Vahur Ööpik: kuidas mõjutab palavus sportlaste saavutusvõimet?

1908. aasta Londoni olümpiamängudel tühistati Dorando Pietri jooks talle viimastel meetritel osutatud abi kasutamise tõttu. Foto: Wikimedia Commons

Sportlaste töövõime langeb peamiselt kahe teguri tõttu: kehatemperatuuri ulatuslik tõus ja keha veevarude vähenemine, kirjutab sporditeadlane Vahur Ööpik Sirbis.

Spordimaailmas üldtuntud foto 1908. aasta Londoni olümpiamängudelt kujutab itaallast Dorando Pietrit kohtuniku käsivarrele toetudes vaaruval sammul maratonijooksu finišijoont ületamas. Enne seda oli ta staadioniraja lõpumeetritel tasakaalu kaotanud ja kukkunud viis korda ning suutnud iga kord tõusta vaid kohtunike toel. Pietri sai küll jooksu esimese lõpetajana pealtvaatajate tormilise poolehoiu osaliseks, kuid olümpiavõitja au kuulus teisena kohalejõudnud ameeriklasele Johnny Hayesile. Pietri jooks tühistati talle viimastel meertitel osutatud abi kasutamise tõttu.

Paljudele eesti spordihuvilistele on küllap sama tuttav foto meie enda legendaarsest jooksumehest Hubert Pärnakivist võistlemas 10 000 m jooksus USA ja NSV Liidu maavõistlusel Philadelphias 1959. aastal. Sellelt ülesvõttelt on selgesti näha, millist erakordset pingutust nõudis Pärnakivilt üksnes staadionirajal püsti püsimine, rääkimata jooksmisest. Erinevalt Pietrist lõpetas Pärnakivi oma jooksu siiski kõrvalise abita ja saavutas teise koha. Hiljem jooksu meenutada püüdes tundus talle, et viimased kaks ringi oli ta läbinud teadvusetult.

Miks sattusid Dorando Pietri ja Hubert Pärnakivi võistlustel olukorda, kus nad hoolimata imetlusväärsest tahtejõust ei suutnud saavutada oma treenituse tasemele vastavat sportlikku tulemust ja kust nad tegelikult vaid üle noatera pääsesid ilma raske tervisekahjustuseta? Vastus on, et neil tuli võistelda nendele harjumatult palava ilmaga. Londoni olümpiamaratoni toimumise päeval oli õhutemperatuur 26 °C ning väga tõenäoliselt oli sellele piirkonnale omaselt kõrge ka suhtelise õhuniiskuse tase. Philadelphia staadionil valitses teadaolevalt veelgi suurem kuumus (37 °C) koos suure suhtelise õhuniiskusega. Võrdluseks olgu öeldud, et nii laboratoorsete uuringute andmed kui ka rahvusvaheliste võistluste tulemuste analüüs näitavad, et vastupidavusalade sportlaste sooritusvõime on kõige parem õhutemperatuuri 10–12 °C juures.

Kaks peamist asjaolu, mille tõttu vastupidavuslik töövõime kõrge temperatuuri mõjuväljas võrreldes normaalsete keskkonnatingimustega langeb, on kehatemperatuuri ulatuslik tõus ehk hüpertermia ja keha veevarude vähenemine ehk dehüdratsioon.

Hüpertermia

Stabiilne kehatemperatuur on inimese organismi häireteta talitluse ja normaalse kehalise töövõime eelduseks. Kehalisel tööl võrreldes puhkeseisundiga suureneb töötavate lihaste energiakäive, kuid lihased kasutavad neis vabanevast energiast otseselt töö sooritamiseks vaid ligikaudu 25%, mistõttu suurem osa sellest hajub organismis soojusena. Normaalse õhutemperatuuri korral suudab kesknärvisüsteemi, täpsemalt hüpotalamuse kontrollile allutatud füsioloogiline soojusregulatsiooni süsteem valdava osa töötavate lihaste tekitatud soojusest kehast väliskeskkonda juhtida. Võrreldes puhkeseisundiga kehatemperatuur mõnevõrra küll tõuseb, kuid selle tõusu ulatus jääb tavaliselt piiridesse, mis veel töövõimet ei kahjusta.

