не всегда равно 1 : 4. В благоприятных условиях это отношение может составлять 1 : 6. Лишь мышца, работающая не в благоприятных условиях или в состоянии утомления, показывает отношение окисленного к ресинтезированному менее выгодное, составляющее подчас 1:3. Теперь ясно, почему в присутствии кислорода мышца может работать дольше, чем при его отсутствии. Ведь при отсутствии кислорода происходит лишь распад углеводов с образованием молочной кислоты. В результате запасы углеводов в мышце быстро истощаются, а так как распад углеводов необходим для воссоздания АТФ, то истощение углеводов может привести к истощению и этого соединения и накоплению продуктов его распада. Помимо истощения энергетических потенциалов, отсутствие кислорода приводит к накоплению молочной кислоты. Это довольно сильная кислота, она увеличивает кислотность мышцы, а в условиях значительного подкис- ления работоспособность мышцы, возможность дальнейшего распада энергетических веществ в ней резко ухудшаются. Кроме того, накапливаются продукты не только углеводного распада, но и распада других энергетических соединений, что также приводит к «засорению» мышцы продуктами этого распада и к снижению ее работоспособности. Вот почему в бескислородных условиях так мала работа, производимая мышцей. В присутствии же кислорода накопления молочной кислоты не происходит. Она исчезает, потому что часть ее превращается в углекислый газ и воду, а другая, большая, часть - в углевод. Истощения углеводов здесь нет, или, вернее, оно резко уменьшено. На одну и ту же работу в анаэробных условиях могло расходоваться 4 молекулы углевода, а в условиях окисления расходуется не больше 1 молекулы. Следовательно, одних и тех же запасов углеводов в условиях окисления хватает на то, чтобы обеспечить не менее чем в 4 раза больше работы, чем в анаэробных условиях. К этому надо добавить, что при наличии кислорода может происходить окисление не только молочной кислоты, но и других соединений. Это еще больше повышает экономичность работы мышцы и обеспечивает более полное ресинтезирование АТФ. Рассмотрим теперь все эти процессы в конкретных спортивных условиях. Представим себе поднимание штанги рывком. В единицу времени мышцы выполняют громадную работу. Ее легко подсчитать. Она равна произведению веса штанги на путь, пройденный штангой по вертикали. Если вес штанги равен 100 кг, а высота подъема на вытянутые руки 2 м, то получается, что за одно движение выполняется 200 кгм работы. Продолжительность движения незначительна - около 1 сек. Мощность работы получается равной почти трем лошадиным силам. Можно подсчитать, сколько потребовалось бы доставить к мышцам за секунду кислорода, чтобы за счет энергии окисления обеспечить такую массу работы. Если принять коэффициент полезного действия мышцы равным 25% (а это для целого организма высокий коэффициент полезного действия), то общее количество израсходованной энергии должно быть в 4 раза большим и составлять по крайней мере 800 кгм. Переведем единицы механической энергии в тепловые единицы. Как известно, 427 кгм работы эквивалентны 1большой калории. Отсюда вытекает, что 800 кгм будут соответствовать почти 2 большим калориям. Подсчитаем, сколько нужно кислорода для того, чтобы в результате окисления получилось 2 калории. Определено, что теплотворная способность 1 л кислорода, идущего на окисление углеводов, равна примерно 5 большим калориям. Отсюда вытекает, что для получения 2больших калорий нужно примерно 0,4 л кислорода. Количество, вообще говоря, не очень большое, но все дело в том, что это количество кислорода должно быть доставлено к мышцам и поглощено мышцами не более чем в течение секунды. Может ли обеспечить организм доставку к мышцам такого количества кислорода? Не может. Дело в том, что самое большое количество кислорода, которое может быть потреблено высокотренированным организмом спортсмена, составляет около 5 л в минуту. 5 л в 60 сек.- это означает 0,08 л в секунду. Следовательно, предел потребления кислорода в секунду. (0,08 л) в 5 раз меньше, чем потребное количество кислорода (0,4 л). На самом деле мышцы за секунду работы по подъему штанги не могут поглотить и эти 0,4 л кислорода. Для того, чтобы обеспечить максимальное потребление кислорода, необходимо постепенное увеличение мощности работы на протяжении нескольких минут, необходимо время для того, чтобы дыхание усилилось до возможного максимума для того, чтобы кровообращение также возросло до максимума. При подъеме же штанги вследствие натуживания кровообращение в малом кругу может даже уменьшиться. Надо учесть, что в покое человек потребляет в минуту всего 1/4 л кислорода, и, естественно, увеличиться до 5 л, т. е. в 20 раз, потребление кислорода может только в том случае, если на это будет предоставлено достаточно времени. Поэтому мышца, начавшая сокращаться еще до того, как усилилось