III. Годовые ритмы физиологических функций человека

Биологические колебания с периодом, равным одному году (цирканнуальные), традиционно называют сезонными. Их целевой функцией является приспособление организма к изменениям внешней среды в разные сезоны года. Сезонная периодичность смены состояния окружающей среды влияет на человека, на животный и растительный мир Земли и имеет адаптивный характер. Гелиокосмическая обстановка в три месяца после рождения ребенка формирует приспособительные механизмы его организма, которые обусловливают многие проявления жизнедеятельности человека. Сезонные биоритмы, охватывая по существу все функции, отражаются на состоянии организма в целом, на здоровье и работоспособности человека.

В основе цирканнуальных ритмов лежит комплекс внешних и внутренних причин, которые можно объединить в три группы, различные по механизму действия.

1. Адаптивные изменения функционального состояния организма,направленные на компенсацию годичных колебаний основных параметров окружающей среды и, прежде всего, температуры, а также качественного и количественного состава пищи.

2. Реакция на сигнальные факторы среды – продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи. Факторы среды, играющие роль сезонных «датчиков времени», способны вызвать значительные морфофункциональные перестройки в организме, которые, однако, не связаны с приспособлением к действию этих факторов.

3. Эндогенные механизмы сезонных биоритмов. Действие этих механизмов носит адаптивный характер, обеспечивая полноценное приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды.

Сезонные изменения среды обитания и приспособительные реакции организма. В средних и высоких широтах одним из наиболее существенных параметров среды, изменяющихся в разные сезоны года, является температура.

Постоянство температуры тела достигается в результате сбалансированности процесса теплоотдачи и теплообразования. В случае отклонения условий от оптимальных в реакции компенсации, как правило, участвуют оба процесса. При длительном действии холода возникают физиологические реакции, направленные на снижение теплоотдачи: уменьшение температуры наружных покровов. Снижение на 1-2°С температуры ядра тела, приводящее к снижению температурного градиента между внешней и внутренней средой организма; уменьшение респираторных теплопотерь за счет относительного уменьшения легочной вентиляции.

Одновременно возрастает энергетическая стоимость мышечного сокращения, повышается калоригенная реакция на прием пищи. Резко увеличивается на ранних этапах холодовой экспозиции активность симпатоадреналовой системы, меняется субстратное обеспечение энергетического метаболизма. Возрастает вклад липидов в биоэнергетические процессы и снижается использование углеводов. Высокая температура окружающей среды вызывает противоположные изменения процессов физической и химической терморегуляции. В этих условиях резко возрастают испарительные теплопотери, что может создать предпосылки для дегидратации организма. Для компенсации этого происходит увеличение секреции антидиуретического гормона и альдостерона, что вызывает снижение почечных влагопотерь. Изменение механизмов водного обмена играет ключевую роль в приспособлении организма к высокой температуре окружающей среды. В то же время некоторые физиологические функции однонаправлено реагируют на повышение или понижение температуры. Например, при любом отклонении от зоны теплового комфорта возрастает активность сердечно-сосудистой системы, происходит активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы.

Существенный вклад в формирование биоритмов вносят сезонные изменения качественного и количественного состава пищи. Например, весной повышается активность минералокортикоидной функции надпочечников. Диета с низким содержанием жира и белков ограничивает активацию щитовидной железы при длительном действии холода и уменьшает эффективность адаптивных преобразований в системе химической терморегуляции. Существует мнение, что диета с преобладанием липидов облегчает адаптацию организма к холоду, а с преобладанием углеводов – к жаре.

Годичные колебания температуры, изменения качественного и количественного состава пищи участвуют в формировании сезонных биоритмов, запуская механизмы индивидуальной адаптации организма.

Сезонные биоритмы весьма важно учитывать для построения тренировочных графиков спортсменов, так как максимумы физической работоспособности и связанных с ней физиологических функций организма различаются в разные сезоны года.

Если учесть, что в зависимости от сезона рождения человека его резистентность к экстремальным условиям того или иного сезона неодинакова, то вопрос выбора спортивной специализации (преимущественно «летних» или «зимних» видов спорта) становится наиболее актуальным. Изменяется климат планеты, спортсменам приходится соревноваться в разных экстремальных климатических (по температуре и влажности воздуха) условиях. Родившиеся зимой спортсмены лучше переносят ее суровые условия, а спортсмены, родившиеся летом, более «спокойно» переносят нагрузки в жаркие дни. В неблагоприятный период спортсмену особенно необходима поддержка с использованием сбалансированного питания, витаминов, восстановительных процедур и средств, повышающих иммунитет. Успех выступления тренированных спортсменов в неблагоприятные для себя месяцы связан с более высокими «стоимостью» и «риском» для организма. Часто повторяющиеся стрессы, большие тренировочные нагрузки и соревнования в негативные периоды увеличивают риск получения травм, заболеваний, иммунодепрессий, а также влияют на психологическое состояние и даже на успешность выступления спортсмена в соревновании.

Реакции организма на сигнальные изменения показателей окружающей среды Важное адаптивное свойство биоритмов заключается в возможности взаимодействия организма с внешней средой по принципу опережающего отражения действительности. В реализации этого принципа существенную роль играет использование наиболее стабильных циклических процессов, протекающих в окружающей среде, в качестве сезонных «датчиков времени» - продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи.

Показано, что при действии сигнальных факторов уровень функционирования физиологических систем, в которых происходят адаптивные перестройки, существенно не меняется. При этом основную роль в структурно-функциональных изменениях играют механизмы эндокринной регуляции, которые участвуют в развитии состояния адаптации.

Учет сезонных биоритмов и поиск новых факторов, которые играют роль сигналов, информирующих организм о сезоне года и активно участвующих в его приспособительных перестройках в связи с предстоящими изменениями жизненно важных параметров окружающей среды, очень важны для осуществления строго направленной корректировки организма и тренировочного процесса с целью достижения большей устойчивости к физическим нагрузкам или более полного и эффективного восстановления после них.