6.5. Работа и сила мышц. Утомление мышц
Механизм мышечного сокращения и расслабления заключается в перемещении нитей актина относительно нитей миозина. Нити актина двигаются как по туннелю, между миозиновыми фибриллами, за счет чего волокно укорачивается. Такое сокращение, сопровождающееся изменением длины, называют изотоническим. Тип сокращения, который осуществляется при неизменной длине, называют изометрическим. Энергию для перемещения нитей дает АТФ.
Сила сокращения мышц зависит от количества нейромоторных единиц, участвующих в этом сокращении, от частоты раздражения, до известного предела. Максимальное напряжение, которое может развить мышца, определяется числом образующих ее волокон: чем оно больше, тем больше сила мышц. Поэтому перистые мышцы, в которых велико число волокон, отличаются большой силой. Проявление силы зависит от особенностей прикрепления мышцы к костям. Мышцы с большей площадью опоры имеют большие возможности для проявления силы.
Мышца, сокращаясь, производит работу. Величина ее равна произведению массы груза на поднятую высоту. Отсюда следует, что максимальная работа, выполняемая при одиночном сокращении мышцы, зависит от ее силы (чем больше сила, тем больший груз может быть поднят) и степени укорочения мышцы.
В процессе естественной деятельности человека величина работы, выполняемой той или иной мышцей, в значительной степени зависит от способности ее длительно находиться в сокращенном состоянии, т. е. от степени выносливости мышц. Различают выносливость к статическим и динамическим усилиям. Выносливость к статическим усилиям определяется временем, в течение которого удерживается величина заданного усилия. Она различна для различных мышц. Наименьшей выносливостью характеризуется трехглавая мышца плеча (1 мин при усилии, равном 50 % от максимального), наибольшей — икроножная мышца (7 мин). Выносливость к динамической работе зависит как от величины поднимаемого груза, так и от темпа работы. Работа бывает наибольшей при какой-то средней величине груза и частоте движений. Выносливость к динамической и статической работе можно увеличивать путем тренировки. При длительной как динамической, так и статической работе наступает утомление мышц.
Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что важно для физического развития всего организма.
Глава 7. Возрастная анатомия и физиология системы крови
7.1. Общая характеристика крови
Кровь вместе с кроветворными и кроверазрушающими органами составляет целостную систему крови, которая включает костный мозг, селезенку, тимус, лимфатические узлы, миндалины и отдельные лимфоидные фолликулы слизистых оболочек дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путей. У взрослого человека общее количество крови составляет 5—8 % веса тела, что соответствует 5—6 л. Кровь имеет красный цвет и рН 7,35. Она является жидкой тканью и разновидностью соединительной ткани, находится в непрервывном движении, располагается в замкнутой системе кровеносных сосудов. Кровь вместе с лимфой и межтканевой жидкостью составляет внутреннюю среду организма, в которой протекает жизнедеятельность всех клеток и тканей. Особенностью крови является ее высокая способность к регенерации, которая происходит в специальных кроветворных органах и носит название кроветворения. Кровь выполняет следующие функции: транспортную, защитную, терморегуляторную. Транспортная функция заключается в переносе питательных веществ (глюкоза, аминокислоты, жиры и др.) к клеткам, а конечные продукты обмена веществ (аммиак, мочевину, мочевую кислоту и др.) — от них к органам выделения. Осуществляя перенос гормонов и других физиологически активных веществ, воздействующих на различные органы и ткани, она участвует в выполнении регуляторной функции. С функциями крови тесно связана регуляция постоянства температуры тела. Кровь переносит тепло от органов с интенсивным его образованием к органам с менее интенсивной теплопродукцией и к местам, где она охлаждается (поверхность кожи). Защитную функцию кровь выполняет благодаря способности лейкоцитов к фагоцитозу и наличию в ней иммунных тел, обезвреживающих микроорганизмы и их яды, разрушающих чужеродные белки. Доставляя кислород от легких к тканям, принося к легким углекислый газ, кровь осуществляет дыхательную функцию.
В кровеносных сосудах в состоянии покоя циркулирует не вся кровь. Около 40—50 % ее находится в кровяных депо (селезенке, печени, сосудах кожи и легких). Депонированная кровь в единице объема содержит больше форменных элементов по сравнению с кровью, циркулирующей в сосудах. Выход крови из депо в общий кровоток обусловливается многими факторами. Наиболее важным из них является дефицит кислорода в организме, возникающий под влиянием различных причин (мышечная деятельность, кровопотери, пониженное атмосферное давление и др.). Уменьшение количества крови более чем на 1/3 опасно для жизни. Потеря крови в небольших количествах (200—400 мл) для здоровых людей не только не представляет вреда, но даже стимулирует кроветворение.
Кровь состоит из форменных элементов (55—58 %) — эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов (рис. 15), и жидкой части — плазмы (42—45 %).
Рис. 15. Форменные элементы крови