5,6 л/мин. По потреблению кислорода на единицу массы тела наибольшие значения наблюдаются у лыжников и бегунов-стайеров до 84 мл/ кг/мин. У гребцов эта величина составляет 67 мл/кг/мин, так как их масса тела находится обычно в пределах 90 — 100 кг и больше. Относительно низкие величины также наблюдаются у бегунов и конькобежцев спринтеров. В плавании и гребле уровень потребления кислорода на единицу веса имеет меньшее значение, чем в других видах спорта, т. к. упражнение выполняется в воде, где существенное значение имеет не масса тела, а обтекаемость и плавучесть. Рекордные величины уровня потребления кислорода наблюдаются у лыжников — гонщиков до 7,41 л/мин и до 94 мл/кг/мин.
Максимальный кислородный долго определяется после повторных упражнений высокой интенсивности (обычно выше 95 — 97 % к максимальной скорости на отрезке). В спортивном плавании такими упражнениями могут быть дистанции 4 х 50 м с отдыхом 15 — 30 с, в беге 4 х 400 м, на велоэргометре повторные упражнения длительностью до 60 с. Во всех случаях упражнения выполняются до отказа, длительность повторных упражнений не превышает 60с, при увеличении отдыха интенсивность упражнений возрастает. [9, с. 594]
Анаэробная энергетическая производительность зависит от ряда факторов: уровня развития компенсаторных механизмов и буферных систем, позволяющих выполнять напряженную работу в условиях сдвига внутренней среды (в сторону ацидоза) и препятствующих этому сдвигу; эффективности (мощности) анаэробных ферментативных систем; запаса в мышцах энергетических систем; адаптации спортсмена к выполнению упражнений в условиях кислородного долга, данные авторов Дембо А.Г., Крепс Е.М. [8, с. 78]
По данным MithoefenI.C, «наибольшие величины кислородного долга получены после четырехкратного пробегания 400 м с сокращающимся отдыхом — до 26,26 л, после четырехкратного проплывания 50 м с отдыхом 15 с — до 14,43 л, на велоэргометре после повторных упражнений высокой интенсивности — до 8,28 л/ приведены значения максимального потребления кислорода, кислородного долга и его фракций по обследованию 80 пловцов (возраст- 16,7 ± 1,75 лет, длина тела 174,6 ± 6,92см, масса тела 66,97 ± 9,4 кг) и 78 гребцов (возраст 22,9 ± 3,66 лет, длина тела 187,41 ± 4,21см, масса 86,49 ± 5,6 кг Средние значения максимального уровня потребления кислорода, кислородного долга и его фракций в циклических видах спорта у спортсменов с достижениями разного уровня
Таблица 2
У пловцов наибольшая связь максимального уровня потребления кислорода наблюдается с достижениями на 200м — 0,822, суммарного кислородного долга на 100 м — 0,766, лактатной и алактатной фракции с результатами на 50 м, мнение Коэффициенты корреляции между энергетическими показателями и скоростью плавания на дистанциях различной длины (n = 80, при р = 0,05 r = 0,22 )
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Таблица 3
Глава II. Цель, задачи, методы и организация исследования
.1 Цели и задачи исследования
Цель работы: оптимизация тренировочного процесса путем выявления направленности воздействий различных методов тренировки на организм фридайвера.
Задачи исследования:
) Изучить особенности газообмена у высококвалифицированного фридайвера в покое, после ныряния в длину в ластах с задержкой дыхания непрерывным методом на дистанцию различной длины (в том числе на максимально возможную) и интервальным методом в серии 8 х 50 м.
) Сравнить изменения в составе выдыхаемого воздуха у высококвалифицированного фридайвера после упражнений, выполняемых непрерывным и интервальным методами.
) Выявить направленность различных тренировочных воздействий на организм фридайвера.
.2 Методы исследования
.2.1 Анализ научно-методической литературы
По данной работе был проведен анализ литературных источников, которые были использованы для написания I главы.