дыхание и кровообращение, может использовать лишь тот кислород, который к этому времени находился в притекающей к ней в течение данной секунды артериальной крови. А это-: ничтожное количество, вероятно не многим больше, чем 0,01 л. Таким образом получается, что, вместо потребных 0,4 л кислорода, мышца штангиста успеет поглотить за время своей работы едва 0,01 л. Количество потребленного кислорода раз в 50 меньше потребного. Из всего этого вытекает с очевидностью, что работа по подъему штанги не может совершаться за счет энергии окисления. Практически мышца штангиста получает при своей работе почти исключительно энергию анаэробного распада. Зато по прекращении этой кратковременной работы возможно усиленное потребление кислорода, которое может растягиваться теперь на многие минуты. Нужные 0,4 л кислорода будут теперь поглощены и пойдут на окисление образовавшейся при работе мышц молочной кислоты, которая накопилась в самих мышцах. Часть молочной кислоты подвергнется окислению до углекислоты и воды, а другая, большая, ее часть вновь превратится в углевод. Не только подъем штанги, но вообще все однократные движения, такие, например, как метание снаряда, прыжок, силовые приемы в гимнастике и борьбе, резкие удары боксера или удары по. мячу в спортивных играх, совершаются за счет анаэробных реакций. На производство однократного движения специального усиления дыхания и усиления кровообращения не требуется. Все это необходимо после того, как движение совершено, для обеспечения окисления и ресинтеза образовавшейся в момент движения молочной кислоты. Однако не только однократные движения, но даже серии интенсивных движений могут совершаться в анаэробных условиях. К числу таких движений относятся кратковременные упражнения, совершаемые с максимальной мощностью. В частности, почти полностью в анаэробных условиях происходит спринтерский бег. Совершенно иначе обстоит дело при более умеренных по мощности упражнениях, например при беге на сверхдлинные дистанции. Скорость бега здесь примерно в два раза меньше, чем при спринтерском беге, а продолжаться такой бег может часами подряд. Вскоре после старта дыхание и кровообращение бегуна на длинную дистанцию увеличиваются ровно настолько, чтобы обеспечить потребление нужного количества кислорода. Поэтому в мышцах бегуна одновременно протекают оба процесса: и анаэробный, связанный с распадом энергетических веществ, и аэробный, обеспечивающий своевременное удаление продуктов распада и обратный синтез энергетических веществ. Возможности широкого беспрепятственного развертывания окислительных процессов при стайерском беге приводят к тому, что окислению подвергается уже не только молочная кислота. Считается вполне вероятным, что при такой работе может окисляться и непосредственно углевод. Кроме того, при работе с умеренной мощностью может быть использована и энергия жиров. При больших мощностях работы эта энергия не используется потому, что процесс трансформации потенциальной энергии жира в механическую работу гораздо более медленный, нежели использование энергии углеводов, а тем более азотосодержащих соединений. Все здесь сказанное говорит о том, что в мышцах действует несколько схем трансформации химической энергии в механическую. Используются различные источники энергии, различными путями могут идти процессы химических превращений. Все зависит от того, каков характер, какова мощность совершаемой мышцами работы, какое они при этом развивают усилие и т. п. Это делает мышцу как двигатель чрезвычайно гибким механизмом, приспосабливающимся к условиям деятельности. В зависимости от характера деятельности происходит специализация мышц. Есть в нашем теле мышцы, которые, в основном, несут поддерживающую, статическую функцию, им не приходится совершать быстрых и частых сокращений. Таковы, например, мышцы шеи и многие мышцы туловища. Есть мышцы, участвующие в движениях большой амплитуды, совершаемых с большой скоростью. Таковы, главным образом, мышцы рук и ног. Такая специализация накладывает свой отпечаток и на внутреннее строение мышц и на характер энергетических и химических превращений в них. То же самое имеет место и при специализированной тренировке. Если тренировать мышцы на силу или на скорость, то, как показал Н. Н. Яковлев, характер химических превращений в них окажется несколько иным, нежели у мышц, тренировка которых была направлена на выработку выносливости, на способность мышц к длительной работе. Следовательно, мышцы могут не только совершать различную работу, переключаясь с одной схемы химических реакций на другую, но могут в результате тренировки быть преимущественно специализированы на какой-нибудь определенный тип химических реакций. Упруго-вязкие свойства мышц Рассмотрим теперь другую сторону работы мышц, уже не химическую, а
Вы читаете ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА
