CANTITATEA DE OXIGEN

CANTITATEA DE OXIGEN

Cantitatea de oxigen continuta in aerul atmosferic din diferite regiuni geografice influenteaza intensitatea proceselor energetice ale metabolismului uman, prin absorbtia si transportul sau in aparatul respirator, cardiovascular si muscular. In mod normal, concentratia acestui element chimic in atmosfera terestra inferioara atinge valoarea de 20,94%, manifestand tendinte de scadere in sens altitudinal.

Volumul de oxigen inspirat (VO₂) reprezinta un important indicator al conditiei fizice individuale, permitand evaluarea capacitatii de efort in diferite medii si tipuri de activitati umane. In mod teoretic, prin consumarea unui litru de oxigen, organismul uman degaja o putere energetica de 5 Kcal, dar in realitate, energogeneza imbraca forme diferite in functie de volumul maxim de oxigen (VO₂ max.) disponibil in aerul inspirat, de greutatea corporala proprie si de tipul de efort depus. Astfel, in stare de repaus, un om cu greutate medie consuma in jur de 3,5 ml O₂/kg de greutate corporala in timp de 1 minut (ml/kg-1/min-1), dar in timpul efortului, VO₂ creste de aproape 10-20 de ori, atingand valori de 42 ml/kg-1/min-1 in timpul eforturilor maximale (cum ar fi probele sportive de maraton). Femeile au un VO₂ max. cu 10-15% mai redus decat al barbatilor datorita nivelului mai scazut al hemoglobinei din sange si tesutului adipos suplimentar, ceea ce face ca, in probele sportive feminine, valoarea timpilor de performanta sa fie mai scazuta decat cea a barbatilor.

Volumul total de oxigen continut in aerul atmosferic scade pe masura cresterii altitudinii, mai intai constant, iar apoi din ce in ce mai rapid la inaltimi de peste 6.000 m, determinand scaderea corespunzatoare a capacitatii de efort. Daca in zonele situate la altitudini mici si medii, efectele acestei slabe variatii sunt insesizabile, in regiunile situate la mari inaltimi (Podisul Tibet, Muntii Anzi), ele compun un adevarat stress fiziologic, limitand posibilitatile energetice ale indivizilor neaclimatizati. In schimb, populatia indigena, adaptata la conditiile hipoxiei (insuficientei respiratorii de oxigen), nu manifesta semne clinice, putand desfasura orice fel de activitati fizice, fara vreo restrictie fiziologica (vezi 2.1.1.4). Velasquez (1969) a demonstrat aceste efecte diferentiale printr-un studiu comparativ efectuat pe loturi egale de indieni din Lima (situata in Peru, la nivelul marii) si Morocochas (amplasata la peste 5.500 m altitudine in Anzii Peruvieni), care au fost supuse unor teste de oboseala ce constau din alergarea pe o panta de 11%, cu o viteza de 132,4 m/min., echivaland cu un efort fizic moderat, efectuat la o altitudine simulata de 10.000 m (Tabel 1).

Tabelul 1. Influenta hipoxiei asupra capacitatii de efort.

Rezultatele experimentului au aratat in mod clar ca hipoxia de altitudine limiteaza posibilitatile energetice ale indivizilor neaclimatizati, ea putand fi tolerata numai in conditiile unei adaptari genetice. De fapt, insuficienta respiratorie de oxigen declanseaza in organism o serie de reactii fiziologice (glicoliza anaeroba), care determina cresterea, cu 66-70%, a continutului de mioglobina din muschi, in vederea maririi volumului de stocare a substantelor energizante interne. Aceasta proprietate fiziologica este intens exploatata in antrenamentul sportiv, care, desfasurat in conditii de hipoxie naturala, poate determina sporirea intensitatii efortului maximal si imbunatatirea performantei sportive.

In conditii normale, reducerea altitudinala a VO₂ atrage dupa sine scaderea tolerantei la efort; datele experimentale efectuate pe sportivi aratand ca la 2.250 m altitudine se pierde 6-8% din capacitatea totala de efort, la 3.000 m - 10%, la 4.500 m - 20%, la 6.000 m - 50%, la 7.500-8.000 m - 80-90%. De altfel, observam ca, daca la nivelul marii, VO₂ consumat in timpul mersului obisnuit este inferior celui solicitat de eforturi fizice intense, la altitudini de peste 7.000 m, acesta se egalizeaza pentru ambele tipuri de exercitii fizice, anuland orice tentativa de a presta o activitate motorie normala (Fig. 1). Cu toate acestea, prin strategii speciale de antrenament, hipoxia poate deveni un factor adjuvant, impunand tipul de efort care poate avantaja anumite ramuri sportive.

In practica medicinii sportive curente se inregistreaza doua forme de efort fizic: anaerob (ce se obtine pe baza arderilor metabolice, fara participarea directa a oxigenului) si aerob (obtinut pe baza arderilor oxidative celulare cu participarea directa a oxigenului), care, printr-o combinare rationala, pot determina imbunatatirea performantei sportive. Astfel, in timpul efortului anaerob, organismul acumuleaza un deficit de oxigen, care e lichidat la cateva secunde dupa incetarea efortului. In aceasta faza, se poate atinge cea mai mare intensitate posibila a efortului fizic, dar numai timp de 8-45 secunde, avantajand probele de viteza sau forta exploziva. In schimb, in probele de rezistenta, efortul aerob maxim este limitat prin cresterea consumului de oxigen, arderile energetice fiind asigurate pe baza resurselor anaerobe (Tabel 2).

