Влияние двигательной активности на органы и системы организма

По ходу движения зачастую  сокращение одних мышц совпадает с расслаблением других. Помимо выбора нужных мышц и моментов их включения в работу ЦНС регулирует и степень напряжения каждой мышцы, в результате чего все движения человека носят строго координированный характер.

Энергия для мышечной работы образуется в результате сложных химических превращений содержащихся в мышцах питательных веществ и кислорода  в механическую энергию. Схематично процесс выработки энергии в  мышце выглядит следующим образом.

Основным источником энергии для  мышечного сокращения является аденозинтрифосфат (АТФ). Его запас в мышце ограничен и хватает только на 2-3 с работы. При более длительной работе происходит постоянное восстановление (ресинтез) АТФ, энергия для которого образуется за счет распада другого высокоэнергетического вещества - креатинфосфата (КрФ). Его запасы также невелики, поэтому параллельно с распадом КрФ происходит его ресинтез, а энергия для этого освобождается при расщеплении углеводов, а в некоторых случаях, жиров и белков.

Ресинтез АТФ осуществляется двояко: за счет расщепления энергосодержащих веществ без участия кислорода (анаэробные процессы) и с участием кислорода  (аэробные процессы). Ресинтез АТФ анаэробным путем происходит главным образом за счет содержания в мышце КрФ и углеводов, расщепляющихся до молочной кислоты. Анаэробное энергообеспечение преобладает при работе максимальной интенсивности, продолжительностью не более 2,5 - 3 мин. Аэробный механизм ресинтеза АТФ осуществляется  за счет окислительного распада углеводов, жиров и некоторых белков до молочной кислоты и других продуктов распада. Аэробное образование энергии характерно при работе оптимальной интенсивности продолжительностью более 3-5 мин.

В процессе движения мышцы развивают  определенную силу, которую можно  измерить. Силой мышцы принято  считать то максимальное напряжение, которое она в состоянии развивать  без изменения своей длины, т.е. в изомерическом режиме. Сила мышцы зависит от количества и толщины составляющих ее волокон, в совокупности определяющих толщину мышцы в целом. Увеличение толщины (анатомического поперечника) мышцы сопровождается ростом ее силы. Высота мышечной активности, тренировки способствуют увеличению анатомического поперечника и определяют развитие так называемой «рабочей гипертрофии» мышцы. В ее основе лежит интенсивный синтез мышечных белков, благодаря которому происходит утолщение мышечных волокон.      

Выносливость мышцы определяется ее способностью выполнять интенсивную  работу предельно долго. Выносливость во многом зависит от интенсивности  кровоснабжения мышцы во время работы, определяющего поступление к  мышечным клеткам достаточного количества кислорода и других необходимых  энергетических веществ. Число действующих  капилляров в усиленно работающей мышце  возрастает по сравнению с покоем в 40-50 раз. Под воздействием регулярных физических нагрузок, связанных с  проявлением выносливости, капиллярная  сеть в мышцах может увеличиваться  за счет образования новых сосудов.

Максимальное напряжение мышцы  характеризует ее максимальная силу. Такое напряжение мышцы, как правило длится не более 1 с. Чем меньше величина напряжения мышцы, тем дольше оно может поддерживаться. Длительное напряжение, которое может поддерживаться непроизвольно характеризует тонус мышц.

Мышечный тонус - это постоянное напряжение мышц, осуществляемое без  участия сознания и воли человека. Это нормальное состояние здоровья мышцы, благодаря чему человек может  ходить, стоять, нормально двигаться. Даже во время сна мышцы находятся  в состоянии некоторого напряжения.

Мышечный тонус способствует удержанию  внутренних органов в их нормальном положении. От рельефа и тонуса мышц зависит внешняя форма тела и  осанка.

Биологический смысл тонуса состоит  в поддержании постоянно готовности мышц к активным двигательным действиям.  

3.3. Сердечно-сосудистая система.  

Сердечно-сосудистая система (ССС) обеспечивает циркуляцию крови в организме и состоит из сердца икровеносных сосудов.

