Директор института физической культуры Сочинского государственного университета туризма и курортного дела, кандидат биологических наук, доцент С.М. Рябцев, Сочи

Кандидат биологических наук, доцент Т.Н. Васильева
Новосибирский государственный педагогический университет, Новосибирск

Ключевые слова: профилактика спортивного травматизма, активные виды рекреации, повышение эффективности тренировочного процесса в экстремальных видах спорта, альпинизм.

Введение. Научно технический прогресс и личные мотивы диктуют человеку необходимость проникновения в экстремальные условия среды, такие как высокогорье, водные глубины, пещеры и т. п. В некоторых случаях их воздействие на организм находится на грани переносимости и может вызывать нарушения адаптации. По отношению к этим воздействиям применяют термин "экстремальные условия", которые понимаются как крайние естественные условия: температура, ветер, высота, скорость, атмосферное давление, гипоксия, а также другие воздействия, ставящие организм человека на грань переносимости. Устойчивость организма к физическим перегрузкам в экстремальных условиях - важный вопрос обеспечения безопасности жизнедеятельности спортсменов.

Слово "extreme" в переводе с английского языка означает чрезвычайность, крайнюю степень, предел. В современном мире спорта экстремальными считаются виды, при занятиях которыми на организм воз действует целый ряд факторов, требующих от спортсмена максимальной концентрации, напряжения и мобилизации физических и эмоциональных возможностей. Накопление знаний по вопросу индивидуальной переносимости экстремальных нагрузок позволит решать проблемы профилактики спортивного травматизма, заболеваемости и повышения эффективности тренировочного процесса в экстремальных видах спорта.

По мнению целого ряда исследователей [4, 6, 19, 21, 3 и др.], устойчивость функционирования организма в экстремальных условиях определяется величиной резервных возможностей его функциональных систем. Вместе с тем в последние годы появились научные данные [16, 7, 20 и др.], свидетельствующие о чрезвычайно высокой вариативности индивидуальной устойчивости человека к различным факторам окружающей среды.

В. И. Медведев [16] в качестве основы устойчивости организма в экстремальной ситуации определил поведенческую реакцию человека. Однако необходимо обратить внимание на то, что целевая направленность поведенческих реакций человека может резко отличаться от таковой биологических защитных реакций.

По мнению Н. А. Агаджаняна и А. Н. Кислицына [1], экстремальные виды спорта должны рассматриваться с позиции благополучия и надежности для лиц, которые в процессе занятий ими в специфических экстремальных условиях (горы, море, атмосфера) рискуют жизнью и здоровьем. Таким образом, экология экстремальных видов спортивной деятельности - это мера индивидуального риска в экстремальных условиях среды, сочетающаяся с высоким напряжением психофизиологических резервов организма в многообразных стрессовых ситуациях.

Наметившееся в последние годы бурное развитие экстремальных видов рекреации, в частности альпинизма, привлекло в свои ряды огромные массы спортсменов различных возрастных групп, разного уровня подготовленности и здоровья. Все это предопределяет необходимость разработки и рассмотрения соответствующего подхода к медико-биологическим проблемам, учитывающего влияние на организм человека целого комплекса различных факторов.

В связи с этим сотрудниками Сочинского государственного университета туризма и курортного дела (С. М. Рябцев) и Новосибирского государственного педагогического университета (Т. Н. Васильева) проведено комплексное исследование различных групп альпинистов при экспедиции на высшую точку Европы и России - г. Эльбрус (Кавказ, 5642 м).

Методика исследования. Объектом морфо функциональных, психофизиологических и эргометрических исследований были студенты вузов гг. Сочи и Новосибирск в возрасте 18 - 23 лет. Всего в эксперименте приняли участие 36 практически здоровых мужчин, имеющих спортивную квалификацию от II спортивного разряда до кандидата в мастера спорта РФ, из них 15 студентов сибиряков и 21 проживающий в Сочи.

Исследование проводилось с 9 до 11 ч утра в Сочи за сутки до начала экспедиции на высоту 4100 м (Приют 11-ти) и через сутки после завершения экспедиции. Спустя сутки после пребывания на данной высоте также было проведено промежуточное исследование. Период пребывания на высоте 4100 м составил 5 суток.