.2.2 Газоанализ
Исследование проводилось с помощью прибора газоанализатора MetamaxCortex 3B. При проведении исследований выдох после окончания дистанции осуществлялся в маску, из которой он поступал на газоанализатор для определения концентраций находящихся в нем газов.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Во время исследования фиксировались: конечно-выдыхаемое парциальное давление кислорода (PetO2), конечно-выдыхаемое парциальное давление углекислого газа (PetCO2); выделение углекислого газа, л/мин (V’CO2 (STPD); потребление кислорода, абсолютное, л/мин (V’O2 (STPD)); коэффициент дыхательного газообмена (отношение количества выделенного углекислого газа к количеству потребленного кислорода в единицу времени) (RER).
.2.3 Математическая статистика
Статистическая обработка данных для расчёта средней величины показателей и критерия достоверности (t) Стьюдента проводилась с использованием компьютерной программы, МS Exel 2010.
.3 Организация исследования
Исследования проводились в несколько этапов:
1 этап
Сентябрь-ноябрь 2011 г.
Анализ научно — методической литературы по теме исследования.
2 этап
Декабрь 2012 г.
В исследовании принял участие спортсмен фридайвер высокого класса, достигший рекордных результатов мирового уровня. Испытуемый спортсмен:
Молчанов Алексей 5-кратный вице-чемпион мира, 3-кратный рекордсмен мира, обладатель 26 рекордов России. Возраст 26 лет. Стаж занятий 9лет. Масса тела 80,5 кг. Рост 180 см.
Исследования проводились на базе бассейна Российского Государственного Университета Физической Культуры Спорта и Туризма (ГЦОЛИФК) во второй половине дня, при температуре воздуха 23-24,7º С., воды 29º С. Концентрация газов в атмосферном воздухе составляло О2 — 20,93%,СО2 — 0,03%.
Рисунок 1 — Алексей Молчанов после ныряния с задержкой дыхания в ластах, дистанция 150 м.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Изучаемые показатели измерялись перед и после гипоксической нагрузки, на дистанциях 50, 100, 150 и 200 м ныряния под водой с задержкой дыхания в ластах в длину, и серии повторной работы 8х50 м. под водой с паузой отдыха пять вдохов.Ныряние на дистанции 50, 100, 150, 200 м и серия 8 х 50 м были сделаны в течении 2-х часов с интервалом отдыха между попытками от 6 до 26 минут.
3 этап
Январь-февраль 2013 г.
Обработка полученных результатов с помощью математической статистики и анализ полученных данных.
Глава III. Результаты исследования и их обсуждения
.1 Результаты исследования и анализ полученных данных
Были проведены исследования с целью определения особенностей легочного газообмена у высококвалифицированного фридайвера после ныряния, выполняемого непрерывным и интервальным методами. Часть полученных результатов представлена в таблицах 4-5 и на рис. 2-11.
Из диаграмм видно, что чем больше дистанция, тем ниже парциальное давление кислорода и выше парциальное давление углекислого газа в выдыхаемом воздухе после нагрузки. Исключение составляет дистанция 100 м, после которой не отмечается эта зависимость. По-видимому, дистанция 50 м имела эффект разминки и привела к включению приспособительных механизмов к работе с задержкой дыхания.
В 1-м выдохе после окончания каждой дистанции не отмечалось максимальных изменений в газовом составе воздуха Они проявлялись после 2-3-х дыхательных циклов. Это связано с наличием мертвого пространства в дыхательных путях и перемешиванием альвеолярного воздуха с воздухом, не участвующим в газообмене.
