Podle struktury pohybů patří plavání mezi cyklická cvičení. Pohybů se účastní velké svalové skupiny a charakter jejich práce je dynamický s rytmickým střídáním stahů a uvolnění. Při plavání a potápění je člověk vystaven vlivům vnějšího prostředí, které má jiné fyzikální vlastnosti než vzduch a vyvolává samo o sobě změny funkcí řady orgánů. Dalším činitelem, který mění např. rozdělení krve v těle, nasávací a vypuzovací činnost srdce, kapacitu plic, a to i ve vzdušném prostředí, je horizontální poloha těla.

Funkční charakteristika

Účinek tlaku vody na tělo se projeví především na stlačitelných, pružných tkáních, a to zvláště takových, které obsahují plyny nebo uzavírají prostory naplněné vzduchem. Stlačitelné plyny mění objem nepřímo úměrně tlaku na ně působícímu. K snížení vitální kapacity plic o 2-3% přispívá i přesun krve do hrudníku. 300-500ml krve vytlačené tlakem vody z žil povrchových oblastí těla se přesune do centrálních oblastí krevního řečiště, zvláště hrudní dutiny. Při plavání je ztížen především vdech, výdech poze tehdy, je-li prováděn pod vodou. Nejméně je nesnadněno dýchání při plavání naznak. S vyjímkou plavání naznak bývá dýchání mělké a s neúplným výdechem.
Plavání na tratích 50, 100 a 400m vede nejen k vysoké spotřebě kyslíku, ale i ke vzniku kyslíkového dluhu. S růstem maximální minutové spotřeby kyslíku rostou výkony a zlepšují se podmínky pro stropové plavecké výkony. Například při zvýšení maximální minutové spotřeby kyslíku o 1l/min se zkracuje čas plavání na 50m o 2.29s, na 100m o 3.73s a na 400m o 30.7s. Zvýšeným úsilím dýchacích svalů během tréninku se rozvíjí dýchací systém a jeho funkce. Vitální kapacita plic trénovaných plavců převyšuje náležitou hodnotu o 6-13%, u profesionálních potápěček dokonce o 25%. U našich plavců ve věku 13, 14, 15 let dosahuje vitální kapacita 98, 114 a 118% náležité hodnoty (absolutní hodnoty 3260, 4230, 4780 ml), u 19letých 128-136% (absolutní hodnoty 5800, 5820 ml). U českých vrcholových plavců činí vitální kapacita 5890 ml vzduchu, t.j. 137% náležité hodnoty.
Po tří- až čtyřletém tréninku, zvláště je-li zahájen již v raném věku, se projeví aktivní rozvoj dýchacích funkcí souběžným růstem vitální kapacity a ventilace plic. Maximálních hodnot (VC 4630 ml, V 109l/min) dosáhnou plavci mezi 16.-17. Rokem, a to s tří- až pětiletým předstihem před neplavci.
Hodnoty maximální minutové spotřeby kyslíku, zjištěné při stupňované zátěži, se pohybují u plavců ve věku 13-14let mezi 1.9-2.8l O2/min.).; u 19letých činí 3.9 a u vrcholových plavců 4.4l O2/min.
Pohlavní rozdíly v úrovni maximální minutové spotřeby kyslíku se začínají objevovat od 13. Roku. Na konci puberty jsou hodnoty děvčat až o 33% vyšší než u chlapců a řada 14letých plavkyň dosahuje maximálních hodnot aerobní kapacity.

