Τόσο ερευνητικά όσο και εμπειρικά υπάρχει η αντίληψη ότι το ανθρώπινο έργο-απόδοση είναι ευάλωτο στις περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως η Θερμοκρασία και η Σχετική Υγρασία.
Ένα από τα φυσιολογικά προβλήματα που έχουν συνήθως να αντιμετωπίσουν οι δρομείς είναι το πώς θα αποβάλλουν από το σώμα την παραγόμενη θερμότητα από τη μυϊκή εργασία.
Το πρόβλημα αυτό εμφανίζεται κυρίως όταν η άσκηση πραγματοποιείται σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες. Διάφοροι λόγοι έχουν προταθεί από την παγκόσμια έρευνα για το πώς επηρεάζεται η αθλητική απόδοση σε τέτοιες συνθήκες και αφορούν τη μειωμένη αερόβια ικανότητα (VO2max) και την αύξηση των καρδιαγγειακών απαιτήσεων, καθώς απαιτούνται μεγαλύτερες ποσότητες αίματος προς τους εργαζόμενους μυς και αυξημένη αιματική ροή στο δέρμα για την αποβολή της θερμότητας.
Επίσης, πολύ σημαντικό ρόλο στη μειωμένη απόδοση παίζει και η κόπωση του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος που λειτουργεί ανασταλτικά στην αθλητική απόδοση.
Η αντίδραση του οργανισμού
Ανεξαρτήτως περιβαλλοντικών συνθηκών και φυσικής κατάστασης των δρομέων, η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος πρέπει να διατηρηθεί εντός στενών ορίων (35 42οC).
Κατά την ηρεμία το σώμα διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία ±1oC (~37)oC. Ο συνδυασμός παραγωγής θερμότητας από τους εργαζόμενους μυς και η μειωμένη απώλεια θερμότητας λόγω υψηλής ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και υγρασίας αυξάνουν κατακόρυφα τη θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος (ΘΠΣ).
Κατά τη διάρκεια της άσκησης η μετατροπή της χημικής ενέργειας (ΑΤΡ) σε μηχανική ενέργεια (δηλαδή σε κίνηση) είναι ιδιαίτερα αναποτελεσματική: περίπου το 70% του συνόλου της χημικής ενέργειας απελευθερώνεται κατά τη μυϊκή συστολή ως θερμότητα.
Η μεταβολική παραγωγή της θερμότητας μπορεί να ανέβει περίπου 15-20 φορές πάνω από αυτή της ηρεμίας. Η θερμοκρασία του ΘΠΣ που μετριέται στον οισοφάγο, στο ορθό ή στο τύμπανο του αυτιού αυξάνεται ένα βαθμό (από 37 σε 38οC), όταν η μυϊκή προσπάθεια αντιστοιχεί στο 50% της ατομικής μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου, ενώ αυξάνεται δύο βαθμούς (από 37 σε 39οC) όταν η προσπάθεια απαιτεί τη μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου.
Ένα μέρος της θερμότητας χρησιμεύει για να διατηρείται το σώμα σταθερά στους 37°C βαθμούς περίπου, ενώ η υπόλοιπη πρέπει να αποβληθεί και θεωρείται χαμένη ενέργεια.
Όταν ξεκινάμε να τρέχουμε…
Καθώς αρχίζει η άσκηση, η ροή του αίματος στους μυς αυξάνεται. Η καρδιά δεν στέλνει απλά περισσότερο αίμα στην περιφέρεια, αλλά διανέμει επιπλέον μεγαλύτερη ποσότητα αίματος στους μυς και το δέρμα συγκριτικά με τα μη απαραίτητα όργανα τη στιγμή εκείνη.
Το αίμα καθώς περνάει δίπλα στους εργαζόμενους μυς ζεσταίνεται και στη συνέχεια μεταφέρει τη θερμότητα αυτή στο υπόλοιπο σώμα και κυρίως στο δέρμα. Ως συνέπεια, υπάρχει συσσώρευση θερμότητας στην επιφάνεια του δέρματος.
Συσσώρευση θερμότητας στην επιφάνεια του δέρματος προκαλείται άμεσα και από το μυϊκό σύστημα που βρίσκεται σε επαφή με το δέρμα.
Κάτω από συνθήκες βασικού μεταβολισμού, ο ρυθμός παραγωγής ενέργειας είναι 1 θερμίδα/ώρα για κάθε κιλό σωματικού βάρους. Γίνεται κατανοητό ότι η ωριαία παραγωγή θερμότητας θα μπορούσε, τουλάχιστον θεωρητικά, να αυξάνει συνέχεια την εσωτερική θερμοκρασία του σώματος.
