При физической работе возрастает потребность в энергии и пластических веществах, поэтому надо увеличивать содержание в диете не только жиров и углеводов, но и белков.
Для составления и расчета пищевых рационов пользуются специальными таблицами, в которых указаны состав пищевых продуктов и их энергетическая ценность (калорийность). Рекомендуется около 50% белков и жиров принимать в виде продуктов животного происхождения, при увеличении энергетической ценности пищи сохранять соотношение белков, жиров и углеводов 1:1:4. Это обеспечивает наилучшую усвояемость веществ. Однообразное питание, содержащее большое количество белков (более 200 г) или жиров (более 150 г), нецелесообразно, так как нарушает процессы пищеварения и обмена веществ. Если необходимо снизить массу тела, надо ограничить количество углеводов. При тяжелой мышечной работе разрушается много белков, поэтому требуется увеличивать их норму.
III. Терморегуляция
В живом организме благодаря непрерывному обмену веществ постоянно образуется тепло. Одновременно с поверхности тела происходит постоянная отдача тепла вокружающую среду. Следовательно, температура тела Должна зависеть от соотношения двух процессов — теплообразования и теплоотдачи.
Животные в зависимости от способности регулировать температуру тела делятся на теплокровных и холоднокровных. Большинство животных принадлежат к холоднокровным. Теплокровными являются только птицы и млекопитающие. У теплокровных температура тела сохраняется постоянной независимо от колебаний температуры окружающей среды. Температура тела холоднокровных непостоянна. Она повышается при увеличении температуры внешней среды и понижается при ее снижении. Однако ввиду непрерывно идущего обмена веществ температура тела холоднокровных животных на десятые доли градуса выше окружающей, а при интенсивной мышечной деятельности, например у питона, может значительно превышать ее. При падении температуры окружающей среды у холоднокровных животных снижается интенсивность всех функций: сердце сокращается реже, мышцы — медленнее, понижается обмен веществ. Насекомые, лягушки, змеи, крокодилы сначала становятся малоподвижными, а затем их двигательная активность полностью прекращается.
Теплокровные животные способны сохранять постоянство температуры тела, а следовательно, и постоянство скорости течения всех физиологических процессов. Так, белый медведь сохраняет температуру тела + 41°С при морозе —50°С, т. е. при разности температуры свыше 90°С.
В организме тепло образуется главным образом в мышцах, составляющих около 35% от массы тела. При работе мышц теплообразование возрастает во много раз. Из внутренних органов наиболее интенсивно тепло образуется в печени, которую называют за многообразие и сложность протекающих в ней химических процессов химической лабораторией организма.
Отдача тепла организмом происходит через кожу, легкие и незначительно с мочой и калом.
Нагретая кровь, притекает к коже от мышц и внутренних органов, приносит тепло, а оттекает от кожи охлажденная. Через кожу тепло отдается по-разному: 1) путем проведения — нагреваются воздух, вода или окружающие предметы, соприкасающиеся с телом; 2) путем излучения — нагретое тело излучает тепло (в виде инфракрасных лучей); 3) путем испарения — с поверхности кожи испаряются вода и пот; испарение 1 мл воды сопровождается потерей 0,58 ккал тепла. В легких происходят нагревание выдыхаемого воздуха и испарение воды с поверхности альвеол.
Регуляция постоянства температуры тела осуществляется нервным и гуморальным путем. В коже имеются холодовые и тепловые рецепторы — терморецепторы, улавливающие изменения окружающей температуры. В гипоталамусе (под бугорная область мозга) находятся терморецепторы, воспринимающие температуру крови. Возбуждение от рецепторов по центростремительным нервам передается в центральную нервную систему к тепловому центру в промежуточном мозге, а оттуда по эфферентным нервам — к различным органам, изменяя процессы теплоотдачи и теплообразования. Так, при понижении температуры внешней среды происходит возбуждение холодовых рецепторов. Нервные импульсы от рецепторов проводятся к тепловому центру, а от него по двигательным нервам — к мышцам. В мышцах повышается тонус или возникает «мышечная дрожь», что значительно повышает обмен веществ и теплопродукцию. Одновременно с этим происходит сужение кожных кровеносных сосудов, обусловливающее уменьшение теплоотдачи.