Изменения в составе выдыхаемого воздуха после дистанции 150 м были незначительны. У высокотренированных фридайверов включение компенсаторных реакций в борьбу организма за кислород происходит не постепенно, по мере нарастания кислородного дефицита, а только с определенного уровня гипоксемии. По Е.А. Бернштейну, развитие гипоксической гипоксии можно представить как процесс, состоящий из двух фаз: «ареактивной» и «реактивной» гипоксемии. Основным фактором, определяющим ареактивность первой фазы, очевидно, является способность оксигемоглобина поддерживать напряжение кислорода в крови на высоком уровне даже в условиях значительной гипоксической гипоксии и таким образом ограничивать падение тканевого напряжения кислорода. Вторая фаза, по-видимому, начинается, когда возможности оксигемоглобина не могут сдерживать дальнейшее понижение тканевого напряжения кислорода. В результате нарушается снабжение тканей кислородом и возникает стимул к мобилизации функциональных резервов [3., с. 129].
Дистанция 200 м вызвала достоверно значимые отличия в легочном газообмене испытуемого, т.к. предельная дистанция вызывает сдвиг рН крови в кислую сторону вследствие накопления молочной кислоты и углекислого газа [16., 13-14]. В результате сродство оксигемоглобина к кислороду уменьшается, что облегчает отдачу его в ткани.
Перед нырянием на 200 м, в состоянии относительного мышечного покоя, парциальные давления газов в выдыхаемом воздухе у спортсмена составили следующие значения: О2 — 109,9 мм.рт.ст. и СО2 — 30,4 мм.рт.ст. За 20 секунд до старта спортсмен сделал 2 глубоких вдоха и парциальное давление кислорода увеличилось до 119.4 мм.рт.ст., углекислого газа снизилось до 23.4 мм.рт.ст.
Затем спортсмен выполнил «упаковку» легких дополнительным количеством воздуха в течение 16 сек. и начал ныряние с задержкой дыхания. Длина дистанции 200 м была предельной для спортсмена в данный момент, т.к. нагрузка была выполнена на фоне утомления от предыдущих ныряний на дистанции 50, 100, 150 м и недостаточном отдыхе, равном 20 минутам. Критическое состояние характеризовалось неконтролируемыми сокращениями мышц шеи в течение 3 секунд.
Изменение парциального давления газов в выдыхаемом воздухе, после ныряния в длину с задержкой дыхания в дистанции 150 м представлено на рис. 2.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Изменение парциального давления газов в выдыхаемом воздухе, после ныряния в длину с задержкой дыхания в на дистанции 200 м представлено на рис. 3.
Рис. 2
Рисунок 3 — Изменение парциального давления газов в выдыхаемом воздухе, после ныряния в длину с задержкой дыхания в ласте, дистанция 200м
По окончании дистанции из данных графика (рисунок 7), можно наблюдать снижение парциального давления кислорода в 1-ом выдохе до величины 79,4 мм.рт.ст. и незначительное увеличение парциального давления углекислого газа до 29,5 мм.рт.ст. (рисунок 8). Во 2-ом выдохе отмечалось снижение парциального давления кислорода до критической величины 65,9 мм.рт.ст. Это указывает на развитие острого гипоксического состояния в организме спортсмена.
Большее значение этого показателя в 1-ом выдохе связано с перемешиванием воздуха из легких с воздухом в мертвом пространстве.
В то же время показатели парциального давления углекислого газа возросли до 32,5 мм.рт.ст. К 19-й секунде восстановления парциальное давление кислорода возросло до 108,3 мм.рт.ст., а затем вновь начало снижаться до 93,5 мм.рт.ст. на 53-й секунде.
Возможно, быстрое увеличение парциального давления кислорода в течение первых 19 секунд связано с гипервентиляцией легких.
Частота дыхания спортсмена сразу после выныривания составляла 15 циклов в минуту, а к 9-й секунде возросла до 71 цикла в минуту. Глубина дыхания при такой частоте составляла 0,58 л/мин. Дыхательный объем достиг максимальных значений к 4-й секунде восстановления и равнялся 98 л/мин. Затем наблюдается снижение частоты дыхания, снижение легочной вентиляции и увеличение глубины дыхания.
Конечно-выдыхаемое парциальное давление углекислого газа возрастало до 48-й секунды восстановления и составило максимальное значение 45,2 мм.рт.ст. Вероятно, столь длительное увеличение этого показателя газообмена связано с со значительным накоплением продуктов обмена в тканях в связи с гипоксическим характером работы и постепенным выходом СО2 из тканей в кровяное русло и затем в легкие.
