И сегодня результат эволюции сердца поражает логикой и смелостью решения. Особенно удивительна целесообразность строения сердца, разобщающего в едином органе потоки венозной и артериальной крови.
Однако, несмотря на свое совершенство, именно сердце оказалось наиболее «слабым звеном» в организме человека. Прежде всего сердце – орган непарный, в то время как все жизненно важные органы практически парны. Легких у нас два, две почки с надпочечниками, мозг состоит из двух полушарий, двудольна печень, парны многие железы внутренней секреции, а также женские и мужские половые железы. Более того, каждый из жизненно важных органов избыточен по своим структурам и функциональным возможностям. Человек может жить с одним легким, одной почкой, с четвертью оставшегося после операции кишечника, в вот отказ даже небольшого участочка сердца ставит организм под угрозу смерти.
Конечно, жаль, что у нас нет запасного сердца. Но именно поэтому надо особенно беречь этот изумительный орган, ведь его возможности не безграничны. Сломать всегда легче, чем сделать.
Напомним об известных сегодня возможностях сердца. Главное его предназначение – создавать своим давлением кровоток во всех тканях организма, перекачивать кровь. Вот механические характеристики работы этого насоса.
Сердце работает в среднем с частотой 80 сокращений в минуту, у детей – несколько чаще, у пожилых и престарелых – реже. За один час сердце выполняет 80 х 60 = 4800 сокращений, за сутки 4800 х 24 = 115200 сокращений, за год это число достигает 115200 х 365 =4 2048000. При средней продолжительности жизни 70 лет число сердечных сокращений – своего рода циклов работы двигателя – составит около 3 млрд.
Давайте сопоставим эту цифру с аналогичными показателями циклов работы машины. Мотор позволяет автомобилю пройти без капитального ремонта 120 тыс. км – это три кругосветных путешествия. При скорости 60 км/ч, которая обеспечивает наиболее благоприятный режим работы двигателя, срок его службы составит всего 2 тыс. ч (120000). За это время он сделает 480 млн. циклов работы двигателя.
Это число уже ближе к количеству сокращений сердца, однако сравнение явно не в пользу двигателя. Число сокращений сердца и соответственно количества оборотов коленчатого вала выражается соотношением 6:1.
Длительность службы сердца превышает аналогичный показатель двигателя более чем в 300 раз, Заметим, что в нашем сравнении для машины взяты самые высокие, а для человека – средние показатели. Если же взять для подсчета возраст долгожителей, то преимущество сердца человека перед двигателем увеличится по количеству рабочих циклов в 10–12 раз, а по сроку службы – в 500–600 раз. Это ли не доказательство высокого уровня биологической организации сердца!
Сердце имеет огромные приспособительные возможности, которые наиболее ярко проявляются при мышечной работе. При этом почти вдвое увеличивается ударный объем сердца, то есть количество крови, выбрасываемой в сосуды при каждом сокращении. Так как при этом втрое увеличивается частота работы сердца, то объем выбрасываемой в минуту крови (минутный обьем сердца) возрастает в 4–5 раз. Конечно, сердце при этом затрачивает гораздо больше усилий. Работа основного – левого – желудочка увеличивается в 6–8 раз. Особенно важно то, что в этих условиях возрастает коэффициент полезного действия сердца, измеряющийся отношением механической работы сердечной мышцы ко всей затрачиваемой ею энергии. Под влиянием физических нагрузок КПД сердца увеличивается в 2,5–3 раза по сравнению с уровнем двигательного покоя. В этом состоит качественное отличие сердца от двигателя автомашины; с увеличением нагрузки сердечная мышца переходит на экономичный режим работы, тогда как двигатель, напротив, теряет в своей экономичности.
Приведенные выше расчеты характеризуют приспособительные возможности здорового, но не тренированного сердца. Гораздо более широкий диапазон изменений его работы приобретается под влиянием систематических тренировок.