Исследовали показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы: частота сердечных сокращений в покое (ЧССо) и при нагрузке (ЧССн), мода (Мо), амплитуда моды (АМо), вариационный размах (∆Х), индекс напряжения регуляторных систем (ИН) - с использованием компьютерного кардиоритмомонитора "Варикард", позволяющего оценивать степень нагрузки на сердечную мышцу по показателям вариабельности сердечного ритма. Регистрация кардиоинтервалов осуществлялась в положении сидя в течение 5 мин (Shot term Recording), что является достаточным для определения основных параметров и оценки наиболее информативных показателей. Систолическое и диастолическое давление (АДс и АДд) регистрировали по методу Н. С. Короткова. На основе отношения АДс/ЧССн в процессе нагрузки рассчитывали показатель эффективности кровообращения (ПЭК).

Жизненную емкость легких (ЖЕЛ) исследовали с помощью микропроцессорного спирографа "СМП 21/01 "Р Д" (г. Ростов). Устойчивость к гипоксии диагностировали с помощью пробы Генче, простую двигательную реакцию (ПДР) и реакцию на движущийся объект (ПДО) - с помощью прибора ИПР-1.

Внимание и интенсивность умственной работоспособности исследовали по таблице Анфимова, память - по припоминанию слов, не связанных между собой (П. Линдсей, Д. Норман, 1974). Силу мышц - сгибателей кисти и разгибателей спины исследовали с помощью динамометров и рассчитывали индекс кистевой (пр+лев) и становой (ИКС, ИСС) силы на 1 кг массы тела.

Точность воспроизведения усилий и движений проводили вначале под контролем зрения (пятикратно выполнялась заданная величина усилия и движения), а затем (также пятикратно) без контроля зрения [9].

Выносливость к статической нагрузке оценивали по времени удержания мышечного усилия, составляющего 75 % от максимального значения. Критическую частоту световых мельканий (КЧСМ) исследовали по методике П. Линдсей и Д. Нормана [14]. Личностную и ситуативную тревожность определяли по тесту Ч. Д. Спилбергера-Ю. Л. Ханина, самочувствие, активность, настроение - по тесту САН.

Результаты исследования и их обсуждение. Известно, что целостное адаптивное реагирование организма альпинистов зависит от ряда факторов (погодные условия, рельеф и высота местности над уровнем моря, квалификация спортсменов, качество снаряжения, темп и продолжительность передвижения). Среди них особое место занимает фоновый уровень психофизиологического состояния спортсменов, который во многом определяет психофизиологическую реактивность в напряженных условиях деятельности и противостояние утомлению (А. А. Адарлиев, А. А. Максимов, 1984, 1988; В. В. Кузин с со авт., 2004; А. Н. Кислицын, 2005, и др.).

С учетом того что под наблюдением находилась группа альпинистов с различным уровнем подготовленности, физического состояния, а также проживающих в различных географических поясах (без адаптации к условиям Сочи), представляется целесообразным не только оценить особенность адаптации альпинистов к горным, относительно стандартным условиям по скорости восхождения и погодным условиям, но и определить безопасный для здоровья уровень психофизиологических показателей.

Исследования показателей сердечно-сосудистой системы спортсменов на вторые сутки после восхождения на высоту 4100 м позволили установить (табл. 1) достоверное учащение ЧССо, которое составило в среднем 34,3 %, повышение АДс на 6,7 % (р<0,01) и АДд на 15,8 % (р<0,001).

Показатели ЧССн и АДс при выполнении стандартной нагрузки продемонстрировали снижение показателя эффективности кровообращения (ПЭК) на 19,5 %.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) за период восхождения практически не изменилась, однако в связи со снижением массы тела показатель соотношения ЖЕЛ/масса тела (ЖИ) увеличился на 3,4 % (р<0,05). Но вместе с тем переносимость гипоксии снизилась по группе в целом более чем в 2 раза. Данные вариационной пульсометрии (Мо, ∆Х, АМо и ИН) свидетельствуют о том, что после восхождения на высоту 4100 м произошло существенное повышение централизации управления сердечным ритмом и напряжение регуляторных систем. На 20,7 % снизилась общая физическая работоспособность (PWC₁₇₀), мышечная сила сгибателей кисти снизилась в среднем на 10,3 %, а становая - на 17,5 %.

Оценка функционального состояния организма альпинистов на основе самооценки самочувствия, активности, настроения (САН), а также личностной и ситуативной тревожности позволила выявить, что в целом по группе после восхождения произошло снижение параметров САН в среднем от 15 до 27 %. Было отмечено повышение напряженности, беспокойства, нервозности, что характеризует реактивную (ситуативную) тревожность, которая увеличилась в среднем на 11,5 %, произошло увеличение и личной тревожности в среднем на 11,0 %.