Таким образом, воздействие СО2 на организм сохраняется длительное время в восстановительном периоде.
Рисунок 4 — Частота дыхания на дистанции 200 м при нырянии в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
Рисунок 5 — Зависимость парциальных давлений О2 и СО2 от длины дистанции при нырянии в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
Потребление кислорода и выделение СО2 из организма повышались после нагрузки тем больше, чем длиннее была преодоленная дистанция. Исключение составляет дистанция 150 м, после которой наблюдается меньшее потребление О2 Однако, восстановление этого показателя происходит с меньшей скоростью, чем после дистанций 50 и 100 м. Повышенное потребление O2, используемого для покрытия кислородного долга, то есть для окисления продуктов обмена веществ, образовавшихся во время ныряния сохраняется в течение 2,5 минут после работы, а после 200 м 15 минут.
Рисунок 6 — Зависимость потребления О2 и выделения СО2 от длины дистанции при нырянии в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фрдайвера
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Соответственно увеличиваются выделение CO2, причем после дистанций 50 и 100 м наблюдается прямолинейное быстрое снижение, в течение 1-й минуты этого показателя. После 150 и 200 м происходит длительный выход накопившегося продукта обмена из тканей и полного восстановления, т.е. снижения выделения CO2 до исходного уровня, не происходит в течение 20 минут.
Рисунок 7 — Потребление кислорода на различных дистанциях после ныряния в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
Рисунок 8 — Выделение углекислого газа на различных дистанций после ныряния в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
На графиках представлено снижение потребления кислорода из воздуха, находящегося в жизненной емкости легких. Реальное потребление кислорода из воздуха легких несколько больше, чем показано на рисунке, так как не учитывалось уменьшение содержания кислорода в остаточном объеме легких. Кроме кислорода легочного воздуха потреблялся также кислород, связанный с гемоглобином, миоглобином и растворенный в тканях.
Рисунок 9 — Изменения парциальных давлений О2 и СО2 после каждого отрезка 50 м (в серии 8 х 50) при нырянии в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
Данные показателей газообмена в серии 8 х 50 м ныряние с задержкой дыхания свидетельствуют об умеренном развитии гипоксического состояния. Парциальное давление кислорода резко снижается до величины 79,0 мм.рт.ст. после 4-го отрезка, затем вновь увеличивается после 5-го отрезка и постепенно снижается до величины 82,8 мм.рт.ст. к концу серии. Парциальное давление CO2 резко увеличивается до величины 39,3 мм.рт.ст. после 4-го отрезка, затем снижается после 5-го отрезка и постепенно снова увеличивается до величины 42,2 мм.рт.ст. к концу серии. Субъективно, 4-й отрезок ощущался спортсменом как самый тяжелый.
Рисунок 10 — Зависимость потребления О2 и выделения СО2 от количества отрезков по 50 м (в серии 8 х 50) при нырянии в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
Рисунок 11 — Зависимость потребления кислорода и выделения углекислого газа в интервале отдыха между отрезками 50 м в серии 8х50 м при нырянии в ластах с задержкой дыхания у высококвалифицированного фридайвера
Однако, мобилизация функциональных резервов для приспособления организма к гипоксической и гиперкапнической работе позволила стабилизировать состояние спортсмена.
Потребление О2 и выделение CO2 возрастают до конца серии, но на последних 2-х отрезках эти показатели стабилизируются.
Таким образом, отдых между отрезками, равный 5 вдохам (в среднем является оптимальным для данного спортсмена.
При слишком коротком интервале отдыха между отрезками, недостаточном для вымывания СО2 из организма, возможно развитие острого гиперкапнического состояния в организме спортсмена, которое проявляется головными болями.