Надежно повышает жизненные силы человека физическая тренировка. Механизм ее сводится к регулированию взаимоотношения процессов утомления и восстановления. Тренируется ли отдельная мышца или несколько групп, нервная клетка или слюнная железа, сердце, легкие или печень, основные закономерности тренировки каждого из них, как и системы органов, принципиально сходны. Под влиянием нагрузки, которая специфична для каждого органа, усиливается его жизнедеятельность и скоро развивается утомление. Общеизвестно, что утомление снижает работоспособность органа, менее известна его способность стимулировать восстановительный процесс в работающем органе, что существенно меняет бытующее представление об утомлении. Этот процесс полезен, и от него следует не избавляться как от чего-то вредного, и, напротив, стремиться к нему ради стимуляции восстановительных процессов!
В условиях напряженной деятельности, работоспособность постепенно снижается, утомление нарастает. Как только работа прекращается, баланс основных процессов, обеспечивающих жизнедеятельность работающего органа, изменяется в сторону преобладания восстановления. Будучи сильно «разогнанным» утомлением, процесс восстановления вначале протекает очень интенсивно, а затем по мере приближения к исходному уровню ослабевает. И здесь отметим очень важный момент. Если работа была достаточно (но не чрезмерно!) напряженной, то после достижения исходного уровня работоспособность на некоторое время поднимается выше, чем до нагрузки. Этот период, называемый фазой суперкомпенсации, когда утомление и вызванные им изменения в тканях восполняются с избытком, означает переход организма в качественно новое состояние повышенной готовности к выполнению работы. Если в этот период повторить нагрузку, то последующие изменения функционального состояния органа в восстановительном периоде поднимают работоспособность еще выше. С каждой нагрузкой уровень работоспособности поднимается выше и выше. Так происходит при идеальном функционировании механизма тренировки. Происходящая в реальной жизни тренировка дает нередко «сбои», если нагрузка превышает возможности организма, если она попадает на период недостаточно восстановившейся или уже несколько снизившейся после фазы суперкомпенсации работоспособности.
Знание механизма тренировки позволяет уяснить и основной механизм нарушений, которые могут развиваться при повторных нагрузках. Если значительная работа выполняется в условиях неполного восстановления работоспособности, вызванного чрезмерными или слишком рано примененными нагрузками, то происходит обратный процесс – снижение работоспособности.
Повторные утомления как бы накапливаются, создавая состояние длительного, стойкого хронического утомления. Такое состояние в спорте называют перетренировкой. Оно характеризуется утратой способности организма быстро восстанавливаться после функционального напряжения. Сниженная интенсивность восстановления при выполнении самой работы проявляется в быстрой утомляемости, мышечной слабости или сниженной выносливости при физических нагрузках.
Переход механизма тренировки в противоположный происходит очень легко. Иногда он вкрапливается в тренировочный процесс как кратковременный сбой и остается почти незамеченным для человека, иногда затягивается. Длительный или осложненный заболеванием период перетренировки может резко подорвать силы человека. Из-за ухудшения общего состояния организма обостряются не полностью вылеченные патологические процессы, хронические тонзиллиты, бронхиты, ухудшается работа сердца, печени и других органов.
Приведенная схема позволяет понять, и механизм детренированности, когда незначительные физические нагрузки, не способные стимулировать восстановительные процессы, постепенно приводят к снижению общего уровня мышечной работоспособности человека. По этому пути, к сожалению, идет значительная часть молодежи и еще большее число людей зрелого возраста.
Развитие тренировочного эффекта под влиянием систематических физических нагрузок приводит к повышению работоспособности не только нервномышечного аппарата, включая высшие корковые центры движений, но и сердца и всей сердечно-сосудистой системы. В равной мере «сбои» в механизме тренировки, детренерованность или особенно перетренированность приводят к ухудшению функционального состояния сердца, всей системы кровообращения.