1、运动和环境适应,江苏省人民医院康复科 吴雏燕,一、低压环境 二、高压环境 三、高温环境 四、低温环境 五、生物节律与运动能力,低压环境,1、高原和氧分压 在海拔8886米的喜马拉雅山山顶含氧率约20.93%，与海拔为0的平地相同，但是呼吸却感到很困难。因为喜马拉雅山顶的大气压为海平面的1/3，氧分压也只有海平面的1/3。大气中含有氮气、氧气、二氧化碳及其他气体，有各自的气体分压，这些分压的总和称之为“全压”。 例如大气压为760mmHg。喜马拉雅山顶的气压约为266mmHg，则氧分压为26620.93/100=56mmHg，是海平面氧分压的1/3，所以氧的摄取非常困难。,低压环境,2、高原运动
2、 高原地带因氧分压低，运动实施较为困难。在高度（4000米）进行运动，如果要保证65%VO2max运动强度，则换气量约增加倍，心率增加，可以努力适应。心率增加的原因是高原地带氧分压低，动脉血中血氧饱和度低，要将氧气运送至肌肉组织中利用，必须通过加快心率来代偿。,运动中必要的能量代谢不能仅靠有氧代谢供应，还需借助于无氧代谢提供能量，因此乳酸的生成约是海平面的两倍左右，氧负债也增多。,最大运动强度试验时，由于无法保证与海平面相同程度的运动量，故很快就不得不终止。因为使用同平地一样的能量时需要确保氧气的供应，要求最大的换气量。如果不能确保必要的氧气摄取量，动脉血氧饱和度就会低于平地，通常通过加快心率
3、来尽可能多地运送氧气到骨骼肌，但仍然低于平地时。,低压环境,3、高原适应 居住海平面的人去高原旅行时，当海拔超过3000米时，就容易患高原病。 表现为头痛、恶心、眩晕、失眠、乏力等症状，重症患者引起死亡。但是平地居住者到高原居住数周后红细胞数会明显增多，高原病症状减轻，从而能够在高原地区进行运动，这是一种高原适应。,高原适应的生理功能主要表现在以下几个方面： （1）由于低氧血症反复刺激主动脉弓和颈动脉窦，使得换气量增大； （2）由于肺泡压力的增加和毛细血管数量的增加使得肺的气体弥散增多； （3）由于红细胞数、血红蛋白、肌红蛋白的增多和肌肉毛细血管的增加氧气的运送能力提高； （4）由于红细胞2，
4、3-DPG的增多，使得氧化血红蛋白的解离曲线左移，提供组织更多的氧气； （5）由于线粒体体积的增大、数量的增多以及氧化能力的提高，使得细胞呼吸效率提高。,低压环境,4、高原训练 进行高原训练的目的有各种各样，大致可归为两类：（1）高原地区的体育比赛项目，必需进行高原适应性训练；（2）高原训练的适应性生理效应有利于平地的运动比赛。 高原训练和VO2max的关系有各种不同的研究结果，升高、降低、不变等。同样根据运动比赛的成绩来看，有成功的也有失败的，因此无法判断高原训练对平地比赛的有效性。,二、高压环境,长期以来人类已适应于在1个大气压的环境下生活，随着科学的进步人类向大自然发出了挑战，已能够在高
5、压的环境进行工作，如深海潜水、海底作业等。,高压环境,1、潜水环境的特性 水深每下降1米，水压升高0.1个大气压（76mmHg）。 液体具有非压缩性质，对液体施加压力其体积不会改变。人体的组织和体液也是非压缩性的，心脏、血管、内脏脏器不会发生改变。 但是气体具有可压缩性，施加压力后气体体积会发生改变。因此，肺泡内含有气体，肺泡腔具有可压缩的特性，使得体积发生改变。,2、漫水时的呼吸,（1）水中呼吸 当水漫之肩部时，站立位的呼吸功能会发生一些改变：肺活量减少10%，储备呼吸量减少约70%，功能残气量减少45%，残气量减少20%左右。水压对呼气有协同作用，对吸气有阻碍作用。因此，水中游泳时呼吸受水
6、压影响较大。,（2）潜泳 潜水20米深时，压力大约为2298mmHg，在这个压力下肺内的氧气进入血液中，二氧化碳分压和氮分压较高，也向血液中扩散。随着水压的增高压迫肺部，气体被挤入潜水者眼睛、鼻腔或其他地方，使得残气量减少。,（3）通气管潜水 使用通气管边呼吸边潜水，但是通气管的直径和长度受到限制，死腔量过大，不能呼吸。此外，胸廓潜入深水中，由于呼吸效率变快，水平位呼吸较倒立位好。,3、高压气体呼吸的影响与对策,（1）高压氮气的影响与对策 氮气、氩气、氖气、氪气、氦气等惰性气体对中枢神经有麻痹作用，特别是氮气在高分压时对机体的影响较大，不同的水深吸入氮气后机体出现的症状可有所不同，并可因快速潜
