Содержание материала

Мышечная деятельность может вызывать в организме значительные изменения, в крайних случаях даже приводить к смерти, а может весьма слабо влиять на протекающие в нем процессы. Это зависит от интенсивности и длительности мышечной работы. Чем более интенсивна и длительна мышечная нагрузка, чем, соответственно, большие изменения она вызывает в организме.

Если нагрузка предельно интенсивна или длительна, то все структуры организма начинают работать на обеспечение такого высокого уровня жизнедеятельности. В этих условиях не остается ни одной системы, ни одного органа, которые были бы индифферентны по отношению к физической нагрузке. Одни системы увеличивают свою деятельность, обеспечивая мышечное сокращение, а другие – затормаживают, освобождая резервы организма.

Даже малоинтенсивная мышечная работа никогда не является работой только одних мышц, это деятельность всего организма.

Физиологические системы, увеличивающие свою деятельность во время мышечной работы и помогающие ее осуществлению, называют системами обеспечения мышечной деятельности. К ним относятся:

Нервная система. Она посылает исполнительные команды к мышцам и внутренним органам, получает и анализирует информацию от них и от окружающей обстановки, обеспечивает согласованное взаимодействие мышц с другими органами. На деятельность нервной системы оказывает влияние система желез внутренней секреции (строго говоря, в физиологии нервную систему не относят к системам обеспечения мышечной деятельности, а считают системой управления мышечной деятельностью, но в данном случае главное – знать, что нервная система принимает непосредственное участие в мышечной работе).

Система крови, которая осуществляет перенос кислорода, гормонов и химических веществ, необходимых для обеспечения сокращающихся мышц энергией, а также вывод продуктов повышенной жизнедеятельности мышечных клеток.

Система сосудов, с помощью которой организм регулирует приток крови к работающим мышцам. Сосуды работающих мышц, а также органов, обеспечивающих мышечное сокращение, расширяются, поэтому к ним поступает больше крови. Сосуды неработающих мышц и неработающих органов сужаются, и к ним поступает существенно меньше крови. Эти изменения происходят под управляющим влиянием нервной системы и системы желез внутренней секреции. На сужение и расширение сосудов влияют также продукты обмена, образующиеся в результате мышечного сокращения.

Система сердца, которая увеличивает скорость тока крови по сосудам. Благодаря этому кровь успевает доставить работающим мышцам больше кислорода и питательных веществ в единицу времени. Изменения в деятельности сердца регулируются нервной системой, собственными механизмами и гормонами желез внутренней секреции (системы сердца и сосудов настолько связаны между собой, что их часто объединяют в одну – сердечно-сосудистую систему).

Система дыхания, которая обеспечивает большее насыщение крови кислородом в единицу времени. Деятельность системы дыхания регулируется нервной системой, собственными механизмами и системой желез внутренней секреции.

Система желез внутренней секреции, которые обеспечивают гормональную поддержку выполняемой работы. Работа желез внутренней секреции регулируется собственными механизмами и нервной системой. Гормоны – это высокоактивные биологические вещества. Без большинства из них организм человека и млекопитающего не может существовать более нескольких часов, после чего наступает смерть. Высокое содержание определенных гормонов в крови позволяет увеличить работоспособность организма в несколько раз.

Система выделения, к которой можно отнести почки, кожу и легкие. Система выделения осуществляет удаление огромного количества продуктов распада, образующихся в результате мышечной деятельности. Работа системы выделения регулируется собственными механизмами, гормонами желез внутренней секреции и нервной системой.

Система терморегуляции, к которой можно отнести кожу и легкие. Система терморегуляции обеспечивает отдачу во внешнюю среду большого количества тепла, образующегося в результате сокращения мышц. Таким образом организм предохраняется от перегревания. Деятельность системы терморегуляции управляется собственными механизмами, гормонами желез внутренней секреции и нервной системой.

Деятельность других систем организма, не принимающих участия в обеспечении мышечной работы, на время ее выполнения существенно тормозится вплоть до полного прекращения. Торможению подвергается, например, деятельность пищеварительной системы, высших психических функций нервной системы, большинства органов чувств, половой системы. Во время длительной интенсивной мышечной деятельности тормозятся процессы регенерации (образования) тканей, процессы синтеза в клетках, процессы роста в клетках и тканях и множество других процессов, не имеющих значения для мышечного сокращения. Поэтому, среди других причин, больному человеку в остром периоде заболевания рекомендуют покой. Торможение процессов роста и развития во время мышечной работы вступает в конфликт с преобладающими процессами в растущем детском организме: дети не способны выполнять слишком длительную или интенсивную работу.

После прекращения мышечной работы организм должен привести деятельность систем в соответствие с состоянием покоя, восстановить запас истраченных питательных веществ, окислить и удалить накопившиеся продукты распада, затормозить деятельность ранее работающих мышечных, нервных и других клеток, запустив, таким образом, в них процессы восстановления. Одновременно организму требуется возобновить работу ранее заторможенных функций.