Füsioloogiline soojusregulatsiooni süsteem toimib seda tõhusamalt, mida suurem on erinevus nahapinna ja õhutemperatuuride vahel. Normaalse õhutemperatuuri (ca 20 °C) korral on inimese keskmine nahatemperatuur puhkeolekus 32–33 °C ja erinevus ülalmainitud temperatuuride vahel seega 12–13 °C. Kõrge õhutemperatuuri mõjuväljas kõnealune erinevus aga väheneb ja liigsest soojusest vabanemine raskeneb. Kõige enam pärsib soojuse juhtimist kehast väliskeskkonda aga õhutemperatuuri tõus nahatemperatuurist kõrgemale. Seetõttu kujuneb kehalisel tööl kõrge temperatuuriga keskkonnas kergesti olukord, kus lihastes tekkiv soojushulk on märgatavalt suurem kui soojushulk, millest keha suudab samal ajal vabaneda. Tagajärjeks on kehatemperatuuri suhteliselt kiire ja ulatuslik tõus, mis kiirendab väsimuse tekkimist, süvenemist ja kehalise töövõime langust.

Selles, et hüpertermia on üks peamisi tegureid, mis vähendab sportlaste sooritusvõimet palavas kliimas, ei ole kahtlust. Hüpertermia negatiivne mõju on seejuures kõige selgemini nähtav vastupidavusaladel. Ometi ei ole seniajani kuigi täpselt teada, kuidas hüpertermia vastupidavuslikku töövõimet kahjustab ehk siis milline on hüpertermia toimemehhanism. Tõenäoliselt on neid toimemehhanisme rohkem kui üks ja need on seotud muutustega kesknärvisüsteemi ning südame ja vereringe talitluses, aga ka skeletilihaste energiavarustuses.

Pikka aega domineeris kriitilise süvatemperatuuri kontseptsioon, mille kohaselt ajukoore neuronites, mis kontrollivad skeletilihaste talitlust, tekib tugev pidurdusseisund, kui keha süvatemperatuur tõuseb teatud kriitilise tasemeni, kust alates edasine tõus muutuks eluohtlikuks. Pidurdus kesknärvisüsteemis vähendab sealt lähtuvat stiimulit skeletilihastele, nende aktiivsus langeb, selle tulemusena väheneb soojuse teke ning see aitab vältida organismi ülekuumenemist ohtlikul määral. Subjektiivselt tajub inimene samal ajal sügava kurnatusseisundi saabumist. Niisugune arusaam põhineb tähelepanekul, et enamik inimesi on võimetud tööd jätkama, kui nende keha süvatemperatuur on tõusnud ligikaudu 40 °C tasemele. Viimast käsitletaksegi kõnealuses kontekstis kriitilise süvatemperatuurina.

Viimastel aastatel on keha süvatemperatuuri ulatuslik tõus kui peamine vastupidavuslikku töövõimet piirav tegur kõrge õhutemperatuuri mõjuväljas siiski tõsise kahtluse alla seatud. Peamiselt USA füsioloogide kaitstud uudne seisukoht on, et primaarse tähtsusega asjaolu on hoopis naha kuumenemine, mitte aga keha süvatemperatuuri tõus. Nad viitavad esiteks asjaolule, et ükski varasematest uuringutest, mille tulemuste põhjal omal ajal kinnistus kriitilise süvatemperatuuri kontseptsioon, ei ole näidanud, et kurnatusseisundi saabumine vastupidavustööl palavas keskkonnas seostuks üheselt kõrge süvatemperatuuriga. Tegelikult registreeriti neis uuringuis alati ka ulatuslik nahatemperatuuri tõus, kuid sellele lihtsalt ei pööratud tähelepanu. Teiseks, kriitilise süvatemperatuuri kontseptsioon toetub eranditult laboratoorsete eksperimentide tulemustele, kuid võistlustingimustes on pikamaajooksjatel vahetult pärast finišit keha süvatemperatuuriks sageli mõõdetud enam kui 41 °C, ilma et neil oleks täheldatud kurnatuse tundemärke. Olulisimaid erinevusi laboratoorsete ja looduslike tingimuste vahel on see, et looduses on õhu liikumine, mis mõjub nahapinnale jahutavalt, ka suhteliselt tuulevaikse ilmaga palju suurem kui laboriseinte vahel. Kolmandaks, mõne uuringu andmetel ilmneb vastupidavusliku töövõime oluline langus üksnes kõrge nahatemperatuuri (36 °C ja enam) tõttu hoolimata sellest, et keha süvatemperatuur jääb samal ajal kaugele alla kriitilise taseme.

