Элементы физиологии труда, механизмы тренировки и адаптации

За многие сотни тысяч лет труд преобразовал структуру и функции человеческого организма. Большого совершенства достигли рука и органы речи. Вместе с ними разви­вался и мозг.

Ф. Энгельс писал, что труд создал самого человека. Влияние трудовой деятельности на организм изучает специальная отрасль физиологии — физиология труда. Задача ее — исследовать функционирование человеческого организма во время трудовой дея­тельности, чтобы научно обосновать оптимальные для организма формы и методы организации труда, режимы и нагрузки с целью сохранения высокой работоспособности и здоровья человека.

Трудовая деятельность современного человека является многоплановой. Однако она осуществляется в конечном счете посредством включения в работу двигательных аппаратов организма—его скелетных мышц. Поэтому важным разделом физиологии труда является изучение деятельности скелетных мышц и регуляции этой деятелвности. Работа мышц требует значительного расхода энергии и поэтому вызывает изменение функций сердечно-сосудистой системы, дыхания и газообмена, обмена веществ, термо­регуляции, выделительных процессов. Помимо этого, труд человека представляет собой целенаправленную деятельность, формирующуюся в процессе обучения, которое требует переработки огромного количества информации.

Выбор оптимальных условий трудовой деятельности, необходимая конструкция инструментов, оснащение рабочего места (положение стола, сидения, условий освещен­ности, температуры), предупреждение вредного воздействия дополнительных производ­ственных факторов: шума, вибрации, давления, влажности воздуха, действие различных химических веществ и других производственных факторов с целью оздоровления условий труда и профилактики профессиональных заболеваний — занимается специальная отрасль науки гигиена труда. Исследования в области гигиены труда опираются на данные физиологии труда. Обе науки нередко используют в своих исследованиях одни и те же методическиеприемы.

Для оптимальной организации труда важны данные науки, изучающей психологи­ческие аспекты трудовой деятельности,— психологии труда.

Чрезвычайно важное значение имеет системное исследование физиологических функций и деятельности человека в условиях современного производства. Такое иссле­дование осуществляется возникшей недавно наукой эргономикой (от греч. ergos — работа и nomos — закон). Задача эргономики — поиск путей оптимизации орудий, условий и процесса труда. Физиология труда представляет, таким образом, важную часть эргономики.

Помимо общей физиологии труда, существуют и ее специальные разделы, изучаю­щие различные виды трудовой деятельности: физиология физического труда, физиология умственного труда, физиология сельскохозяйственного труда, авиационная и косми­ческая физиология, физиология подводных работ, высокогорная физиология, физиология человека в полярных широтах, в аридных зонах (пустынях) и т. д. Близкой к этим разде­лам науки является физиология спорта, задача которой состоит в том, чтобы разраба­тывать оптимальные условия и режимы тренировки организма с целью достижения высо­ких спортивных результатов.

Из всего этого большого круга проблем в настоящей главе кратко освещены те об­щие вопросы физиологии труда, которые имеют наибольшее значение в условиях совре­менного производства.

ФИЗИОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ТРУДА

Деятельность мышц приводит, как известно, к увеличению расхода энергии. В энергетическом балансе организма растет доля «рабочей прибавки». Добавочный расход энергии человеком во многом определяется характером его трудовой деятель­ности. Так, величина добавочного расхода энергии во время письма сидя составляет только (3,6—4,2)-Ю-² Вт (1,9—2,2 ккал/мин), а при плавании— (9—26,6) • 10~² Вт (5—14 ккал/мин).

Непосредственным источником энергии для сокращающихся мышц является АТФ, запасы которой восстанавливаются за счет энергии распада глюкозы до молочной кислоты и окисления части молочной кислоты до двуокиси углерода и воды.

Для кратковременной работы используются энергетические ресурсы углеводов (расщепление гликогена и образование глюкозы как «топлива» для мышц).

При длительной физической работе энергия возникает в результате распада жира жировых депо организма, образования жирных кислот и окисления их до С0₂ и Н₂0.

Максимально возможная продолжительность физической работы определяется ее интенсивностью, которая в свою очередь определяет уровень энергетических зат­рат (табл. 24).

Таблица 24

Максимальная продолжительность физической работы при различных уровнях энергетических затрат Уровень энергетических затрат, Вт (ккал/мин) Максимально возможная прололжнтельносгь физической работы 570-10"2 (300) * Доля секунды 190■10^2 (100) * 5 с 45,5.Ш~г (25) 300 с (5 мин) 28,5-10~2 (15) 1 ч 23,7-Ю 2 (12,5) 4 ч 19-10 2 (10) 10 ч 9,5-10"2 (5) 2—3 дня 7,6-10-' (4) 10 дней 5,7-10 2 (3) Несколько месяцев 4.7-Ю"2 (2,5) Неопределенно долгое время для здорового человека 3.8-10 2 (2) Неопред елейно долгое время для всей популяции

* Значения высчитаны по проделанной механической работе с учетом, что коэффициент полезного действия мышц равен 20 %

Работающие мышцы нуждаются в усиленной доставке кислорода, глюкозы и других веществ. Необходимо и увеличение, скорости выведения двуокиси углерода и других продуктов обмена.