Результаты исследования показали, что непрерывное ныряние на небольшую для данного спортсмена дистанцию не приводит к значительным сдвигам в организме. Ныряние на длинную дистанцию приводит к развитию острого гипоксического и гиперкапнического состояния в организме спортсмена (РО2 — 65,9 мм ртст, РСО2 — 45,2 мм ртст). В подготовительном периоде ныряние непрерывным методом нецелесообразно, т.к. объем выполняемой работы ограничен из-за низкой скорости восстановительных процессов в организме спортсмена (восстановление потребления О2 и выделения СО2 после 25 минут так и не произошло). Соответственно, и общая нагрузка будет недостаточной, а психическая толерантность к высокому РСО2 будет вырабатываться медленно. Кроме того, в связи с опасностью развития гипоксической травмы (потери сознания) такое ныряние недопустимо проводить самостоятельно, а только со страхующим партнером. Это вводит дополнительные ограничения в применении метода непрерывного ныряния.
Ныряние интервальным методом на короткие дистанции также приводит к развитию гипоксического и гиперкапнического состояния в организме спортсмена. Но гипоксическое состояние не является острым (РО2 — 82,8 мм ртст, а гиперкапническое по показателям близко к длинной дистанции (РСО2 — 42,2 мм ртст) Следовательно, эта нагрузка преимущественно развивает устойчивость к гиперкапническому состоянию, что позволяет повысить порог психической переносимости дыхательного дискомфорта.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Широкое применение интервального метода целесообразно в подготовительном периоде, а непрерывного в соревновательном периоде.
дыхание гипоксический ныряние газообмен
Выводы
) Упражнения, выполняемые непрерывным методом на небольшую для данного спортсмена дистанцию не приводит к значительным сдвигам в организме, а ныряние на длинную дистанцию вызывает развитие острого гипоксического и гиперкапнического состояния (РО2 — 65,9 мм ртст, РСО2 — 45,2 мм РТ.ст) Ныряние интервальным методом на короткие дистанции также приводит к развитию гипоксического и гиперкапнического состояния в организме спортсмена (РО2 — 82,8 мм ртст, РСО2 42,2 мм ртст).
) Упражнения, выполняемые непрерывным методом, приводят к развитию более острого гипоксического состояния в организме фридайверов, чем упражнения, выполняемые интервальным методом. Гиперкапническое состояние в организме фридайверов развивается с одинаковой скоростью.
) Упражнения, выполняемые непрерывным методом (ныряние на длинную дистанцию), приводят к развитию устойчивости в организме фридайверов. Упражнения, выполняемые интервальным методом (ныряние с задержкой дыхания на короткие дистанции с определенным интервалом отдыха) приводят к развитию устойчивости преимущественно к гиперкапническому состоянию в организме фридайверов.
) Широкое применение интервального метода целесообразно в подготовительном периоде, а применение непрерывного метода (со страховкой) в соревновательном периоде.
Список использованных источников
1. Wallace R.K. Physiological Effects of Transcendental Meditation. — Science, 1970. — Vol. 167. — № 3926. — C. 1751-1754.
2. Баранова Т.И. Об особенностях сердечно-сосудистой системы при нырятельной реакции у человека /Т.И Баранова; Каф. Общей физиологии биолого-почвенный факультет, НИИ физиологии им. А.А. Ухтомского Санкт-Петерберг. Гос. Ун-та//Российский физиологический журнал им И.М. Сеченова.-2004. — Т 90, №1 — С. 20-21.
. Бернштейн Л.Д. О региональной гипоксии покоя и работы. /В кн.: Акклиматизация и тренировка спортсменов в горной местности.- Алма-Ата, 1965.-с.129.
. Бреслав И.С. Как управляется дыхание человека. — Л.: Наука, 1985.
. Бреслав И.С. Произвольное управление дыханием человека. — Л.: Наука, 1975. — С. 39.
. Власова И.Г. Гипоксия и нервная клетка invitro// Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция. Мат. Всероссийск. конф.- М., 1997.-С. 22.