Таблица 1. Показатели морфофункционального и психофизиологического состояния студентов 18-23 лет, занимающихся альпинизмом (n=36), М±т

Рассмотрение функционального и психофизиологического состояния альпинистов через сутки после возвращения из экспедиции показало, что большинство исследуемых параметров вернулись к исходному значению. Ряд таких показателей, как ЧССо, АДс и АДд, точность воспроизведения движения, продуктивность умственной работоспособности, ситуативная тревожность и самочувствие не достигли фонового уровня, однако различие не превышало 5,0 %.

Ряд таких показателей, как ЖЕЛ, время задержки дыхания на выдохе, Мо, ∆Х, показатели кистевой и становой силы, отнесенные к массе тела, имели значения, превышающие фоновые на 3-5 %.

В процессе восхождения произошли существенные изменения в простой и сложной сенсомоторной реакции альпинистов, в лабильности нервной системы. Так, простая двигательная реакция (ПДР) увеличилась на 19,8 %, ошибка реакции на движущийся объект (РДО) увеличилась по показателю как опережения, так и запаздывания. Однако точность реагирования была смещена в сторону тормозных процессов в коре головного мозга: если время реакции на опережение увеличилось на 27,7 %, то время реакции на запаздывание - на 34,4 % (р<0,001).

Произошло снижение лабильности нервной системы. Например, по данным КЧСМ выявлено, что способность зрительного анализатора раздельно воспринимать короткие световые сигналы существенно снизилась (в среднем на 14,3 % (р<0,001).

После восхождения у студентов на 8,3 % увеличилась ошибка точности воспроизведения усилий и на 27,2 % - точности воспроизведения движения.

Существенные изменения выявлены в показателях умственной работоспособности. Так, кратковременная память после восхождения на высоту 4100 м снизилась на 23,8 %. При незначительном снижении (5,5 %) интенсивности умственной работы с тестом Анфимова внимание снизилось на 36,4 %. Так, если фоновый показатель для группы в целом составил 184,2±2,1 знака на 1 ошибку, то после восхождения этот показатель соответствовал 117,7±2,4 знака на 1 ошибку.

С учетом большой разнородности функциональных и психофизиологических показателей исследуемых в исходном состоянии и большого различия в реакции организма на комплексные нагрузки в процессе восхождения, была предпринята попытка провести кластерный анализ по величине отклонений изучаемых показателей от фоновых значений после восхождения на высоту 4100 м. С этой целью были сформированы две группы студентов. В первую вошли студенты, имеющие отклонения значений показателей функционального состояния, не превышающие 15 % от средних фоновых значений по группе в целом. Вторую группу составили студенты, имеющие отклонения значений исследуемых показателей от фоновых 15 % и более (табл. 2). Полученные данные сопоставили с уровнем показателей этих же студентов, полученных в исход ном состоянии.

Анализ данных, представленных в табл. 2, позволяет отметить, что в группе исследуемых из 15 человек с более выраженной негативной динамикой адаптации к высокогорью, 10 человек оказались сибиряками. Второй особенностью было то, что уровень практически всех исследуемых фоновых показателей 2-й группы был существенно ниже уровня такового 1-й группы. Следует также отметить, что среди студентов 2-й группы более низкие физиологические и психологические показатели выявлены у альпинистов, проживающих в условиях Сочи.

Факт сниженных адаптационных возможностей спортсменов, проживающих в Новосибирске, связан, по всей видимости, с отсутствием перед восхождением адаптации, от которой во многом зависит ритм сон-бодрствование как определяющий фактор восстановительных процессов.

Сравнительная характеристика адаптационных реакций организма студентов, имеющих различные фоновые показатели, к условиям горной местности позволяет в некоторой степени обосновать физиологические критерии допуска спортсменов к занятиям альпинизмом.

Фундаментальной основой для разработки критериев могут служить представления о фазах адаптации к экстремальным условиям, которые обосновал в своей концепции об адаптационном синдроме Г. Селье [22]. В ней представлен комплекс неспецифических защитно-приспособительных реакций, состоящий из 3 стадий: тревоги, резистентности и истощения [17].