Fig. 1. Volumul maxim de oxigen consumat in timpul efortului (curba de sus) si in timpul mersului obisnuit (curba de jos) la diferite altitudini.

Tabelul 2. Natura efortului fizic pe diferite distante de concurs.

Tehnicile speciale de antrenament trebuie sa tina cont de aceste premise energetice, pentru a permite dozarea volumului, intensitatii si duratei efortului, astfel incat lucrul mecanic efectuat sa se mentina in parametri functionali. Astfel, in cazul probelor sportive ce solicita eforturi aerobe, volumul efortului de antrenament se reduce cu 10-15%, prin lungirea duratei si sporirea numarului de pauze cu 50%. De asemenea, antrenamentul sportiv nu se va desfasura mai tarziu de orele 18-19, pentru a preveni cumularea efectelor hiperexcitabilitatii motorii si corticale, care pot agrava procesul de refacere fiziologica a sportivilor prin accentuarea insomniei. La inceput, se va efectua un antrenament usor, iar apoi, intensitatea efortului va creste constant pana se atinge nivelul normal anterior, dar intre succesivele exercitii repetitive se vor adopta intervale mai lungi de repaus.

Insa nivelul performantei sportive nu depinde numai de tipul energetic al efortului depus (aerob sau anaerob), ci si de intensitatea acestuia, exprimata prin cantitatea de lucru mecanic efectuata in unitatea de timp. Dupa cum se observa si in Figura 2, lucrul mecanic eliberat la diverse niveluri altitudinale depinde de volumul disponibil de oxigen, iar acesta, la randul sau impune limitele de intensitate ale efortului fizic. Astfel, oamenii neantrenati, dispunand de o capacitate mai redusa de efort aerob, sunt nevoiti sa se opreasca la treapta in care efortul are o intensitate de numai 225 W, pe cand maratonistii de performanta, aclimatizati la conditii hipoxice prin antrenamente la altitudine, dezvolta o putere energetica de 400 W, imbunatatind nivelul performantei sportive (Fig. 3).

In practica sportiva, intensitatea efortului fizic se gradeaza in functie de consumul de oxigen si durata sa in :

- maximala, in probele de rezistenta cu regim de viteza sau forta exploziva (rezistenta neuromusculara) (alergare pe 100 si 200 m, sarituri si aruncari) cu durate de 8-15 secunde. In aceste tipuri de eforturi predomina consumurile energetice anaerobe, care pot totaliza peste 1.000 ml oxigen;

- submaximala, in probele de rezistenta cardiovasculara (alergari pe distante de 400-10.000 m) cu durate de 40-60 secunde. Mecanismele energetice se succed in ritmuri alternante, ele devenind cu atat mai aerobe cu cat distanta ce trebuie parcursa este mai mare, iar consumul de oxigen depaseste 3.000 ml.

- moderata, in probele de rezistenta energetica (maraton, canotaj, inot), in care predomina procesele aerobe, cu durate mai mari de 60 minute si care ating consumuri de oxigen de cca 5.000 ml.

In mod teoretic, intensitatea optima a eforturilor fizice efectuate in timpul probelor sportive este cea care ridica consumul de oxigen la 70% din VO₂ max. al sportivului, specifica proceselor energetice predominant aerobe. De aceea, pentru a spori toleranta sportivilor la consumuri interne reduse de oxigen, si pentru a dezvolta calitati motrice intens aerobe, care favorizeaza probele energetice explozive, antrenorii sportivi apeleaza invariabil la solutia unica a aclimatizarii sportivilor la hipoxia cronica, prin efectuarea unor stagii de pregatire fizica la altitudine, cu durate de 2-3 saptamani inaintea tuturor competitiilor importante.

Efectele fiziologice ale hipoxiei de altitudine se transpun, pe plan social, prin tendinta de diminuare a dimensiunilor populationale, datorita scaderii ritmului fertilitatii naturale. In grupurile sociale raspandite in spatiul andin, casatoriile se fac la varste timpurii, iar varsta medie a primei sarcini este mult devansata, in scopul atenuarii efectelor negative ale hipoxiei de altitudine. De asemenea, pentru a-si mentine nealterat tiparul numeric al familiei, muntenii bogati (mestizo) isi trimit sotiile insarcinate in zonele de mica altitudine, in vederea asigurarii conditiilor optime de gestatie. Asemenea reactii culturale demonstreaza flexibilitatea comportamentului uman, care, in absenta unor parghii fiziologice actionate prin mecanisme voluntare, este fortat sa se supuna limitelor de dezvoltare impuse de solicitari specifice (in cazul de fata, hipoxia de altitudine), dar, totodata, sa adopte eficiente masuri de protectie individuala si colectiva.