Αυτό στην πραγματικότητα δεν υφίσταται καθώς το σώμα διατηρεί μία σταθερή θερμοκρασία ρυθμίζοντας κάποιους από τους παράγοντες που αυξάνουν τη θερμοκρασία και τη δική του αποδοτικότητα σε ό,τι αφορά την ικανότητα αποβολής θερμότητας. Είναι δυνατόν, επίσης, σε μεγάλη σχετικά ένταση, καθώς η ανάγκη για αίμα είναι μεγάλη στους εργαζόμενους μυς, να μειωθεί και η αιματική ροή στο δέρμα με αποτέλεσμα μεγαλύτερη και γρηγορότερη αύξηση της θερμοκρασίας του πυρήνα.
Σε αυτή τη δυσμενή συνθήκη το σώμα συσσωρεύει θερμοκρασία μέχρι να φτάσει σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία συνήθως πάνω από 41,5οC, η οποία θεωρητικά είναι κομβική, και μπορεί να προκληθεί θερμοπληξία. Ευτυχώς, όμως, σε μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας δίνεται από το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα ασυναίσθητα η εντολή να υπάρξει μείωση στη λειτουργία των μυών με αποτέλεσμα να αποφευχθεί η θερμοπληξία.
Πώς αποβάλλεται η θερμότητα;
Η θερμορύθμιση γίνεται με τον ακόλουθο τρόπο: Οι θερμοϋποδοχείς, συνεχώς συγκρίνουν τη θερμοκρασία του οργανισμού με ένα σταθερό σημείο αναφοράς (37οC) και στέλνουν τις αντίστοιχες πληροφορίες στον υποθάλαμο για να υπάρξει ανάλογη αντίδραση από τους ιδρωτοποιούς αδένες και το αγγειοκινητικό κέντρο. Η θερμότητα αποβάλλεται από το σώμα με τους εξής τρόπους: αγωγιμότητα, ακτινοβολία και εξάτμιση.
Α. Θερμική αγωγιμότητα είναι η μεταφορά θερμότητας μεταξύ δύο υλικών που βρίσκονται σε διαφορετική θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα της αγωγιμότητας είναι και τα δύο υλικά να αποκτήσουν την ίδια θερμοκρασία. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμότητας μεταξύ τους τόσο μεγαλύτερη θα είναι η θερμική ροή. Όσο το σώμα έχει μεγαλύτερη θερμότητα από τον ατμοσφαιρικό αέρα τόσο η μεταφορά θερμότητας από το σώμα στην ατμόσφαιρα γίνεται εύκολα και αβίαστα. Η αποβολή θερμότητας σε θερμοκρασία δωματίου υπολογίζεται στο 12%. Παράλληλα η ταχύτητα του αέρα είναι πολύ σημαντική στη μεταφορά της θερμότητας προς την ατμόσφαιρα. Η θετική αυτή επίδραση υφίσταται μόνο σε μετωπικό άνεμο, και όχι σε άνεμο όμοιο με τη φορά του δρομέα, έστω κι αν υπάρχει η αίσθηση ότι ενισχύεται η προσπάθεια.
Μειωμένο ρεύμα αέρα είναι σύνηθες να υπάρχει ιδιαίτερα σε δρομείς που τρέχουν με χαμηλές απόλυτες ταχύτητες ή στις ανηφορικές διαδρομές (αγώνες βουνού), όπου η παραγωγή θερμότητας είναι μεγάλη και το ρεύμα του δροσερού αέρα είναι ανεπαίσθητο. Η αγωγή θερμότητας από το σώμα στο αντικείμενο με το οποίο έρχεται σε επαφή το σώμα, εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Το νερό έχει 25 φορές καλύτερο συντελεστή απόδοσης από τον αέρα (π.χ. βρεγμένοι σπόγγοι και κρύο ντουζ).
Β. Η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία βασίζεται στην αρχή ότι στο σώμα υπάρχουν μόρια τα οποία πάλλονται συνεχώς και επομένως αποβάλλεται θερμότητα με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από το θερμότερο στο ψυχρότερο. Το δέρμα απορροφά περίπου 97% της ακτινοβόλου θερμότητας όταν κάποιος γυμνάζεται στον ήλιο. Γι’ αυτό θα πρέπει να φορά ένα ελαφρύ ένδυμα ανοιχτού χρώματος. Τα σκούρα χρώματα απορροφούν θερμότητα μέσω της ακτινοβολίας και την εγκλωβίζουν στο σώμα. Γίνεται σαφές ότι η ακτινοβολία του ήλιου περιορίζεται σημαντικά όταν υπάρχουν σύννεφα στον ουρανό και εξαλείφεται σε απόλυτη συννεφιά.