. Волков Н.И., Коваленко Е.А. и др. Метаболические и энергогенические эффекты сочетанного применения интервальной тренировки и гипоксической гипоксии. //Интервальная гипоксическая тренировка, эффективность, механизмы действия.- Киев, 1992.-С. 4.
. Дембо А.Г., Крепс Е.М. Методы исследования функции внешнего дыхания// Физиологические методы в клинической практике. — Л.: Медицина, 1966. С. 78.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
. Иванов В.А., Сапрохин М.И., Чекулаев Г.Н. Изменения в периферической крови и костном мозгу после физической нагрузки//Физиол. журн. СССР. 1950. № 5. С. 594.
. Ильин С.В. Упражнение с искусственно уреженным дыханием в спортивной тренировке// Материалы научной конференции по итогам научно-исследовательских работ за 1965 г. — Тбилиси: 1966. — С. 74.
. Иорданская Ф.А., Архаров С.И., Дмитриев Е.И., Меринова А.Б. Об использовании гипоксии в тренировке спортсменов// Теория и практика физической культуры. — 1967. — № 2. — С. 32-35.
. Коваленко Е.А. Современные проблемы патогенеза гипоксии//Сб. науч. стат. «Актуальные проблемы гипоксии». — Москва Нальчик, 1995. — С. 5-12.
. Колчинская А.З. Гипоксия нагрузки: Гипоксия нагрузки. Математическое моделирование, прогнозирование и коррекция. /Под ред. А.З. Колчинской.- Киев: АН УССР, ин-т кибернетики им. В.М.Глушкова, 1990.- с.27.
. Логинов А.С., Б.Н. Матюшин. Цитотоксическое действие активных форм кислорода и механизм развития хронического процесса в печени при ее патологии / А.С. Логинов, Б.Н. Матюшин // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 1996. — №4 — С. 3-6.
. Молчанова Н.В. Основы Фридайвинга /Н.В. Молчанова// Учебно-методическое пособие.- 2008. С.61-62.
. Молчанова Н.В. «Теория и практика прикладных и экстремальных видов спорта» Научно-методическое издание №2, 2005. журн. «Фактор риска» №2 (6), 2005.- С.13-14.
. Понаморев В.П. Интервальная гипоксическая тренировка. Эффективность. Механизмы действия / под ред. А.З. Колчинской. — Киев, 1992. — 200 с.
. Потапов А.В. К вопросу о причинах потери сознания при нырянии // Военно-медицинский журнал. -1 996. — №11.- С. 52-54.
. Потапов А.В. Влияние ныряния в длину с задержкой дыхания на биохимические системы энергообеспечения организма спортсменов /А.В. Потапов // Физиология человека.-1994.-Т.20. — №4 — С. 166-168.
. Разводовский В.С., Сапов И.А. Специальные дыхательные упражнения// Пути повышения спортивной работоспособности. — М.: ДОСААФ, 1982. — С. 107-113.
. Сиротина М.Ф. Изменения морфологического состава крови при подводных погружениях спортсменов//Головной мозг и регуляция функций. Киев, 1963. С. 245.
. Типовые патологические процессы / Н.П. Чеснокова: Учебное пособие / — Издательство Саратовского медицинского университета. 2004. — С. 132.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
. Чарный А.М. Патофизиология гипоксических состояний. — М.: Медгиз, 1961. — С. 81.
. Эль Ю.Ю. Газообмен у человека при подводных погружениях 2010. — С. 7.
. Эль Ю.Ю., Дьяченко, Шулагин. Газообмен у человека при подводном плавании с задержкой дыхания. — Л.: Наука, 2010. — С. 1- 4.
26. Mithoefen I.C. Breath holding// Handb. Of Physiol. Respiration.Washington, 1965. — Vol. 2. P. 461.
Приложение
Таблица 1 Повторная работа 8×50 м с интервалом отдыха 5 вдохов
Таблица 2 Показатели газообмена в составе выдыхаемого воздуха у высококвалифицированного фридайвера после ныряния в ластах с задержкой дыхания на дистанцию различной длины