11. Работа мышц

Органические соединения как источник энергии для работы мышц. Любое мышечное сокращение связано с расходованием энергии организмом. Она затрачивается на работу мышц. Различные движения, совершаемые нами, - перемещение тела в пространстве, удержание его в определенном положении, трудовая деятельность - все это обусловлено работой мышц. Каков источник энергии, расходуемой на нее?

Каждое мышечное волокно совершает работу. При этом затрачиваются некоторые органические соединения, главным образом углеводы. Происходит их химический распад. Процессы распада в работающей мышце очень сложны. В определенных звеньях этих процессов принимает участие кислород: наряду с распадом в мышце происходит окисление органических соединений.

При распаде и окислении органических соединений в мышечных волокнах освобождается энергия, которая расходуется на работу мышц.

В результате этих процессов в мышцах образуются углекислый газ и вода. Протекающая через мышцы кровь постоянно снабжает их органическими соединениями и кислородом, а также уносит из них углекислый газ и другие продукты распада.

Утомление мышц. Если мышцы совершают работу долго и без отдыха, то они постепенно теряют работоспособность: в них развивается утомление. Чтобы познакомиться с этим явлением, рассмотрим пример.

Человек, стоящий неподвижно, держит в разведенных в стороны руках гантели. Как он ни старается сохранить горизонтальное положение рук, они начинают постепенно опускаться и через некоторое время бессильно повисают. Непрерывно напряженные сгибатели и разгибатели рук быстро утомляются. Пройдет некоторое время - и работоспособность мышц восстановится. После отдыха человек вновь сможет удерживать в течение некоторого времени гантели на прежнем уровне.

Гораздо позднее наступает утомление, когда человек выполняет с теми же гантелями физические упражнения. Тогда происходят попеременные ритмические сокращения и расслабления то сгибателей, то разгибателей рук. В промежутках между сокращениями мышцы успевают частично восстановить свою работоспособность. Поэтому человек может делать упражнения с гантелями гораздо дольше, чем удерживать их неподвижно в напряженных руках.

Проделав несложные опыты, легко выяснить, какие условия необходимы для того, чтобы утомление мышц при работе наступало возможно позднее. Для этих опытов используется специальный прибор (рис. 50). Человек вдевает указательный палец в петлю. Она соединена со шнуром, переброшенным через подвижной блок, на котором укреплена стрелка. При поворотах блока она перемещается по шкале прибора. К шнуру привязывают груз в 1 кг. Затем проводят первый опыт. По стуку метронома человек сгибает и разгибает указательный палец, поднимая и опуская груз 60 раз в 1 мин. Момент начала опыта отмечают по часам. Стрелка прибора, движущаяся по шкале, позволяет наблюдать, как действуют мышцы пальца в течение опыта. Вначале движения пальца энергичны и стрелка пробегает через всю шкалу, но вскоре ее размах начинает постепенно уменьшаться, а через некоторое время она останавливается неподвижно на нулевой точке. Время полного утомления мышц также отмечают по часам. Затем в опыте делают перерыв минут на 10 - 15, чтобы работоспособность мышц пальца восстановилась. Тогда опыт повторяют. Но теперь ритм сгибаний и разгибаний пальца убыстряют до 90 раз в 1 мин. В этом, втором опыте утомление наступает гораздо скорее, чем в первом.

Рис. 50

Значит, чем быстрее ритм сокращений мышц, тем скорее в них развивается утомление.

Перед началом третьего опыта мышцам пальца опять дают отдохнуть. Затем груз удваивают. Теперь человек поднимает и опускает 2 кг 60 раз в 1 мин. Оказывается, что мышцы пальца теряют работоспособность гораздо быстрее, чем тогда, когда они поднимали и опускали в том же ритме 1 кг.

Итак, чем больше нагрузка, тем скорее в мышцах развивается утомление.

Утомление мышц и влияние на их деятельность ритма сокращений и величины нагрузки изучал русский физиолог И. М. Сеченов. Он выяснил, что при выполнении физической работы очень важно подобрать средние ритм и нагрузку так, чтобы производительность была высокой, а утомление наступало как можно позже. Таким образом было заложено начало новой науки - физиологии труда.

■ Утомление мышц.

? 1. Что является источником энергии при работе мышц? 2. Что происходит с органическими соединениями в работающей мышце? 3. Каким опытом можно установить значение ритма и нагрузки в работе мышц? 4. Какой ученый заложил основы физиологии труда?

▲ Положите руку на стол ладонью вниз и, не отрывая остальных пальцев от его поверхности, ударяйте по столу средним пальцем в ритме стука стенных или настольных часов. Проследите по часам, сколько времени пройдет между началом опыта и моментом полной потери работоспособности мышцами пальца. Запишите это время.

Через 15 мин повторите тот же опыт, ускорив ритм вдвое (2 удара пальцем на 1 удар часов). Запишите, сколько времени пройдет между началом опыта и полным утомлением мышц пальца. Сделайте вывод из опыта.