Γ. Η εξάτμιση του ιδρώτα αποτελεί το σπουδαιότερο αμυντικό μηχανισμό ενάντια στη θερμική επιβάρυνση του οργανισμού και εξαρτάται από τη Σχετική Υγρασία του περιβάλλοντος. Σε κατάσταση ηρεμίας και σε κανονικές θερμοκρασίες περίπου το 25% της θερμότητας αποβάλλεται με την εξάτμιση. Αν ο αέρας είναι πλήρως κορεσμένος με νερό, τότε η σχετική υγρασία είναι 100% και καθόλου νερό δεν μπορεί να εξατμιστεί από το δέρμα.
Αν, όμως, ο κορεσμένος αέρας αναζωογονηθεί με ρεύματα δροσερού αέρα τότε η εξάτμιση του ιδρώτα γίνεται και πάλι αποτελεσματική. Η εξάτμιση λαμβάνει χώρα και στο αναπνευστικό σύστημα και συνεισφέρει επίσης στην απώλεια θερμοκρασίας. Η απώλεια θερμότητας μέσω του αναπνευστικού συστήματος αντιστοιχεί στο 15-20% της συνολικά παραγόμενης μεταβολικής θερμοκρασίας και είναι σχεδόν ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία και την υγρασία του ατμοσφαιρικού αέρα.
Το «ίδρωμα», λοιπόν, είναι σημαντικό όταν ο ιδρώτας εξατμίζεται. Αν απλά βγαίνει από το δέρμα δημιουργεί μια επικαλυπτική κρούστα που σε συνδυασμό με το αποβληθέν αλάτι εμποδίζει τη διαδικασία αναπνοής και μεταφοράς θερμότητας. Σε χαμηλές περιβαλλοντικές θερμοκρασίες, η αποβολή της σωματικής θερμοκρασίας γίνεται περισσότερο με το ρεύμα του αέρα και την ακτινοβολία. Σε υψηλές θερμοκρασίες πάνω από τη θερμοκρασία του δέρματος η αποβολή θερμότητας δεν μπορεί να γίνει με το ρεύμα του αέρα καθώς είναι πιο ζεστό από το δέρμα και η μόνη οδός απομάκρυνσης της συσσωρευμένης θερμότητας είναι με την εφίδρωση.
Η ροή της θερμότητας από τον πυρήνα του σώματος προς την ατμόσφαιρα διευκολύνεται με τη διαστολή των αγγείων του δέρματος, τη μείωση της θερμοκρασίας του δέρματος και την αποβολή της θερμότητας και του περιβάλλοντος.
Ο ιδρώτας μπορεί να απομακρύνει από 260 έως 600kcals θερμότητας για κάθε λίτρο που εξατμίζεται καθώς εξαρτάται πόσος από τον ιδρώτα εξατμίζεται ή απλά συσσωρεύεται στο δέρμα και στάζει.
Εδώ εμφανίζεται η σημασία της Σχετικής Υγρασίας (ΣΥ)στην ατμόσφαιρα. Καθώς, λοιπόν, η ΣΥ αυξάνεται, η ικανότητα απώλειας θερμοκρασίας μέσω του ιδρώτα περιορίζεται. Αυτό γιατί η ΣΥ είναι μια μέτρηση της ποσότητας του νερού στον αέρα. Αν η ποσότητα είναι μεγάλη (υψηλή ΣΥ) ο αέρας δεν έχει την ικανότητα να απορροφήσει επιπλέον νερό. Αποτέλεσμα είναι ο ιδρώτας να μην εξατμίζεται και απλά να στάζει από το σώμα χωρίς να μπορεί να προκαλέσει ψύξη του σώματος.
Τι λέει η επιστήμη
Τα ευρήματα της επιστημονικής βιβλιογραφίας είναι διφορούμενα. Ο ρυθμός του Μαραθώνιου λόγω της διάρκειας του αγωνίσματος και της έντασής του επηρεάζεται άμεσα από την θερμοκρασία και την Σχετική Υγρασία του περιβάλλοντος. Οι πιο γρήγορες επιδόσεις, συνήθως, επιτυγχάνονται σε δροσερό κυρίως περιβάλλον (περίπου 10°C). Καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει η απόδοση χειροτερεύει σε προβλεπόμενο και μετρήσιμο τρόπο, ανεξαρτήτως φύλου. Αν και γενικά υπάρχει η άποψη ότι σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και ΣΥ περιορίζεται η απόδοση στον Μαραθώνιο κυρίως στους αργούς δρομείς, ενώ σε χαμηλότερες θερμοκρασίες οι καλοί δρομείς αποδίδουν πολύ καλύτερα και σημειώνουν τα ρεκόρ τους, ευρήματα μιας πρόσφατης μελέτης (Ely et al 2008) αναφέρουν ότι περισσότερο επηρεάστηκαν οι νικητές των αγώνων και λιγότερο οι πιο αργοί δρομείς που τερμάτισαν από την 25η μέχρι και την 100η θέση. Αυτό πιθανόν οφείλεται στη μεγαλύτερη παραγωγή μεταβολικής θερμότητας στις υψηλές ταχύτητες. Αντίθετα, ο Zhao και οι συνεργάτες του (2013) δεν εντόπισαν διαφορά στην αερόβια ικανότητα (VO2max) και στην αναερόβια ικανότητα (wingate test) σε συνθήκες 33°C και ΣΥ 20% ή 80%.
