РЕАКЦИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ НА ПОГРУЖЕНИЕ В ВОДУ В СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАТЕЛЬНОГО БАССЕЙНА Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

РЕАКЦИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ НА ПОГРУЖЕНИЕ В ВОДУ В СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАТЕЛЬНОГО БАССЕЙНА

УДК/UDC 796.86

Поступила в редакцию 15.05.2023 г.

Информация для связи с автором: avkabachkova@gmail.com

Кандидат биологических наук, доцент А.В. Кабачкова1

Аспирант Ф. Сяо1

Аспирант Л. Цзяо1

Аспирант С.Н. Капитанов1

1Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск

RESPIRATORY SYSTEM RESPONSE TO IMMERSION IN WATER UNDER STANDARD SWIMMING POOL CONDITIONS

PhD, Associate Professor A.V. Kabachkova1 Postgraduate student F. Xiao1 Postgraduate student L. Jiao1 Postgraduate student S.N. Kapitanov1

1National Research Tomsk State University, Tomsk

Аннотация

Цель исследования - оценить реакцию системы внешнего дыхания здоровых мужчин на погружение всего тела в воду в стандартных условиях плавательного бассейна.

Методика и организация исследования. В эксперименте приняли участие 10 условно здоровых волонтеров первого зрелого возраста (все - мужчины). Было проведено непрерывное эргоспирометрическое исследование при полном погружении в воду в стандартных условиях плавательного бассейна.

Результаты исследования и выводы. Показано, что нахождение в комфортных условиях водной среды приводит к увеличению скорости расхода энергии. Описана срочная реакция на полное погружение со стороны сердечнососудистой и дыхательной систем. В частности, зафиксировано увеличение потребления кислорода и выделения углекислого газа, возрастание величины коэффициента респираторного обмена и формирование глубокого дыхания при неизменной частоте.

Ключевые слова: эргоспирография, здоровые волонтеры, комфортная температура, глубина дыхания, метаболизм.

Abstract

Objective of the study was to evaluate the response of the external respiratory system of healthy men to immersion of the whole body in water under standard conditions of a swimming pool.

Methods and structure of the study. The experiment involved 10 apparently healthy volunteers of the first mature age (all men). A continuous ergospirometric study was carried out under full immersion in water under standard swimming pool conditions.

Results and conclusions. It is shown that being in comfortable conditions of the aquatic environment leads to an increase in the rate of energy consumption. An urgent reaction to full immersion from the cardiovascular and respiratory systems is described. In particular, an increase in oxygen consumption and carbon dioxide release, an increase in the respiratory exchange coefficient and the formation of deep breathing at a constant frequency were recorded.

Keywords: ergospirography, healthy volunteers, comfortable temperature, breathing depth, metabolism.

Введение. Использование водной среды для укрепления здоровья человека имеет очень широкое распространение от закаливания в естественных условиях до учебно-тренировочных занятий в плавательных бассейнах. Вода имеет ряд отличительных особенностей, которые определяют, в частности, ее воздействие на организм. Например, удельная теплопроводность воды в 17 раз выше, чем удельная теплопроводность воздуха [2]. Таким образом, охлаждение организма в водной среде протекает интенсивнее [1]. Так, в воде с температурой 25-26 °С обнаженный человек за одну минуту теряет тепла в два раза больше, чем в воздушной среде с такой же температурой [2]. Вследствие этого тепловые ощущения организма на воздухе и в воде при одной и той же температуре различны. Если 23 °С воздуха ощущаются как «безразличная» температура, то в воде - «прохладная» [1].

При охлаждении организма происходит активное вовлечение в ответ системы внешнего дыхания, так как наряду со специфической дыхательной функцией эта система уча-

ствует в терморегуляции [5]. Многочисленные исследования локальной гипотермии на организм человека описывают реакцию дыхательной системы по данным спирографии [3]. Показано, что охлаждение конечностей при 24 °С воды уже вызывает легкое напряжение организма [6]. А кратковременное погружение всего тела в воду при 20 °С усиливает взаимодействие между крупными сетями мозга [8]. При этом исследования реакции системы внешнего дыхания при полном погружении всего тела в воду охватывают только экстремальные температуры - до 15 °С [5].

Цель исследования - оценить реакцию системы внешнего дыхания здоровых мужчин на погружение всего тела в воду в стандартных условиях плавательного бассейна.

