С точки зрения эволюции, брожение является более древним процессом, возникшим в те времена, когда атмосфера содержала очень мало кислорода. Появление дыхания связано с приспособлением живых организмов к избытку кислорода в окружающем воздухе.
Как видим, и с точки зрения энергообеспечения брожение так же является процессом более выгодным, а следовательно его нужно предпочесть дыханию.
Если подвергнуть организм воздействию гипоксии-гиперкапнии, он стремится приспособиться к недостатку кислорода путем уменьшения доли кислородного окисления и увеличения доли бескислородного. В результате возникающих адаптационно-приспособительных реакций уменьшается потребность организма в атмосферном кислороде и это, кстати является одной из причин, по которой у всех занимающихся гипоксической дыхательной тренировкой значительно уменьшается глубина дыхания.
Уменьшения глубины дыхания вместе с уменьшением потребления организмом кислорода дает огромное преимущество при физической работе в осложненных условиях, значительно повышая выносливость. Особенно важен данный результат для спортсменов, которые занимаются такими видами спорта как бег, плавание, лыжи и, конечно же, альпинизм.
Для того чтобы до конца понять механизм повышения выносливости при адаптации к гипоксии, необходимо четко уяснить, чем лимитирована длительность и интенсивность совершаемой работы. В настоящий момент можно выделить 5 основных факторов, которые лимитируют работоспособность:
1-й фактор: мощность дыхательного аппарата.
2-й фактор: мощность сердечной мышцы.
3-й фактор: способность сосудов к осуществлению адекватного кровотока.
4-й фактор: способность печени утилизировать молочную кислоту, т. е. мощность глюконеогенеза.
5-й фактор: утомление нервных центров.
Каждый из этих факторов, даже взятый в отдельности, уже может стать ограничителем общей работоспособности, если данный орган или система работают на пределе, но обычно все они в той или иной степени выступают в роли ограничителей, взаимодействуя друг с другом. Попробуем рассмотреть каждый фактор в отдельности.
1. Мощность дыхательного аппарата. При очень интенсивной работе может наступить противоречие между потребностью организма в кислороде и способностью дыхательного аппарата удовлетворить эту потребность. Тогда дыхательный аппарат будет выступать в роли фактора, лимитирующего работоспособность. Примером может служить быстрый бег. При непрерывном наращивании скорости бега рано или поздно наступает момент, когда дыхательный аппарат не обеспечивает должного притока воздуха извне, т. е. наступает противоречие между потребностью организма в О2 и способностью дыхательного аппарата удовлетворить эту потребность.
Уменьшение доли кислородного окисления, приводящее к падению потребления О2, позволяет на порядок уменьшить глубину дыхания. Человек, адаптированный к гипоксии-гиперкапнии, во время бега средней интенсивности дышит примерно так же, как обычный человек в покое, и ему нужна намного большая нагрузка для того, чтобы аппарат внешнего дыхания выступил в роли ограничителя. Другими словами, противоречие между потребностью организма в кислороде и способностью организма удовлетворить эту потребность наступает значительно позднее.
С другой стороны, сами по себе дыхательные мышцы являются мощным потребителем энергии и вносят довольно большую долю в общее утомление. Отсюда, уменьшение их работы позволяет дольше сохранить работоспособность и этот механизм тем весомее, чем дольше по времени совершается работа.[17]
2. Мощность сердечной мышцы. Сердечная мышца перекачивает кровь, несущую кислород и энергетические субстраты, а также пластические материалы в ткани. При субмаксимальных нагрузках скоростного характера[18] может возникнуть ситуация, когда наступает противоречие между потребностью организма (в первую очередь мышц) в крови, несущей кислород, и способностью сердечной мышцы обеспечить эту потребность. Тогда мощность сердечной мышцы станет фактором, ограничивающим работоспособность. С другой стороны, сердце само является крупным потребителем кислорода и энергетических субстратов (в основном это жирные кислоты).
В силу вышеуказанных причин уменьшение потребности организма в кислороде в очень значительной степени облегчает работу сердечной мышцы, а снижение потребление кислорода самой сердечной мышцей делает ее работу еще более экономичной.
17
Имеется в виду длительная и интенсивная работа как-то: бег, плавание, длительная ходьба и т. д.