Кровь состоит на 55 % из жидкой части - плазмы и на 45 % из находящихся в плазме форменных элементов (клеток) - эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Общее количество крови у взрослого человека составляет 4-5 литров или 5-7 % массы тела. В состоянии покоя в организме циркулирует только 60-65 % всей крови, остальная депонируется в селезенке, печени, подкожной сосудистой сети, мышцах. Выход крови из депо и включение ее в общий кровоток обуславливается рядом причин наиболее важной из которых является недостаток кислорода, возникающий в связи с мышечной работой, кровопотерей, понижением атмосферного давления и др. Кровь транспортирует по организму питательные вещества к клеткам, а конечные продукты обмена веществ  от них  и выполняет регуляторную функцию, перенося гормоны и другие физиологически активные вещества, воздействующие на различные органы и ткани. Способствует поддержанию температуры тела, охлаждая перегретые функциональной активностью мышцы и другие органы и принося тепло к тканям с недостаточной теплоотдачей. Защищает организм от отрицательных влияний на него инородных тел, ядовитых веществ. Доставляет кислород тканям и уносит от них углекислый газ, обеспечивая дыхательную функцию.

Живой организм функционирует благодаря  непрекращающейся активности его клеток и тканей, поддерживаемой непрерывным  кровообращением.

Движение крови в организме  происходит по замкнутым кругам - большому и малому.

Большой круг кровообращения начинается из левого желудочка сердца и включает аорту, артерии, капилляры, вены. Заканчивается  большой круг полыми венами, впадающими в правое предсердие. Через стенки капилляров происходит обмен веществ  между кровью и тканями - артериальная кровь отдает кислород и, насыщаясь  углекислым газом, превращается в венозную.

Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка сердца, включает легочную артерию, артериолы, капилляры, вены и заканчивается легочной веной, впадающей в левое предсердие В капиллярах венозная кровь, освобождаясь от углекислого газа и насыщаясь кислородом, превращается в артериальную.

Крупные кровеносные сосуды (аорта, легочная артерия) по мере удаления от сердца ветвятся на более мелкие и  оканчиваются капиллярами, пронизывающими весь организм. Диаметр аорты равен 25-30 мм, диаметр капилляра в 10-15 раз тоньше человеческого волоса. Стенки капилляров образованы лишь одним слоем клеток,   через которые из крови просачиваются питательные вещества и кислород ко всем тканям организма, а из них в кровь поступают продукты распада веществ и углекислый газ.

Основным органом кровеносной  системы является сердце. Это полый  орган, разделенный внутри продольной перегородкой на изолированные правую и левую половины, каждая из которых состоит из сообщающихся между собой предсердия и желудочка. Стенки сердца имеют три слоя: внутренний эндокард, средний (мышечный) - миокард, наружный - эпикард. Сердце заключено в сумку (перикард), предохраняющего его от чрезмерного растяжения.

Величина сердца зависит от размеров тела, возраста, образа жизни человека. Вес сердца составляет 250-350 г. или 0,5 % массы тела. У женщин оно на 10-15 % меньше, чем у мужчин. Объем сердца у мужчин равен 700-800 см³ , у женщин - 500-600 см³. При относительно небольшом размере сердце работает очень эффективно, перекачивая за сутки от 5000 до 8000 литров крови.

Для сердечной деятельности характерна определенная цикличность деятельности, связанная с поочередным сокращением  и расслаблением миокарда предсердий и желудочков. Каждый цикл имеет три фазы: первая фаза продолжительностью 0,1 с считается началом цикла и выражается в сокращении (систола) предсердий, из которых кровь выталкивается в желудочки; вторая фаза (0,33 с) - систола желудочков, когда кровь выталкивается в аорту и легочную артерию; третья фаза (0,47 с) - предсердия и желудочки расслаблены (диастола), общая сердечная пауза. Продолжительность всего цикла составляет 0,8 с.

Ритм работы сердца составляет в  среднем 70 сокращений (ударов) за минуту в покое. У спортсменов и хорошо тренированных людей ЧСС в  покое снижается (брадикардия). При  физической работе частота и сила сердечных сокращений (ЧСС) может  возрастать до 200-220 ударов в минуту.

При каждом сердечном сокращении желудочка  в покое в аорту выталкивается 60-80 мл крови. Это называетсясистолическим объемом крови. При мышечной деятельности этот объем может увеличиться в 2-3 раза, что в условиях возросшей ЧСС является одним из важнейших факторов усиления кровообращения.

Количество крови, выбрасываемое  сердцем за 1 мин. называется минутным объемом крови. Он является важнейшим показателем производительности работы сердца. В покое у взрослых людей минутный объем крови составляет 5-6 литров. При физической работе он может достигнуть 15-30 литров и более. Это приблизительно столько, сколько вытечет воды через полностью открытый водопроводный кран за минуту.

