Энергетика мышечной деятельности человека. Метод исследования газообмена
Источником энергии для совершения «полезной работы» являются окислительно-восстановительные процессы в мышцах. Для измерения затрачиваемой на «полезную работу» энергии в лабораторных условиях и на производстве применяется метод анализа выдыхаемого воздуха на содержание углекислоты и остаточного кислорода — метод исследования газообмена. При использовании этого метода испытуемый дышит некоторое время через маску с клапанами, причем выдыхаемый воздух поступает в резиновый мешок; содержимое мешка исследуется в лаборатории.
Анализ порций выдыхаемого воздуха, собираемых отдельно до работы, в разные моменты ее выполнения и через разные промежутки времени после окончания, позволяет не только вычислить (по особым таблицам) валовой расход энергии (в калориях на данную работу), но и сравнить энергетические затраты при разных видах труда. Анализ последовательных порций выдыхаемого воздуха позволяет заметить существенные детали в процессе потребления кислорода.
Так, например, при тяжелой кратковременной работе потребление кислорода не покрывает потребности в нем; поэтому повышенное потребление кислорода продолжается еще некоторое время после окончания работы.
При сопоставлении величины затрачиваемой энергии с произведенной «полезной работой» всегда оказывается, что количество этой работы гораздо меньше, чем следовало бы получить по затраченной энергии из расчета, что 1 ккал тепловой энергии отвечает 427 кгм работы.
Значительная часть энергии расходуется на такие мышечные напряжения, которые не дают «полезной работы» в механическо-динамическом понимании этого слова, т. е. в виде перемещения груза. Так, например, чтобы переместить руками груз с высоты 1 м на высоту 1,5 м, надо напрячь не только мышцы рук, которые перемещают груз, но и мышцы спины, чтобы обеспечить ее неподвижность. Напряжение мышц тела, не сопровождающееся перемещением его частей, называется статическим; это имеет место в случаях удержания частей тела в неподвижном состоянии, например в положении стоя, при поддерживании груза на весу.
Напряжения же, сопровождающиеся перемещением частей тела, называются динамическими.
Каждое движение человека требует и динамических, и статических напряжений. Например, акт ходьбы состоит из динамических напряжений мышц ног, вызывающих поочередное перемещение ног, и статических напряжений мышц туловища, обеспечивающих равновесие тела.
Одна и та же работа может потребовать затраты большего или меньшего количества энергии в зависимости от характера статических напряжений, связанных с ней.