При повышении окружающей температуры отмечаются снижение обмена веществ и расширение кровеносных сосудов кожи, что способствует теплоотдаче. Если этого недостаточно, то происходят потоотделение и испарение воды с поверхности кожи. В условиях жаркого климата или работы в горячих цехах, когда теплопроведение и теплоизлучение отсутствуют, главным средством охлаждения тела является испарение пота. Человек может в сутки терять с потом до 9—15 л воды, а так как испарение 1 мл воды отнимает 0,58 ккал, то человек при этом отдает 5000— 9000 ккал тепла. В условиях влажного климата, когда пот стекает ручьями, не испаряясь, возможно перегревание тела — тепловой удар. В ванне при температуре воды 45°С человек умер бы через несколько минут, так как у него оказались бы выключенными все пути теплоотдачи: проведение, излучение и испарение. При плавании происходит очень большая теплоотдача благодаря высокой теплопроводности воды, поэтому у пловцов отмечается очень большой расход энергии.
При изменении температуры внешней среды рефлекторно изменяется работа желез внутренней секреции: щитовидной и поджелудочной желез, надпочечников. Их гормоны усиливают окислительные процессы. Гипофиз тормозит секрецию гормона щитовидной железы, снижает обмен веществ и температуру тела.
Температура тела человека, обычно измеряемая в подмышечной впадине, в среднем равна 36,6°С (от 36 до 37°С), у детей грудного возраста температуру измеряют в прямой кишке, там она несколько выше (36,5—37,5°С).
Температура различных областей кожи непостоянна и неодинакова. Она зависит от многих факторов: кровоснабжения, температуры окружающего воздуха, его влажности и движения, защищенности одеждой. У человека строго постоянной сохраняется только температура мозга и внутренних органов.
Температура конечностей ниже и непостоянна, поэтому для физкультурников важна разминка, повышающая температуру и возбудимость мышц и улучшающая течение физиологических процессов.
На протяжении суток температура тела колеблется в пределах 1°С, что обусловлено изменениями интенсивности обмена веществ. Самая низкая температура тела в 2—4 ч ночи, самая высокая — в 16—19 ч.
Всякое повышение температуры выше нормальной вызывает учащение сердцебиений, повышение артериального давления и возбудимости центральной нервной системы. При температуре выше 40°С наступает расстройство сознания — бред, а выше 43°С — смерть. Снижение температуры мозга на 2—3° С приводит к потере сознания.
Во время больших хирургических операций с искусственным кровообращением специально создают условия пониженной температуры — гипотермии (28—30°С), чтобы снизить окислительные процессы и тем самым предотвратить возможность кислородного голодания мозга, которое ведет к необратимым нарушениям его функций.
Закаливание. Процессы терморегуляции устанавливаются к 2 1/2—3 годам. Тренировка (упражнения) терморегулярных процессов — сосудистых реакций и обменных процессов — путем повторных регулярных термических раздражений (купание, душ, холодное обтирание) повышает сопротивляемость простудным заболеваниям, укрепляет здоровье.
IV. Витамины
В 1880 г. русский ученый Н. И. Лунин обнаружил, что мыши погибают, если их кормить искусственной пищевой смесью из очищенных продуктов. Если к рациону добавлять 1 мл молока, то они остаются здоровыми. Таким образом установили, что для полноценности пищевого рациона, содержащего основные питательные вещества и минеральные соли, необходимы какие-то дополнительные факторы. Их назвали витаминами (от лат. vita — жизнь).
В настоящее время большинство витаминов выделено в чистом виде или синтезировано, что позволяет применять их как лекарственные препараты. Витамины делятся на две группы: водорастворимые (витамины группы В, С, РР, Р) и жирорастворимые (витамины A, D, К, Е).
Общие данные. Витамины синтезируются в основном растениями. Животные, питаясь растительной пищей, накапливают витамины в своих органах и тканях. Источником витаминов для человека служит как растительная, так и животная пища. Витамины группы В и витамины К и Н синтезируются бактериальной флорой кишечника, поэтому при лечении антибиотиками и сульфаниламидными препаратами, убивающими кишечную флору, необходимо одновременно назначать витамины.
Витамины не поставляют энергию и не становятся постоянной составной частью организма. Большинство витаминов входит в состав ферментов или являются коферментами, т. е. активаторами ферментов, и участвуют в ферментативных реакциях, поэтому они жизненно необходимы. Потребность организма в них исчисляется миллиграммами, но при недостаточности витаминов возникают серьезные нарушения обмена веществ. Витамины в достаточном количестве особенно необходимы молодому, растущему организму, а потребность в них взрослого человека зависит от многих факторов. Например, она возрастает при значительных мышечных напряжениях, при работе в условиях высокой и низкой температуры, повышенного или пониженного барометрического давления, при беременности.