Все это требует усиления функции сердечно-сосудистой системы и дыхания (табл. 25).

Таблица 25 Классификация физической работы по максимальным реакциям системы дыхания и кровообращения Уровень активности Энергетические затраты МОД, л/иин ЧЛ в минуту ДК ЧС в минуту Концентра­ции молочной кислоты в крови, ммоль/л 1МГ%) Ог. л /мин Вт (ккал/мин) Покой 0,25 2,3-10~2 (1,2) 0,83 1.1 (10) Работа:               легкая 0,75 6,6-10(3,5) 0,85 U (10) умеренная   14,2-10"2 (7,5) 0,55 1.1 (10) Тяжелая работа:               оптимальная 2,0 19-Ю-2 (10) 0,90 1,7 (15) утомительная 2,5 23,7-10"2 (12,5) 0,95 2,2 (20) Интенсивная ра­               бота:               максимальная 3,0 28,5-10(15) 1,00 5,6—6,7             (50—60) изнуряющая 3,0 28,5-10-2 (15) 1.00 6,7 (60)

Примечание.МОД — минутный объем дыхания; ЧД — частота дыхания; ДК — дыхательный коэффициент; ЧС - частота сердечных сокращений.

При напряженной физической работе образующаяся молочная кислота не успевает окислиться в момент самой работы. Окисление ее продолжается и после прекращения работы, что требует усиленного потребления кислорода. Образуется так называемый «кислородный долг», максимальная величина которого после очень тяжелой работы может достигать 15—20 л 0₂.

В начале интенсивной физической нагрузки возникает период адаптации, при кото­ром могут возникать чувство удушья, неприятные ощущения в дыхательных путях из-за недостаточно быстрого увеличения вентиляции легких. Затем эти явления проходят, но через 20—30 мин после начала работы может возникнуть «мертвая точка». Указанные неприятные явления в этот момент выражены значительно сильнее и могут вызвать отказ от продолжения работы. Если усилием воли продолжать работу, то указанные явления проходят и наступает «второе дыхание». Физиологический смысл этого явления заклю­чается в перестройке вегетативных функций, обеспечивающих продолжение работы. Скорость наступления «второго дыхания» зависит от степени тренированности орга­низма.

Степень тренированности определяют при помощи ряда функциональных проб. Важными показателями являются уровень гемоглобина в крови, величина жизненной емкости и максимальной вентиляции легких, длительность произвольной задержки дыхания и другие пробы, характеризующие функциональные возможности системы дыхания, крови и др.

Не менее важна оценка состояния сердечно-сосудистой системы. Частота пульса в покое обычно тем меньше, чем выше степень тренированности (у хорошо тренирован­ных спортсменов она достигает 40—50 в минуту). Важными показателями являются скорость восстановления исходного ритма сердца после дозированной физической нагрузки, а также изменения ритма сердци, характера зубцов ЭКГ и величины поглоще­ния кислорода в момент самой нагрузки при поэтапном увеличении величины нагрузки вплоть до максимальной (до отказа).

Интенсивная физическая работа требует изменения характера питания. Увеличен­ный расход энергии должен пополняться в основном за счет добавочного количества потребляемых углеводов и частично белков. (При расчете энергетического баланса организма следует учитывать, что лишь около 20 % генерируемой мышцей энергии расходуется на выполнение физической работы.) Важное значение имеет также доста­точное поступление витаминов и микроэлементов.

В повышении работоспособности и предупреждении утомления существенную роль играет минимизация усилий, затрачиваемых на поддержание позы тела, удержание инструмента, приборов и т. д. Иными словами, необходимо стремиться свести к мини­муму величину статической работы мышц и максимально увеличить время их динами­ческой деятельности.

Это достигается рациональной конструкцией рабочего места, сиденья, стола, станка, правильным набором и расположением инструментов. Все эти факторы (равно как и условия оптимального освещения, температуры, величины допустимого уровня шумов, вибрации, допустимых примесей химических веществ в атмосфере производ­ственных помещений) являются предметом исследования гигиены труда.

Перестройка функций, происходящая при интенсивной мышечной деятельности, подробно описана в главах, посвященных физиологии мышц, крови, кровообращения, дыхания, пищеварения, обмена веществ, выделения и др.

Следует отметить, что по своей биологической природе организм человека приспо­соблен к весьма интенсивной мышечной деятельности. Периодическая (динамическая) интенсивная физическая нагрузка является фактором, благоприятно действующим на нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную и все другие системы организма, повышая состояние тренированности и резистентности (сопротивляемости) организма к действию ряда неблагоприятных факторов окружающей среды. Современный труд все в большей мере становится механизированным. Кроме того, и жизнь в благоустроенных жилищах, оборудованных лифтами, водопроводом, канализацией, центральным отоплением и т. д., развитие бытовой механизации, механизированного транспорта и т. д. сводят затраты физического труда на производстве и в быту к очень низкому уровню, становящемуся опасным для организма.

Особенностью современных труда и жизни является резкое ограничение физической активности — гипокинезия, что требует .специального рассмотрения.