Kuumas kliimas treenides või võisteldes tõuseb sportlase nahatemperatuur märksa rohkem kui samasuguse kehalise koormuse puhul mõõduka temperatuuriga keskkonnas. Kõrgenenud nahatemperatuuriga kaasneb veresoonte laienemine nahas ja naha verevarustuse märgatav suurenemine, mis soodustab liigsest soojusest vabanemist. Samal ajal aeglustavad need muutused vere venoosset tagasivoolu südamesse, mille tulemusena vähenevad südame löögi- ja minutimaht ning langeb keskmine arteriaalne vererõhk ning tõuseb südame löögisagedus. Südame löögisageduse tõus on kompensatoorne reaktsioon, mis aitab ära hoida muidu veelgi ulatuslikumat minutimahu (ühes minutis südame poolt suurde vereringesse pumbatava vere mahu) ja keskmise arteriaalse rõhu langust. Seega viib nahatemperatuuri tõus naha verevarustuse suurenemise ja samaaegse südame minutimahu vähenemise tõttu töötavate skeletilihaste verevarustuse halvenemisele, millel on juba otsene halb mõju vastupidavuslikule töövõimele.

Peale südame ja vereringe talitluse mõjutab hüpertermia töötavates lihastes ka energeetilisi protsesse. Vastupidavustööl kuumas kliimas lagundatakse lihastes nende peamist energeetilist varuainet glükogeeni kiiremini kui samasuguse pingutuse korral normaalsetes keskkonnatingimustes. Selle tulemusena ilmneb kuumas kliimas märksa ulatuslikum laktaadi taseme tõus nii lihastes kui ka veres. Niisugused kõrgest välistemperatuurist tingitud muutused lihaste energiavarustuses võivad samuti vähendada vastupidavuslikku sooritusvõimet.

Dehüdratsioon

Teine keskse tähtsusega tegur, mis kahjustab töövõimet kuumas keskkonnas, on dehüdratsioon. Kehalisel tööl suureneb vee väljutamine organismist seoses higierituse intensiivistumisega. Higi aurustumisega nahapinnalt kaasneb suur soojuskadu ja see on kõige tõhusam mehhanism, mis väldib hüpertermia kiiret tekkimist tööolukorras. Higieritus vastupidavustööl võib küllaltki märkimisväärne olla ka normaalse temperatuuriga keskkonnas, kuid kõrge õhutemperatuuri korral on see palju suurem. Tingimustes, kus õhutemperatuur ületab nahatemperatuuri, on higi aurustumine inimorganismile mitte üksnes kõige tõhusam, vaid ka ainus liigsest soojusest vabanemise viis. Kui aga higiga kaotatud vee kogust joomisega tasakaalustada ei õnnestu, hakkab kehas järk-järgult süvenema veevaegus. Võistlusolukorras kõrge temperatuuriga keskkonnas, kus treenitud sportlase higieritus võib ületada kolm liitrit tunnis, on dehüdratsiooni ärahoidmine sageli võimatu. Põhjus seisneb selles, et organismi vedeliku omastamise võime, mis puhkeolekus on ligikaudu 0,9 liitrit tunnis, on intensiivsel kehalisel tööl veelgi väiksem. Dehüdratsiooniga kaasneb vereplasma (ja vere) mahu vähenemine, mis suurendab koormust südamele ning vähendab südame ning vereringe vahendusel töötavatesse lihastesse toimetatava hapniku hulka. Samuti pärsib plasma mahu langus naha verevarustust ja higieritust, mis raskendab liigsest soojusest vabanemist. Seega dehüdratsioon võimendab hüpertermia negatiivset mõju vastupidavuslikule töövõimele ja ühtlasi kiirendab kehatemperatuuri jätkuvat tõusu.