Методика и организация исследования. В эксперименте приняли участие 10 условно здоровых волонтеров первого зрелого возраста (все - мужчины). Помимо половозрастных критериев были обозначены следующие условия включения в группу наблюдения - рост 170-175 см, индекс массы тела

Выборочные значения по данным исследования

Среда Время, мин. ЧСС, уд/мин VO2, мл/мин VCO2, мл/мин RER, усл. ед. VT, л BF, д.д./мин MET, усл. ед.

Воздух до 68±2 339±5 294±4 0,87±0,01 0,57±0,02 21±2 1,37±0,03

Погружение в воду

Вода 0,5 67±3 1023±12 890±9 0,87±0,01 1,28±0,04 24±3 4,12±0,04

1 68±2 832±4 766±5 0,93±0,02 1,26±0,04 22±2 3,35±0,04

1,5 74±4 590±8 540±8 0,93±0,02 0,98±0,02 20±3 2,38±0,03

2 82±3 496±7 502±5 0,97±0,02 1,01±0,03 20±3 2,00±0,02

Выход из воды

Воздух 0,5 93±4 374±4 317±8 0,89±0,01 0,63±0,03 22±2 1,51±0,02

1 83±4 864±6 763±9 0,85±0,01 1,14±0,04 25±1 3,48±0,04

1,5 75±3 749±6 592±5 0,79±0,01 0,97±0,02 22±3 3,02±0,04

2 67±23 487±5 435±6 0,89±0,01 0,73±0,02 22±2 1,96±0,03

01

V-□

и

га у

£ ч—

о

0J и

' "О С га

Si . о

0J

л Н

20-24 кг/м2, средний уровень двигательной активности (3 0004 000 MET-мин/нед.). Критерии исключения - хронические заболевания органов дыхания, острое заболевание в анамнезе в течение последних трех месяцев, курение, регулярное закаливание водой (в том числе моржевание). Дизайн исследования представлен на рис. 1. Было проведено непрерывное эргоспирометрическое исследование при полном погружении в воду в стандартных условиях плавательного бассейна (рис. 2). В рамках исследования были зарегистрированы следующие показатели - частота сердечных сокращений (ЧСС), потребление кислорода и углекислого газа (VO2 и VCO2, соответственно), коэффициент респираторного обмена (RER), дыхательный объем (VT), частота дыхания (BF) и метаболический эквивалент работы (MET). Для мониторинга вышеперечисленных показателей был использован портативный газоанализатор PNOE (https://pnoe.com/) [9].

Результаты исследования и их обсуждение. Требования к температуре воды в ванне бассейна и к условиям микроклимата строго регламентируются соответствующим стандартом [8]. В частности, температура воды для учебного и оздоровительного бассейнов колеблется от 26 °C до 29 °C, температура воздуха на 1-2 °C выше температуры воды, а относительная влажность воздуха не более 65% [4]. Температурные параметры и величина относительной влажности при проведении исследования указаны на рисунке 2.

Несмотря на то, что температура воды 23-26 °C считается комфортной для водных процедур и находиться в ней можно

Рис. 1. Дизайн исследования

Рис. 2. Положение человека при полном погружении в воду

довольно долго, наблюдается срочный адаптационный эффект со стороны кардиореспираторной системы. Результаты эрго-спирометрии представлены в таблице (данные сгруппированы по 30-секундным временным интервалам). Изменение ЧСС при полном погружении в воду начинает возрастать спустя полторы минуты пребывания в воде, при этом максимальная величина регистрируется в первые 30 секунд после выхода из воды, а возвращение к величине в состоянии покоя происходит на второй минуте.

В отличие от ЧСС, изменения со стороны дыхательной системы происходят уже в первые 30 секунд после погружения в воду. Так, потребление кислорода возрастает в три раза при полном погружении сразу и в течение двух минут происходит постепенное его снижение. При этом после выхода из воды спустя минуту также регистрируется величина в 2,5 раза превышающая уровень покоя и последующее его снижение. Аналогичное увеличение и снижение выделения углекислого газа наблюдается при выполнении полного погружения в воду, хотя скорость изменения VCO2 больше, чем VO2. Это подтверждается изменением величины коэффициента респираторного обмена.

Стоит отметить, что на протяжении всей эргоспирометри-ческой записи частота дыхания остается примерно одинаковой, в то время как дыхательный объем меняется значительно. Так, в течение первой минуты после полного погружения дыхательный объем возрастает более чем в два раза и в целом остается повышенным в течение всего времени погружения. После выхода из воды к концу первой минуты также отмечается двукратное увеличение дыхательного объема.