Την ίδια στιγμή, μια μελέτη του 2012 από τους Maughan & Otani έδειξε ότι σε σχετικά ήπια άσκηση (70%VO2max) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 30,2°C και ΣΥ 24%, 40%, 60% και 80%, δεν παρουσιάστηκαν διαφορές στην ΘΠΣ, και στην καρδιακή συχνότητα, αλλά επηρεάστηκε σταδιακά η διάρκεια της άσκησης που προκάλεσε εξάντληση σε αυτές τις συνθήκες. Αυτές και άλλες πολλές μελέτες παρουσιάζουν δεδομένα χωρίς να υπάρχει πάντα κοινό σημείο αναφοράς και γενική συμφωνία. Παράλληλα, όπως αναφέρουν παλιότερες μελέτες η αυξημένη θερμοκρασία και υγρασία (27°C και 95% αντίστοιχα) είναι πιθανόν να μην προκαλούν σημαντικές επιπτώσεις στη θερμοκρασία του δέρματος και ΘΠΣ, συγκριτικά με ηπιότερες συνθήκες (23°C και 55% αντίστοιχα), παρουσιάζουν, ωστόσο, σημαντικές ψυχολογικές αντιδράσεις, όπως θερμικό στρες και θερμική δυσανεξία. Ο ψυχολογικός τομέας είναι άλλος ένας παράγοντας ο οποίος θα πρέπει να σταθμιστεί και να ληφθεί σοβαρά υπόψιν.
Πώς να τα αντιμετωπίσουμε
Γίνεται επομένως αντιληπτό ότι η αθλητική απόδοση είναι πολυπαραγοντική και μπορεί να επηρεαστεί από γενετικούς, προπονητικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Ο Μαραθώνιος είναι ένα από τα πιο απαιτητικά και δύσκολα δρομικά αγωνίσματα λόγω της διάρκειας του πρωτίστως, αλλά και των καιρικών συνθηκών κάτω από τις οποίες διεξάγεται. Αποδεικνύεται ότι η αυξημένη θερμοκρασία και δευτερευόντως η Σχετική Υγρασία είναι δυνατόν να επηρεάσουν τη θερμοκρασία του σώματος και/ή την απόδοση. Δεν υπάρχει ανώτερο και κατώτερο όριο σύμφωνα με τη βιβλιογραφία που να οριοθετεί τις ιδανικές και τις επιβλαβείς συνθήκες και θα χρειαστεί πολύ περισσότερη έρευνα ώστε να καταλήξουμε σε ασφαλή συμπεράσματα.
Το σίγουρο είναι ότι υπάρχουν σημαντικές ατομικές διαφορές που καθιστούν κάθε αθλητή ως μια ξεχωριστή οντότητα. Θεωρείται βέβαιο επίσης ότι οι παράγοντες επικινδυνότητας μπορούν να περιοριστούν ακολουθώντας κάποιες δοκιμασμένες τακτικές ενυδάτωσης και ανατροφοδότησης, προσαρμοσμένες στις ατομικές ιδιαιτερότητες και ανάγκες, όμως πολύ σημαντικές είναι και οι τακτικές εγκλιματισμού στις συνθήκες του επικείμενου αγώνα. Με λίγα λόγια, ένα καλά σχεδιασμένο πλάνο ενυδάτωσης και τροφοδοσίας, αλλά και προπονήσεις σε ώρες και σε συνθήκες όσο το δυνατόν όμοιες με αυτές του αγώνα είναι οι καλύτερες επιλογές για να μεγιστοποιήσετε την απόδοσή σας σε έναν αγώνα μεγάλης απόστασης, χωρίς να επηρεαστείτε σημαντικά από τις καιρικές συνθήκες.
Δημοσίευση στο Runner 112, του Βαγγέλη Ρουσόπουλου Καθηγητής Φυσικής Αγωγής, PhD Εργοφυσιολόγου, www.ergoscan.gr