Keskkonnategur, mis peale kõrge õhutemperatuuri soodustab hüpertermia ja dehüdratsiooni tekkimist, on suur suhteline õhuniiskus. Liigse soojuse viib kehast kaasa üksnes nahalt aurustuv higi, kuid maha tilkuval või riietesse imbuval higil keha soojusregulatsiooni seisukohast tähtsust ei ole. Mida kõrgem on suhteline õhuniiskus, seda enam on takistatud higi aurustumine nahapinnalt ja seda väiksem on higistamisega kaasnev soojuskadu. Seetõttu võib intensiivsel vastupidavustööl kuumas ja niiskes kliimas tekkida otsekui surnud ring: kehatemperatuuri tõus stimuleerib higieritust, kõrge õhuniiskuse tõttu on selle jahutav toime aga kasin, mistõttu kehatemperatuuri tõus jätkub ja see suurendab higieritust veelgi enam.

Tagajärjed

Sooritusvõime langus ei ole sportlasele ainus palavast ilmast ja suurest suhtelisest õhuniiskusest tulenev mure. Niisugustes oludes võistlemisel, võrreldes malbemate keskkonnatingimustega, suureneb märgatavalt tõsise tervisekahjustuse oht – kuumarabandus. Kuumarabanduste esinemissagedus vastupidavusalade võistlustel varieerub suurtes piirides ühest juhtumist 10 000 osaleja kohta kuni 1–2 juhtumini 1000 osavõtja kohta. Kuumarabandus tekib keha soojusregulatsiooni süsteemi talitluse tugeva häire korral, mille tagajärjel keha süvatemperatuur tõuseb niivõrd kõrgele, et kesknärvisüsteem lakkab normaalselt toimimast ja tõsiseid kahjustusi võivad saada ka siseelundid. Inimene võib kaotada ruumilise orientatsiooni, võivad tekkida teadvuse- ja tasakaaluhäired, peapööritus, peavalu, iiveldus, südamekloppimine ja hingeldus, lihaste nõrkus või krambid. Higieritus võib täielikult lakata, mistõttu nahk võib olla kuiv ja väga kuum. Kuumarabanduse saanud inimene võib adekvaatse abi hilinemisel kaotada mitte üksnes teadvuse, vaid ka elu.

Kuumas kliimas toimuvatel võistlustel on teatud eelis sportlastel, kes alaliselt elavad samasugustes tingimustes, kuid nende mõõdukamast kliimavööndist pärit kolleegidel on võimalus oma sooritusvõimet parandada aklimatiseerumise teel. Millistel füsioloogilistel muutustel aklimatiseerumine põhineb ja kuidas kõige tulemuslikumalt aklimatiseeruda, on juba omaette kirjutise teema. Siinkohal võib lühidalt tõdeda, et sportlase organismis on südame ja vereringe talitluse osas olulisi kohanemisreaktsioone märgata juba 4–7päevase kõrge temperatuuri mõjuväljas treenimise tulemusena, kuid muutused higinäärmete talitluses ja higi koostises ilmnevad alles ligikaudu 14 päevaga. Vastupidavuslik töövõime paraneb aklimatiseerumisel samuti juba 4–7 päevaga, kuid 14päevase või pikema aklimatiseerumisprogrammi tulemuslik mõju on enamasti suurem. Piirilisteks vastupidavuslikeks pingutusteks kuumas kliimas saab vajaduse korral täiesti edukalt valmistuda ka keset külma talve, luues selleks kliimalaboris vajalikud tingimused. Vastavad uuringud kinnitavad nii füsioloogilise soojusregulatsiooni süsteemi efektiivsuse kui ka vastupidavusliku töövõime paranemist juba kümnepäevase aklimatiseerumisprogrammi läbimise tulemusena.