Полное погружение в воду при температуре 26 °C влияет на скорость расхода энергии, что отражается на величине MET. В течение первых 30 секунд после погружения MET возрастает в три раза и постепенно снижается, оставаясь выше уровня в состоянии относительного покоя до погружения. После выхода из воды этот параметр также остается повышенным и к концу первой минуты увеличивается в 2,5 раза по сравнению с уровнем покоя до выполнения погружения.

Вывод. Таким образом, даже нахождение в комфортных условиях водной среды приводит к увеличению скорости расхода энергии. Сразу при полном погружении в воду отмечается срочная реакция со стороны дыхательной системы, которая заключается в увеличении потребления кислорода и выделения углекислого газа, возрастает величина коэффициента респираторного обмена, а также увеличивается глубина дыхания при неизменной частоте. После выхода из воды аналогичные изменения в регистрируемых параметрах происходят спустя минуту, а степень выраженности этих изменений чуть меньше. В отличие от системы дыхания, сердце реагирует повышением ЧСС не сразу, а через минуту после полного погружения. Наряду с этим пульс становится высоким уже после выхода из воды. Возбуждение температурных рецепторов (тепловых и холодовых) приводит к возбуждению дыхательно-

48

http://www.teoriya.ru

№8 • 2023 Август | August

го центра, что создает условия для усиления активности дыхательной системы. При этом, вероятно, больше дыхательной мускулатуры вовлекается в работу, что обеспечивает более глубокое дыхание при неизменной частоте. Постепенная активизация холодовых рецепторов приводит в свою очередь к стимуляции симпатического отдела вегетативной нервной системы [7], что отражается на сердечной деятельности.

Исследование выполнено при поддержке Программы развития Томского государственного университета (Приоритет-2030).

Литература

1. Буленков С.Е. Справочник пловца-подводника / С.Е. Буленков, В.И. Тюрин, Б.П. Самойлов, О.Н. Рослак, Э.В. Чириманов. М.: Во-ениздат, 1977. - 255 с.

2. Викулов А.Д. Плавание / А.Д. Викулов. М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2004. 367 с.

3. Гудков А.Б. Особенности реакции системы внешнего дыхания на локальное охлаждение кожи кисти и стопы у молодых лиц трудоспособного возраста / А.Б. Гудков, А.А. Шаньгина, Д.М. Федотов, А.В. Грибанов // Экология человека. - 2015. - № 8. - С. 32-37.

4. ГОСТ 58458-2020 Бассейны для плавания. Общие технические условия. М.: 2021. - 28 с.

5. Попова О.Н. Влияние локального охлаждения кожи на некоторые показатели внешнего дыхания человека / О.Н. Попова // Экология человека. - 2007. - № 2. - С. 19-21.

References

1. Bulenkov S.E., Tyurin V.I., Samoilov B.P., Roslak O.N., Chirimanov E.V. Spravochnik plovtsa-podvodnika [Directory of a swimmer-submariner]. Moscow: Voyenizdat publ., 1977. 255 p.

2. Vikulov A.D. Plavaniye [Swimming]. Moscow: VLADOS-PRESS publ., 2004. 367 p.

3. Gudkov A.B., Shangina A.A., Fedotov D.M., Gribanov A.V. Osobennosti reaktsii sistemy vneshnego dykhaniya na lokalnoye okhlazhdeniye kozhi kisti i stopy u molodykh lits trudosposobnogo vozrasta [Features of the reaction of the external respiration system to local cooling of the skin of the hand and foot in young people of working age]. Ekologiya cheloveka. 2015. No. 8. pp. 32-37.

4. GOST 58458-2020 Basseyny dlya plavaniya. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya [GOST 58458-2020 Swimming pools. General specifications]. Moscow: 2021. 28 p.

5. Popova O.N. Vliyaniye lokalnogo okhlazhdeniya kozhi na nekotoryye pokazateli vneshnego dykhaniya cheloveka [Influence of local cooling of the skin on some indicators of human external respiration]. Ekologiya cheloveka. 2007. No. 2. pp. 19-21.

6. Tipton M.J., Collier N., Massey H., Corbett J., Harper M. Cold water immersion: kill or cure? Experimental Physiology. 2017.№ 102(11). pp. 1335-1355. doi: 10.1113/EP086283.

7. Sramek P., Simeckova M., Jansky L., Savlikova J., Vybiral S. Human physiological responses to immersion into water of different temperatures. European Journal of Applied Physiology. 2000.№81(5). pp. 436-442. doi: 10.1007/s004210050065.