В работах Ф. З. Меерсона [17] в развитии большинства адаптационных реакций определенно прослеживаются два этапа: этап срочной адаптации, в основе которой лежит механизм усиления мощности физиологических систем, и этап долговременной адаптации, медленно развивающийся процесс функциональной экономизации и структурной перестройки организма.

В многочисленных исследованиях [1, 18, 15, 10 и др.] даются представления о критериях высотной адаптации. Многие авторы считают, что критерием на ступившей адаптации к высоте является возврат физиологических показателей к исходному (предгорному) уровню. В. И. Медведев [16] считает, что для оценки и прогнозирования функциональных состояний необходимо иметь интегральные критерии, основанные на учете главных свойств физиологических систем. По мнению О. Г. Газенко с соавт. [8], надежными критериями адаптации являются самочувствие и физическая работоспособность в горах. Как существенный критерий адаптации к гипоксическим условиям [1, 2] рассматривают восстановление полноценной физической и умственной работоспособности. Например, МПК, являясь устойчивой индивидуальной константой, может характеризовать завершенность адаптации и позволять косвенно судить об уровне окислительных процессов, идущих внутри клеток. В литературе представлены различные точки зрения относительно скорости адаптивных перестроек и стабилизации адаптации к горным условиям. Большинство авторов указывают на то, что многие показатели систем организма стабилизируются к концу третьей недели [11 и др.].

Таблица 2. Динамика показателей морфофункционального и психофизиологического состояния альпинистов после восхождения на высоту 4100 м в зависимости от исходного уровня показателей, М±т

В нашем случае, при исследовании на вторые сутки после восхождения, мы можем оценить качественные и количественные характеристики срочной адаптации к комплексу факторов высокогорья и к той физической нагрузке, которую пришлось преодолевать спортсменам в процессе восхождения.

Адаптация имеет свою физиологическую и энергетическую "цену", так как активация механизмов адаптации сопровождается расходом энергии, напряжением стресс реализующих и стресс лимитирующих звеньев организма, активацией синтеза белка, составляющих основу адаптации, все это вызывает различные траты структурных резервов организма и может привести к истощению. Возникает дизадаптация - состояние, которое характеризуется недостаточным диапазоном приспособления организма, а также повышенной утомляемостью, изменением психического настроения и др. [12, 17, 13 и др.].

Сравнительный анализ физиологической и психологической адаптации спортсменов, имеющих разный исходный уровень физического состояния, показал, что одинаковая физическая и психоэмоциональная нагрузка в процессе восхождения и пребывания на высоте 4100 м вызвала разнонаправленное изменение функционирования систем организма. У спортсменов с более низкими адаптационными возможностями наблюдались большая потеря массы тела, более выраженная реакция АДс и АДд в покое, однако при физической нагрузке нарушался параллелизм нарастания ЧСС и АДс за счет более выраженного хронотропного резерва сердца, что ведет к снижению ПЭК и высокой степени напряжения регуляторных систем работы сердца. В этой группе спортсменов произошло выраженное снижение КЧСМ, умственной работоспособности и заметное ухудшение самочувствия, нарастание личностной и ситуативной тревожности.

Происходящие изменения в большинстве случаев носят приспособительный адаптивный характер. Однако было бы неправильным рассматривать реакции этого типа исключительно в рамках нормального адаптивного поведения. В некоторых случаях, как показывают исследования, эти реакции являются отражением дизадаптации и указывают на повреждающее действие факторов окружающей среды.

В связи с этим при проведении горных восхождений с целью предотвращения дизадаптаций должен быть предусмотрен ряд профилактических мероприятий, включающих:

- формирование группы, близкой по уровню морфофункциональных показателей, определяющих в первую очередь адаптивные возможности организма;

- временную адаптацию при перемещении спортсменов на два и более часовых пояса;

- определение скорости прохождения маршрута в зависимости от объективных и субъективных признаков адаптивных реакций наиболее слабых спортсменов;

- для безопасного восхождения на высоту 4100 м - наблюдение за уровнем PWC₁₇₀ : оно должно быть не ниже 17-18 кгм/кг массы тела, гипоксической пробой - не менее 40 с, ИКС - не менее 1,9 кг/ кг массы тела и ИСС - не менее 2,0 кг/кг массы тела; ПЭК - от 0,95 до 1,2 усл. ед.;

- учет предшествующего опыта и умения преодолевать трудности, что существенно экономизирует энергетические затраты в процессе восхождения и повышает резистентность организма к неблагоприятным факторам среды;

- расширение диапазона нормы психофизиологической адаптации и сохранение психического ком форта, что во многом зависит от создания конструктивной мотивации, которая возникает от уверенности в достижении результата и оценивается субъектом как желательная и полезная.