Таким образом, как сама мышечная деятельность, так и ее прекращение для организма является сложным процессом, затрагивающим все его структуры.

Рассмотрим далее физиологические изменения в двигательной системе.

К двигательной системе относятся скелет (пассивная часть двигательной системы) и мышцы (активная часть двигательной системы). К скелету относятся кости и их соединения (например, суставы).

Скелет служит опорой внутренним органам, местом прикрепления мышц, защищает внутренние органы от внешних механических повреждений.

В костях скелета расположен костный мозг – оран кроветворения. В состав костей входит большое количество минеральных веществ (наиболее известные - кальций, натрий, магний, фосфор, хлор). Минеральные вещества откладываются в костях в запас при их избытке в организме и выходят из костей при их недостатке в организме. Следовательно, кости играют важную роль в одном из видов обмена веществ – минеральном обмене.

Мышцы за счет способности сокращаться приводят в движение отдельные части тела, обеспечивают поддержание заданной позы. Мышечное сокращение сопровождается выработкой большого количества тепла, а значит, работающие мышцы участвуют в теплообразовании.  Хорошо развитые мышцы являются прекрасной защитой внутренних органов, сосудов и нервов.

Кости и мышцы, как по массе, так и по объему составляют значительную часть всего организма. Мышечная масса взрослого мужчины – от 35 до 50 % (в зависимости от того, насколько развиты мышцы) от общей массы тела, женщины – примерно 32-36 %. На долю костей приходится 18 % от массы тела у мужчин и 16 % у женщин. Следовательно, изменения, происходящие в столь значительной части организма неизбежно отражаются и на всех других органах и системах. А значит, влияя на двигательную систему, можно влиять и на другие системы организма.

Мышечная деятельность есть результат сокращения мышечных клеток. Природа дала этим клеткам такую способность – уменьшаться в размерах, преодолевая при этом внешнее сопротивление. Для этого в каждой мышечной клетке существуют специальные структуры, которые называются сократительными элементами. По химической природе сократительные элементы являются белками.

Процессом сокращения не ограничиваются изменения в мышцах во время работы. Для сокращения мышцы нужна энергия, а она образуется в результате распада АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). На восстановление АТФ необходима энергия распада других веществ. Следовательно, во время мышечной работы увеличивается скорость и интенсивность обмена веществ в мышечных клетках (скорость и интенсивность распада и синтеза веществ).

Интенсивные процессы распада веществ в мышечных клетках во время работы сопровождаются образованием большого количества продуктов распада. Концентрация продуктов распада в клетке является одним из регуляторов интенсивности мышечного сокращения. При увеличении концентрации интенсивность сокращения снижается, а по достижении определенного уровня сокращение становится невозможным. Таким образом, клетка предохраняет себя от выполнения чрезмерной работы.

Сокращающиеся мышцы нуждаются в повышенном поступлении из крови кислорода и питательных веществ и удалении продуктов распада. Питательные вещества, распадаясь, обеспечивают энергию для мышечного сокращения, а кислород участвует в этом распаде. Чтобы обеспечить повышенную доставку кислорода и питательных веществ, а также скорейшее удаление продуктов распада, в работающих мышцах увеличивается скорость тока крови, и расширяются кровеносные сосуды. Эти изменения не исчезают сразу после прекращения мышечной работы, а сохраняются некоторое время. Поэтому за счет большего кровенаполнения после тренировки объем мышцы, если измерить его сантиметром, больше, чем перед тренировкой.

Энергия распада химических веществ используется на синтез АТФ менее чем на 50 % (только распад АТФ может дать энергию для мышечного сокращения). Основная же часть этой энергии рассеивается в виде тепла. Тепло образуется и от трения сократительных элементов мышечных клеток. Поэтому при работе температура сокращающихся мышц увеличивается. Повышение температуры может составлять до нескольких градусов в зависимости от длительности работы и ее интенсивности. Протекающая по работающим мышцам кровь нагревается и несет это тепло в другие части тела, обеспечивая, таким образом, их согревание и относительно равномерное распределение тепла в организме.


Изменения в двигательной системе

Основные физиологические изменения в двигательной системе во время мышечной деятельности:

  • в мышечных клетках увеличивается скорость и интенсивность обмена веществ, повышается потребление мышцей кислорода, возрастает скорость распада веществ, дающих энергию для мышечного сокращения;
  • распад веществ сопровождается образованием большого количества продуктов распада;
  • увеличивается кровоснабжение работающих мышц;
  • повышается температура работающих мышц.

Основные физиологические изменения в костях и их соединениях во время мышечной деятельности:

  • повышенное кровоснабжение мышц улучшает питание рядом расположенных костей и их соединений;
  • повышается температура костей и их соединений, расположенных рядом с работающими мышцами;
  • увеличиваются эластические свойства суставных элементов (например, суставных связок) тех суставов, которые участвуют в обеспечении движения.