При каждом сокращении сердца в артерии  под большим давлением выбрасывается  кровь. Давление крови на стенки сосудов  называется кровяным давлением. Оно не везде одинаково: в аорте и крупных артериях - наибольшее, в мелких артериях и капиллярах - снижается, а в полых венах становится даже ниже атмосферного.

Только в аорте и крупных  артериях происходит колебание кровяного  давления на протяжении сердечного цикла: оно больше в момент систолы и  меньше при диастоле. Артериальное давление (АД) в момент систолы называетсясистолическим или максимальным, в момент диастолы - диастолическим или минимальным. Измеряется АД в миллиметрах ртутного столба. Средние показатели максимального давления 110-140 мм.рт.ст., минимального 70-90 мм.рт.ст. Разница между величинами максимального и минимального давления называется пульсовым давлением, средние показатели которого колеблются в пределах 40-50 мм.

Мышечная деятельность стимулирует  рост максимального кровяного давления до 170-200 мм.рт.ст., минимально давление при этом изменяется не значительно.

В момент выталкивания крови из сердца, когда давление в аорте повышается и стенки ее растягиваются, в ней возникает пульсовая волна. От аорты эта волна распространяется по артериям. По частоте таких волн (пульсу) определяется часто сердцебиений.

Сердечная мышца непрерывно снабжается кровью через коронарные (венечные) сосуды. В сутки через миокард  протекает до 300 литров крови. На 1 мм² сердечной мышцы капилляров в два раза больше, чем на такой же площади скелетной мышцы. Перебои в снабжении сердечной мышцы кровью уменьшают выработку в ней энергии и немедленно отрицательно сказывается на работе сердца. Многочисленные, нередко дублирующие друг друга механизмы регуляции обеспечивают приспособление уровня коронарного кровотока к энергетическим потребностям сердечной мышцы в покое, при физических нагрузках, эмоциональных и психических напряжениях.

Во время интенсивной физической нагрузки усиливается деятельность сердечной мышцы, и чтобы удовлетворить  ее потребности в кислороде и  других необходимых веществах возрастает величина кровотока в сосудах  миокарда. При этом возрастающее расширение коронарных сосудов ведет к значительному  увеличению количества крови, протекающей  через миокард. Систематические  физические нагрузки постоянно тренируют  механизмы, обеспечивающие усиленную доставку крови к сердечной мышце и тем самым повышают устойчивость сердца к действию на организм неприятных факторов. Под влиянием физической тренировки возрастают объем и масса сердца. 

Увеличение (гипертрофия) сердца - это  результат нормальной физиологической  приспособительной реакции организма  на физические нагрузки.

Работа сердца регулируется нервной  и гуморальной системами и  реализуется при их взаимодействии. Предельно схематично это можно  представить следующим образом.

Сердце усиливает и учащает  свои сокращения при возбуждении  симпатического нерва, замедляет и  снижает силу сокращений при возбуждении  блуждающего нерва. Взаимодействие этих нервов - антагонистов, динамическое равновесие процессов их возбуждения  и торможения, главным образом, определяет нормальную работу сердца, регулирует тонус коронарных сосудов. В гуморальном  механизме регулирования преобладает  взаимовлияние таких гормонов, как  адреналин, воздействующий аналогично симпатическому нерву и вазопрессин, действующий аналогично блуждающему  нерву. Кроме того, в самом сердце имеются собственные механизмы  нервной регуляции, автономное функционирование которых оказывает управляющее  воздействие на миокард и мышцы  коронарных сосудов.

Деятельность ССС тесно связана  с состоянием центральной нервной  системы, определяющей поведение человека, его эмоции и др. Например, во время  футбольного матча у болельщиков  очень часто ЧСС бывает выше, чем  у играющих футболистов. При этом в крови увеличивается содержание адреналина и близких к нему веществ, на которые сердечная мышца отвечает повышением частоты сокращений, возросшая  энергоемкость работы увеличивает  потребность миокарда в кислороде. Если сердечная мышца и коронарные сосуды недостаточно тренированы, они  не могут в полной мере обеспечить кровоснабжение сердца. В этом случае могут возникнуть явления кислородного голодания миокарда - коронарная недостаточность.

Тренировка, предъявление повышенных требований к организму во время  физических нагрузок - единственный путь к укрепления механизмов, регулирующих кровяное давление, работу сердца, коронарный кровоток. 

3.4. Дыхательная система  

Дыхательная система включает воздухоносные  пути, легкие, и другие органы, а также  комплексы физиологических процессов, обеспечивающих потребление кислорода  и выведение углекислого газа из организма.