1. Агаджанян Н. А. Резервы организма и экстремальный туризм / Н. А. Агаджанян, А. Н. Кислицын. - М., 2002. - 302 с.

2. Агаджанян Н. А. Горы и резистентность организма / Н. А. Агаджанян, М. М. Мирахимов. - М.: Наука, 1970. - 184 с.

3. Адаптивные возможности спортсменов альпинистов российской комплексной экспедиции "Антарктида-Россия 2003"/ В.В. Кузин, О.В. Матыцин, А.В. Смоленский, Д.А. Волков // Теория и практика физ. культуры. - 2005. - № 3. - С. 2-8.

4. Алиев М. А. Адаптация к горному климату при артериальной гипертонии / М. А. Алиев. - Фрунзе: Илим, 1978. - 201 с.

5. Баевский Р. М. К проблеме оценки напряжения регуляторных систем организма / Р. М. Баевский // Адаптация и проблемы общей патологии. - Новосибирск, 1974. - С. 44.

6. Волков Л. В. Обучение и воспитание юного спортсмена. - Киев: Здоровье, 1984. - 143 с.

7. Высочин Ю. В. Современные представления о физиологических механизмах срочной адаптации организма спортсменов к воздействиям физических нагрузок / Ю. В. Высочин, Ю. П. Денисенко // Теория и практика физ. культуры, 2006. - С. 2-6.

8. Газенко О. Г. Физиология человека в условиях высокогорья. - М.: Наука, 1987. - 520 с.

9. Горшков С. И. Методики исследований в физиологии труда / C. И. Горшков, З. М. Золин, Ю. В. Мойкин. - М.: Медицина, 1974. - 308 с.

10. Зима А. Г. Использование среднегорья в спорте для соревнований на равнине / А. Г. Зима, А. С. Иванов, А. Н. Макогонов. - Алма-Ата: КазИФК. 1979. - 104 с.

11. Иванов А. С. О некоторых физиологических критериях высотной адаптации человека // Критерии и режимы адаптации к спортивным нагрузкам в затрудненных условиях внешней среды: сб. науч. статей / А. С. Иванов, А. Г. Зима, М. У. Хван. - Алма-Ата, 1990, С. 37-53.

12. Короленко Ц. П. Психофизиология человека в экстремальных условиях / Ц.П. Корроленко. - Л.: Медицина, 1978. - 272 с.

13. Кривощеков С. Г. Производственные миграции и здоровье человека на Севере / С. Г. Кривощеков, С. В. Охотников. Москва-Новосибирск, 2000. -118 c.

14. Линдсей П., Норман Д. Переработка информации у человека : перевод с англ. - М., 1974. - 540 c.

15. Малкин В. Б. Острая и хроническая гипоксия / В. Б. Малкин, Е. Б. Гиппенрейтер. - М.: Наука, 1988. - 319 с.

16. Медведев В. И. Устойчивость физиологических и психологических функций человека при действии экстремальных факторов / В. И. Медведев. - Л., Наука, 1982. -104 с.

17. Меерсон Ф. З. Адаптация, стресс, профилактика / Ф. З. Меерсон - М.: Наука, 1981. - 278 с.

18. Мирахимов М. М. Биологические и физиологические особенности коренных жителей высокогорья Тянь-Шаня и Памира / М. М. Мирахимов // Биология жителей высокогорья / под ред. П. Бейкера. - М.: Мир, 1981. - С. 329-348.

19. Никитушкин В. Г. Некоторые итоги исследования проблемы индивидуализации подготовки юных спортсменов / В. Г. Никитушкин, П. В. Квашук // Теория и практика физ. культуры. - 1998. - № 10. - С.18-22.

20. Никитушкин В. Г. Организационно методические основы подготовки спортивного резерва / В. Г. Никитушкин, П. В. Квашук, В. Г. Бауэр. - М., 2005. - 217 с.

21. Рябцев С. М. Влияние занятий лыжными гонками на состояние здоровья мужского организма в онтогенезе: автореф. дис. ... канд. биол. наук / С. М. Рябцев. - Новосибирск, 1999. - 28 c.

22. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. - М.: Наука, 1960.