8. Yankouskaya A., Williamson R., Stacey C., Totman J.J., Massey H.Short-term head-out whole-body cold-water immersion facilitates positive affect and increases interaction between large-scale brain networks. Biology. 2023. № 12(2). 20 p. https://doi.org/10.3390/ biology12020211.

9. Tsekouras Y.E., Tambalis K.D., Sarras S.E., Antoniou A.K., Kokkinos P., Sidossis L.S. Validity and reliability of the new portable metabolic analyzer PNOE. Frontiers in Sports, and Active Living. 2019. Vol. 1. Article 24. doi: 10.3389/fspor.2019.00024. PMID: 33344948.

ИЗ ПОРТФЕЛЯ РЕДАКЦИИ

ОТБОР СРЕДСТВ ДВИГАТЕЛЬНО-КООРДИНАЦИОННОЙ ПОДГОТОВКИ АКТЕРОВ В ВУЗЕ С ПОЗИЦИЙ СОПРЯЖЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Доцент Г.П. Чернявский1

волгоградский государственный институт искусств и культуры, Волгоград

УДМ^С 796.011.3

Ключевые слова: сопряжение, средства двигательно-ко-ординационной подготовки.

Введение. В настоящее время подготовка студентов актерского направления в вузе ориентирована на универсального профессионала, обладающего умениями в области различных искусств и видов спорта, что требует от актера высокой как общей физической, так и профессионально ориентированной двигательно-координационной подготовленности, оптимального развития функциональных систем организма и здоровья.

Цель исследования - определить основные средства двигательно-координационной подготовки актеров в вузе с позиций их сопряженного воздействия для эффективного решения профессионально значимых образовательных и оздоровительных задач.

Методика и организация исследования. В ходе работы определены средства двигательно-координационной подготовки актеров: ритмическая гимнастика сюжетно-ролевого характера (по идее Н.А. Фоминой); пластические этюды и композиции; дыхательная гимнастика А.Н. Стрельниковой; восточные оздоровительные практики: комплексы упражнений японской (по К. Ниши) и тибетской гимнастики («Око возрождения»); стретчинг; бодиф-лекс; психоэмоциональная суставная гимнастика и для позвоночника по методу М.С. Норбекова.

Результаты исследования и их обсуждение. По признаку доминирующего воздействия средства были объединены в три группы: ритмопластические, оздоровительные и развива-юще-коррекционные. К первой группе отнесены ритмическая гимнастика и пластические этюды-композиции, ко второй - дыхательная гимнастика и восточные практики, к третьей - стрет-

SELECTION OF MOTOR COORDINATION TRAINING MEANS OF ACTORS AT THE UNIVERSITY FROM THE POSITION OF CONJUGATE IMPACTS

Associate Professor G.P. Chernyavsky1 'Volgograd State Institute of Arts and Culture, Volgograd

Поступила в редакцию 16.05.2023 г.

чинг, бодифлекс, суставная гимнастика и для позвоночника. Комплексы ритмической гимнастики по сюжетам мюзиклов-сказок включают две подгруппы средств - разнообразные физические, спортивные и танцевальные упражнения; для создания художественных образов (элементы пантомимы, жесты, позы, мимика). Для усиления сопряженного воздействия на основе метода А.Н. Стрельниковой разработаны музыкально-ритмические комплексы дыхательной гимнастики координационно-танцевальной и силовой направленности. При выполнении комплексов японской и тибетской гимнастики звучит функциональная музыка. Суставная гимнастика и для позвоночника выполняется с использованием художественных образов (по М.С. Норбекову «на мысли и образе»). Все средства представлены в рабочих программах дисциплин «Физическая подготовка» и «Сценическое движение».

Выводы. В результате исследования были определены основные группы средств, обеспечивающих сопряженное воздействие на физическую и психоэмоциональную сферу, для решения профессионально значимых образовательных и оздоровительных задач двигательно-координационной подготовки актеров в вузе.

Литература

1. Лубышева Л.И. Кинезиологический подход как методология современной спортивной науки и практики / Л.И. Лубышева, А.И. За-гревская // Теория и практика физической культуры. - 2015. -№ 12. - С. 3-5.

2. Чернявский Г.П. Сопряженное решение профессионально значимых образовательных и оздоровительных задач в процессе дви-гательно-координационной подготовки актеров в вузе / Г.П. Чернявский, Н.А. Фомина // Теория и практика физической культуры. - 2023. - № 3. - С. 85.

Информация для связи с автором: grichanja@mail.ru