Horizontální poloha, ponoření do vody a potápění mění samy o sobě činnost srdce a krevního oběhu. Označíme-li za 100% hodnoty na vzduchu ve stoji, vyvolá leh vzestup systolického objemu srdce na 139%, nevelké zvýšení tepové frekvence (102%) a diastolického krevního tlaku (108%) a pokles systolického krevního tlaku na 93% a minutové spotřeby kyslíku na 90%.
Ponoření do vody o teplotě 18-30° C vyvolá většinou pokles tepové frekvence, jehož velikost je závislá na její výchozí hodnotě: tepová frekvence klesá u osob s výchozí hodnotou 70-79 tepů/min, resp. 80-89 tepů/min, resp. 90-99 tepů/min o 5, resp. 11, resp. 14 tepů/min. po ponoření do vody o teplotě 35-37° C či 15° C tepová frekvence naopak stoupá, což je doprovázeno v teplé vodě vazodilatací a v chladné vodě vazokonstrikcí a hyperventilací.
Potápění se zadrženým dechem (inspirační apnoe) vyvolá za 30 až 40 s pokles tepové frekvence na 50-60 tepů/min, a to i u osob, u nichž byla zvýšena na 80-140 tepů/min. Inspirační apnoe provedená na hladině vody vyvolává ve srovnání s apnoí ve vodě asi o 20% nižší pokles tepové frekvence, který rovněž není ovlivněn výchozí hodnotou tepu. Po skončeném potápění a apnoi se tep nejprve rychle a pak pomalu vrací k výchozí hodnotě.
Úroveň a charakter nároků plavecké zátěže na přísun kyslíku se projevuje na velikosti vzestupu činnosti srdce a oběhového systému.U 12-14 letých a dospělých plavců stoupá tepová frekvence před startem a dosahuje zejména v posledních 10 vteřinách hodnot 105-150 tepů/min. po proplavání 100- a 200 metrové trati se tepová frekvence zvyšuje u dospělých na 170-200 tepů/min a u mládeže na 178-186 tepů/min.
Při plavání pod vodou s úkolem podplavat se zadrženým dechem co nejdelší úsek se tepová frekvence nejprve zvýší na 140 tepů/min, a pak následuje pokles o 40-350 tepů/min až do konce plavání. S obnovou dýchání tepová frekvence nejprve stoupá na maximální hodnotu dosaženou během plavání pod vodou, a teprve pak se vrací k výchozí hodnotě. Tepová frekvence u 18-25 letých plavců během intervalového plavání 25- nebo 50metrových úseků rychlostí 1.8m/s, resp. 1.45m/s dosahuje hodnot 150-160 tepů/min. tento popracovní vzestup tepové frekvence se vysvětluje jako důsledek anaerobního krytí energie při plavání a popracovní úhrady kyslíkového dluhu.
Obdobná je dynamika změn tepové frekvence při plavání na 50-ti metrových úsecích s tím rozdílem, že se tepová frekvence ustaluje na vyšší hodnotě 170 tepů/min a po doplavání ihned klesá. Úroveň, na které se tepová frekvence při zátěži ustálí, se individuálně liší a obráží stupeň trénovanosti. U dobře trénovaných nepřevyšuje strop tepové frekvence 188 tepů/min. Mezi vzestupem tepové frekvence (měřené během 15s po doplavání) a rychlostí plavání způsobem prsa, kraul je přímá závislost. Při rostoucí trénovanosti je nižší jak zvýšení tepové frekvence, tak i tepové frekvence v klidu.

Termoregulace

Je asi 25-krát vyšší než vzduchu a proto ztráty tepla kůží jsou až 30-krát vyšší než na vzduchu. Rozmezí teplot vody, které člověk snese je mnohem menší než je tomu u vzduchu. Rozdíl mezi teplotou kůže a vody je při plavání asi 1° C a při stání ve vodě jen 2° C, zvyšuje se průtok krve kůží a proto ztráty tepla v chladné vodě vzrůstají. Neutrální teplota vody pro člověka v klidu bez ochranného oděvu je 33-35° C. přitom se udrží teplota jádra na 37° C.
Plavání zvyšuje tělesnou teplotu, je-li teplata vody větší než 24° C. V přírodě bývá teplota vody okolo 20° C, to znamená, že i když se produkuje teplo pohybem, ztráty jsou většinou vyšší a nastupuje riziko podchlazení. Rychlost ochlazování je do jisté míry ovlivněna isolačními vlastnostmi slupky těla: obézní jedinci ztrácejí teplo pomaleji. Nejmenší izolační schopnosti mají děti pro svůj relativně velký povrch těla a malou vrstvu tuku.
Při delším pobytu v chladnější vodě se objevuje třes, pokles jádrové teploty pod 35,5° C vede k vývoji hypotermie. Těžká hypotermie může vést až k poruchám srdeční činnosti, které mohoukončit smrtí. Časným varovným příkazem hypotermie je desorientace a nepřiměřená euforie.
Prevencí podchlazení je dobrý zdravotní stav, přiměřená tuková vrstva a odolnost projevující se snášením chladu. Protože plavání ve vodě chladnější než 24° C urychluje ochlazování těla, doporučuje se pro výcvik neplavců, dětí a pro rekreační plavání s nízkou intenzitou teplota vody 28-29° C. Voda v bazénech pro rehabilitačbí cvičení má být 30° C a vyšší. Náhlé ponoření do studené vody vyvolá prudké zvýšení hladiny katecholaminů, vzedtup TK, fH a ventilace. Tento vzestup TK systolického může být rizikem u starších osob nebo u hypertoniků při ochlazování po použití sauny.
Mnoho utonutí se přihodí příliš rychle, než aby mohlo být způsobeno podchlazením. Pokud lze vyloučit úraz, mohou být mnohá utonutí vysvětlena reflexně vzniklou poruchou srdeční činnosti při náhlém ponoření do studené vody. Podrážděním n. vagus při vniknutí do studené vody do nosu a faryngu se zpomaluje srdeční činnost, vzniklá porucha srdeční činnosti může vést až k zástavě. Podráždění je vyvoláno z nervových zakončení v obličeji a v nosní sliznici nebo z periferní vazokonstrikce. Dýchání je v tomto stavu po několik prvních desítek sekund porušeno do té míry, že mnoho lidí není schopno dýchání vědomě kontrolovat. Tento tzv. diving reflex postihuje vnímavější osoby, ale i zkušený plavec může takto utonout, je-li při náhlém ponoření rozdíl mezi teplotou těla a vody příliš velký. Prevencí této příhody je postupné ochlazování.