7、水或饮酒、过劳、身体不适等情况下使症状加重。,预防高压氮气影响的对策：反复潜水，以增加耐受能力；采用92%的氦气和8%的氧气的混合气体以防氮中毒，因为分子量较小的氦气和氧气混合可以抑制症状。,“潜水病”，从深水中快速上升时血液中的氮气会变成气泡，这些气泡就会阻断血流，使肌肉和关节发生疼痛，甚至引起脑性麻痹。症状的程度与潜水的深度、海底滞留时间以及上浮的速度有关。预防这种情况，必须缓慢上浮，让氮气从组织中慢慢释放出来，使氮气不产生气泡。,（2）高压氧气的影响和对策,在正常大气压中，吸入含有60%的氧气（456mmHg）不会发生障碍，当氧分压超过1000mmHg时会出现慢性氧中毒症状，超过1500
8、mmHg时会出现急性氧中毒症状。,慢性氧中毒症状最初表现为疲劳、深呼吸时胸痛、咳嗽等，继而脉搏减弱、脉压差减少、脑血管和视网膜血管收缩、进而出现肺部炎症病变、淤血、浮肿、气管炎、心脏肥厚等，合并肌肉运动时会加速这些症状的出现。 预防对策是根据不同的潜水深度采用不同的混合氧气。,（3）二氧化碳气体的影响与对策,肺泡二氧化碳分压为40mmHg，当二氧化碳分压超过53mmHg时会出现意识丧失。熟练的潜水员呼吸中枢的感受性较低，为了延长潜水时间通常减少换气量，容易导致呼吸性酸中毒。 预防对策是勤换气。,三、高温环境,1、体温和体温调节 1.1体温 体温相当于代谢产生的热量的66-75。测量方法可采用口
9、腔（36.72）、腋窝（36.1）。平均皮肤温度在36，受外部气温的影响较大，冬天较夏天低20左右。 深部核心温度通常受环境温度的影响较小，常使用的有直肠温度、食道温度、鼓膜温度。 （1）直肠温度（肛温）：安静时37.10.23，稍高于大动脉血温度，低于大脑体温调节中枢温度（丘脑）的0.2-0.5，与肝脏温度相等。 （2）食道温：与大动脉温度接近，较直肠温度低0.2。环境温度降低时，运动早期食道温度较低，随后与运动强度和代谢量呈相关关系。,2、高温环境的体温调节 体温调节中枢与血管扩张中枢和发汗中枢同位于丘脑的前部。 体温调节机制：温度感受器体温调节中枢效应器，受自律神经的支配。 体温调节的方
10、式有蒸发、对流、辐射、传导四种。,3、高温环境的适应,（1）高温环境的适应 高温环境中的适应过程如下：高温环境体表温和核心温上升接受温热中枢的指令反射性的皮肤血管扩张体表温度上升在皮肤表面进行散热（辐射、对流、传导等）体表温度下降和核心部温度进行热交换，维持核心部温度的稳定性体表温度上升在皮肤表面进行散热（辐射、对流、传导等）体表温度下降。,在体表温度和核心温度进行交换过程中，当核心温度的稳定性维持困难时，通过发汗的可感性蒸发来调节核心温度，维持其稳定性。,（2）高温环境的训练 长期滞留在高温环境中，发汗反射加快，发汗量增多，这是一种适应性表现。运动选手在多数情况下，内部环境处于高温状态，如马
11、拉松选手在较低的核心温度时就会出现出汗，皮肤血管扩张，是进行散热的一种适应性的表现。 但是热带地方居住的人，主动性汗腺多发达，由于出汗反射已成为习惯，表现为出汗反射速度较为迟钝，出汗量也明显减少的适应性变化。,（3）高温环境病,1）中暑 内部或外部高温湿热的环境中，出汗等散热差，热淤积于体内，造成中暑。发病时主动汗腺不能充分发挥作用。中暑的症状有：口渴、倦怠感、胸闷、头痛、恶心、呕吐、四肢乏力、脉搏增加、收缩压上升或降低，舒张压降低等。严重者出现无汗、心力衰竭、痉挛、嗜睡等，甚至出现死亡。发病因人而异，高温环境不习惯、出汗反射迟钝，运动不足，肥胖、甲亢、脑垂体前叶功能亢进等患者容易发生中暑。