Некоторые изменения в скелете под влиянием длительной (многолетней) тренировки:

  • увеличивается плотность костей, а соответственно, их масса;
  • увеличивается прочность костей – они становятся способными выдерживать большие нагрузки;
  • кости становятся толще (если тренировки были силовой направленности);
  • увеличивается подвижность суставов (особенно при тренировках на гибкость) и одновременно прочность связочного аппарата суставов.

Это лишь небольшая часть изменений, которые происходят в скелете под влиянием многолетних тренировок.

Изменения в мышечной системе под влиянием длительной (многолетней) тренировки:

  • количество мышечных клеток остается неизменным, но они увеличиваются в размерах (гипертрофируются);
  • увеличивается количество сократительных элементов мышечной клетки, что приводит к повышению ее сократительной способности (мышцы становятся способны сокращаться с большей скоростью и силой);
  • в мышечной клетке увеличивается запас АТФ и веществ, расщепление которых дает энергию для ее синтеза;
  • увеличивается активность ферментов, без которых невозможен распад, синтез  веществ и сам процесс мышечного сокращения;
  • повышается физиологический тонус мышц – постоянное напряжение живой мышцы, вызванное регулирующими влияниями нервной системы (поэтому про спортсменов иногда говорят – «крепкий»).

Повышение физиологического тонуса, например, мышц брюшного пресса обеспечивает лучшую защиту органов брюшной полости и малого таза, а также позволяет поддерживать достаточный уровень внутрибрюшного давления. Достаточный уровень внутрибрюшного давления является профилактикой опущения органов.

Повышение физиологического тонуса мышц ног не позволяет крови скапливаться в венах нижних конечностей (напряженные мышцы сдавливают вены, не давая им возможности расширяться), что является средством профилактики развития варикозного расширения вен.

В заключение следует отметить, что в физиологии издавна известно так называемое энергетическое правило скелетных мышц: уровень обмена веществ органов и систем организма зависит от уровня обмена веществ в скелетных мышцах. Обмен веществ определяет функциональное состояние органа. В определенных пределах, чем выше обмен веществ, тем выше функциональное состояние органа. Из чего следует, что если мышцы хорошо развиты, значит, хорошо развиты и все другие органы организма, а если мышцы развиты плохо, то  соответственно плохо развиты все другие органы.


Литература

  1. Аскназий А. А. К вопросу о физиологических механизмах автоматизации двигательного навыка: Материалы VII научной конференции по вопросам морфологии, физиологии и биохимии мышечной деятельности. – Тарту, 1962.
  2. Бернштейн Н. А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М., 1966.
  3. Городниченко Э. Г. Оценка работоспособности двигательного аппарата человека по показателям статической выносливости импульса силы // Теория и практика физической культуры. 1996. № 8.
  4. Донской Д. Д. Развитие идей П. Ф. Лесгафта о физическом упражнении как двигательном действии // Теория и практика физической культуры. 1997.
  5. № 3.
  6. Зациорский В.М. Координация двигательных и вегетативных функций при мышечной деятельности человека. – М.: Физкультура и спорт, 1965.
  7. Зимкин Н. В. Формирование двигательного акта // Физиология мышечной деятельности. труда и спорта: Руководство по физиологии. – Л.: Наука, 1969.
  8. Иваницкий М.Ф. Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии): учебник для институтов физической культуры / Под ред. Никитюка Б.А., Гладышевой А.А., Судзиловского Ф.В. – М.: Физкультура и спорт, 1985.
  9. Ильин Е. М. Психофизиология физического воспитания и спорта. – М.: Просвещение, 1983.
  10. Ильин Е. П. Двигательная память, точность воспроизведения амплитуды движений и свойства нервной системы. Психомоторика. – Л., 1976, с. 62 - 68.
  11. Павлов И. П. Полн. собр. соч., т. 4. – М.-Л., Изд-во АН СССР, 1951.
  12. Петрасик Л. А. Корреляционный анализ динамики изменений мышечной деятельности при физических нагрузках // Ученые записки ТНУ. Вып 12, 1999.
  13. Пуни А. Ц. О сущности двигательных навыков // Вопросы психологии. 1964, № 1.
  14. Солодков А. С., Сологуб Е. Б. Физиология спорта: Учебное пособие. – СПб: СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, 1999.
  15. Сонькин В. Д. Возрастная физиология мышечной деятельности: Анализ и прогноз направлений развития науки и технологий в современных условиях // Курьер образования. 1998. № 2.
  16. Физиология мышечной деятельности: Учебник для институтов физической культуры / Под ред. Коца Я. М. – М.: Физкультура и спорт, 1982.
  17. Физиологические основы спортивной тренировки: Методические указания по спортивной физиологии. – Л.: ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1986.

© www.fizkulturaisport.ru