Взаимодействие человека с окружающей средой

Организм человека постоянно находится во взаимодействии с окружающей его средой. Жизнь урбанизированного человека неразрывно связана со следующими процессами: труд, пребывание в городской среде, использование средств транспорта, сфера быта, активный и пассивный отдых.

Энергообмен человека. Совершение всех видов деятель­ности организма осуществляется за счет потребляемой им химической энергии, содержащейся в биологическом «топ­ливе» - пище.

Совокупность всех химических реакций в организме, необ­ходимых для обеспечения его веществом и энергией, называ­ется обменом веществ. В науке используют понятия основ­ного обмена и обмена при различных видах деятельности.

Основной обмен характеризуется величиной всех энерге­тических трат в организме при полном мышечном покое, в стандартных условиях (при комфортной температуре ок­ружающей среды, спустя 12-16 часов после приема пищи, в положении лежа). Эта энергия тратится только на поддер­жание жизни в теле человека, ее расход составляет 4,2 кДж в час на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг общие энергетические траты при основном обмене составляют 294 кДж/ч, что соответствует мощности 81,7 Вт. Любое от­клонение от этих условий вызывает изменение интенсивно­сти основного обмена. Так, после приема пищи в зависимо­сти от ее вида основной обмен возрастает на 10-30%, а с повышением температуры тела на 1 °С интенсивность ос­новного обмена возрастает в среднем на 5%. Основной об­мен зависит также от эмоционального состояния человека, его пола и возраста.

При напряжении мышц туловища затраты энергии пре­вышают уровень основного обмена на 5-10%, в положении стоя - на 10-25%, при вынужденной неудобной позе - на 40-50%.

Энергозатраты при мышечной работе зависят от ее на­пряженности и продолжительности. Так, затраты энергии на ходьбу зависят от скорости передвижения человека, и составляют примерно 175, 245 и 315 Вт соответственно при значениях скорости 3, 4 и 5 км/ч. Затраты энергии при мышечной работе различной интенсивности приведены ниже:

При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15-20% основного обмена. Пре­вышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напря­женности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повы­шается на 48%, при выступлении с публичной лекцией - на 94%, у операторов вычислительных машин - на 60-100%. Суточные энергозатраты (мДж) зависят от рода деятель­ности человека:

Еще в 1840 г. Ю. Либих сформулировал так называемый закон минимума, который гласит: «Выносливость организ­ма определяется слабым звеном в цепи его потребностей; его жизненные возможности лимитируются факторами, ко­личество и качество которых близко к необходимому орга­низму минимуму. Дальнейшее снижение или ухудшение этих факторов ведет организм к гибели».

Теплообразование и температура тела человека. Нор­мальная жизнедеятельность человека может осуществлять­ся только при определенных метеорологических условиях: давлении Р, температуре t, относительной влажности φ и ско­рости движения окружающего воздуха W. Эти параметры влияют на интенсивность тепломассообмена тела человека с окружающей средой, в процессе которого отводится выра­батываемая организмом теплота Q_выр, температура тела поддерживается на определенном уровне, обеспечивающим нормальное протекание обменных реакций в организме че­ловека. Для человека температурный оптимум близок к тем­пературе тела, составляющей около +37°С, под которой по­нимают температуру его внутренних органов. Ее величина достаточно стабильна и лишь незначительно изменяется с те­чением суток и с возрастом. Максимальная величина темпе­ратуры тела (37,0-37,ГС) наблюдается в 16-18 часов, ми­нимальная - (36,0-36,2°С) наблюдается около 3-4 часов. У пожилых людей температура тела снижается до 35,0- 36,0°С. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре тела не ниже +25°С и не выше +43°С.

Значительная часть энергии, высвобождающейся при окислительно-восстановительном распаде пищи, трансфор­мируется в теплоту, но основное количество теплоты (от 65 до 70%) вырабатывается в мышцах тела человека. При ин­тенсивной мышечной работе количество выделяемой в мышцах теплоты повышается до 90% от общей теплопро­дукции тела человека. Теплопродукция организма зависит не только от интенсивности мышечной работы, но также и от температуры окружающей среды (табл. 2.1).

В поверхностном слое тела толщиной примерно 2,5 см происходит снижение температуры тканей, вызванное поте­рей теплоты в окружающую среду. Поэтому температура ко­жи несколько ниже температуры внутренних органов. Так, температура кожи лба колеблется в диапазоне 32,5-34°С, груди 31-33,5°С, кистей рук - 28,5°С, пальцев стопы - 24,4°С. Наибольшее значение температуры кожи наблюда­ется в подмышечной впадине - 36,5-36,9°С. Эту темпера­туру чаще всего и используют для оценки теплового состо­яния организма человека.

Таблица 2.1