12、处理：补充水分、放置通风处、平卧，确保气道通畅。,2）脱水症 因出汗导致水分的丢失，血液浓缩，血容量减少所产生的症状，表现为食欲减退、乏力、倦怠感、体重减少、皮肤温度和体腔温度稍有升高。 处理：迅速移至阴凉处，补充生理盐水，合并中暑时按中暑治疗。,3）低钠血症 汗液中含有NaCl约0.648-0.987%左右。在高温环境运动1小时，体重减轻2公斤，那么汗液中NaCl丢失大约13-15克左右。这种状态下大量饮水，血液中的NaCl就会被稀释，如此反复，就会造成低钠血症。 临床表现为肌肉痉挛、恶心、呕吐、腹泻、食欲不振、倦怠感、乏力、眩晕、失神等。因此，出汗多的人应注意补充盐分。,四、低温环境,1、
13、低温环境的适应 （1）低温环境 指环境温度在温热中间带（中性温阈）以下的状态。 所谓温热中间带是指环境温度在28-32、裸体安静时适宜温度，代谢量在60-90kcal/h，体温调节仅依靠皮肤血管的收缩和舒张进行的状态。,（2）临界温度和化学的体温调节 当温度低于28时，来自皮肤的散热作用减少，皮肤血管显著收缩。继而，四肢末梢的皮肤温度降低，代谢亢进产热，安静时产热的脏器主要是肝脏、肾脏、消化器官等内脏器官占56%，脑占16%，肌肉占18%，其他占10左右。 当环境温度下降至需要机体进行上述体温调节来维持体温时称之为临界温度。,（3）低体温症 当直肠温度在35-36时，氧摄取量的增加用于产热，此
14、时肌肉产热达75%。直肠温度低于35超过低温适应界限的状态称之为低体温症。摄氧量减少，产热减少。 环境温度28安静状态下，体温24时氧摄取量仅为体温37时的50%。低体温症严重时出现呼吸、脉搏、血压的下降。 低温环境的适应阈值因人而异，大约在15-26，并受风、湿度、气压、皮下脂肪量、习惯、空腹、疲劳等因素影响。,（4）低水温和运动 水温20浸泡6小时，有50%的危险性（因丧失意识而溺水死亡）； 水温10浸泡1小时，有50%的危险性，浸泡3小时100%死亡； 水温0浸泡20分钟，有50%的危险性，浸泡1小时100%死亡。,2、低温的利用和危害 （1）低温的利用：冷冻治疗 （2）低温的危害：低温
15、环境中手、足、耳、鼻等末梢裸露的部分皮肤血流减少，容易发生冻伤。,五、生物节律与运动能力,一、生物节律及可能机制 生物体内的各种功能活动常按一定的时间顺序发生变化，如果这种变化按一定时间重复出现，周而复始，则称为节律性变化，而这类变化的节律就称为生物节律（biorhythm）。这是生物在漫长的进化过程中为适应自然界时间过程周期性变化的结果。,下丘脑中的视交叉上核是生物节律的一个关键中枢，它在许多生理功能节律性变化中发挥启动和整合作用。 生物节律最重要的生理意义在于使生物机体对外环境变化能作出前瞻性适应。以日周期为例，它可使一切生理功能和机体活动以周期的形式，根据外界环境的昼夜变化，有秩序、有节
16、奏地进行。,二、生物节律与运动能力,人一天中会出现两个功能高潮，一个高潮是上午911h，一个高潮是下午56h。 有实验研究表明，我国运动员的体能在下午68时最好，早晨68时最差，体能的节律特征，较好地解释了运动员的比赛成绩一般在下午或晚上较好，而上午较差的原因。 对运动能力的节奏研究的资料提出，周节律和年节律也有一定规律，在一周节奏中最良好的工作能力表现在星期三和星期四，而年节奏中工作能力第一个高潮在56月，第二个高潮在810月。,三、时差病（非同步综合症）,当某些外界环境的急性变动时会引起机体暂时的生物节奏失调。例如，当乘飞机在短时间内超越时差飞行时，身体的节律与环境节律之间位相发生急剧的偏
17、移，由此会出现暂时性疲劳、失眠、胃肠道障碍、精神及运动能力下降等各种各样的身心功能障碍，被称为非同步综合症（时差病）。生理学者们认为，在越过12个时区后就等于完全颠倒了昼夜周期，而恢复到正常生理节奏需要1012天。,四、时差病的调整对策,运动员因时差而对生物节律发生影响可采取如下两种调整对策： 一是按照将要到达的比赛时区的昼夜节律预先调整生物节律，如比赛地区是向东面飞行，在出发前一段时间，运动员每天晚上提早1 h睡眠；如比赛地区是向西飞行，则推迟1 h睡眠，并相应提早或推迟起床，以便逐步适应； 二是如果有可能，提早几天到达比赛地区以适应时差带来的不适应，使生物节律逐步与环境变化同步化。,复习要点,高原适应的生理功能 高压氧气的影响和对策 高温环境的适应 临界温度、低体温症,
