Любой вид трудовой деятельности представляет собой сложный комплекс физиологических процессов, в ко­то­рый вовлекаются все органы и сис­те­мы человеческого тела. Огромную роль в этой деятельности играет центральная нервная система, обеспечивающая координацию функциональных изменений, развивающихся в ор­га­низ­ме при выполнении работы.

Трудовая деятельность – это важнейшая биологическая категория. Еще К. Маркс отмечал, что как бы различны ни были отдельные виды полезного труда, с фи­зи­оло­ги­чес­кой стороны это функции человеческого организма, и каж­дая такая функция, при любом ее содержании и фор­ме, по существу есть затрата человеческого мозга, нервов, мускулов, органов чувств и т. д.

Энергетическоеобеспечениемышечнойработы. Осуществляя свою основную функцию, мышцы выполняют определенную механическую работу. В ре­зуль­та­те сложных химико-би­оло­ги­чес­ких процессов энергия, получаемая в ре­зуль­та­те расщепления углеводов, используется для выполнения этой работы. Таким образом, мышца – это орган, превращающий химическую энергию в ме­ха­ни­чес­кую. Цепь химических превращений, связанных с пе­ре­да­чей энергии в ра­бо­та­ющей мышце, включает две основные фазы: анаэробную (без участия кислорода) и аэроб­ную (с учас­ти­ем окислительных процессов). При этом количество кислорода, расходуемое на окислительные процессы в мыш­цах, может отчасти служить показателем интенсивности выполняемой физической работы.

Вместе с тем при определенных условиях возникает кислородная задолженность, которая свидетельствует об отставании потребления кислорода во время выполнения работы от потребности в нем организма. В за­ви­си­мос­ти от интенсивности работы и ве­ли­чи­ны кислородного запроса возникают два режима энергетического обеспечения:

1) ра­бо­та в так называемом «устойчивом состоянии» – характеризуется тем, что молочная кислота полностью ликвидируется по ходу работы (кислородный запрос не превышает 2 л/мин, т. е. возрас­тает не более чем в 10 раз от уровня покоя – 0,2 л/мин);

2) ра­бо­та с об­ра­зо­ва­ни­ем кислородного долга (кислородный запрос превышает 2 л/мин) – связана с не­ук­лон­ным возрастанием и на­коп­ле­ни­ем «шлаков», ликвидируемых уже по окончании работы.

Работа с об­ра­зо­ва­нием кислородного долга характерна для упражнений в большинстве видов спорта. При спринтерских нагрузках (бег на короткие дистанции) работа осуществляется почти полностью за счет анаэробных источников, при стайерских (бег на длинные дистанции) – кислородный долг также накапливается, однако основная часть имевших место энерготрат покрывается за счет аэробных механизмов.

Энерготраты организма обеспечивают под­дер­жа­ние жизни в сос­­то­янии полного покоя (так называемый основной обмен) и вы­пол­не­ние различных работ. Основной обмен в сред­нем составляет примерно 1 ккал на 1 кг веса в 1 ч, т. е. око­ло 1500 ккал в сут­ки. При вы­полнении различных видов работ затраты энергии колеблются в широких пределах и сос­тав­ля­ют в сут­ки (вместе с ос­нов­ным обменом) у лиц, занимающихся умственным трудом, 2000–3000 ккал, у лиц физического труда 3500–7000 ккал.

На основе калорической оценки энерготрат организма любые виды работ подразделяют следующим образом: легкая – до 150 ккал/ч, средняя – до 250, тяжелая – до 450, очень тяжелая – свыше 450 ккал/ч.

Когда идет речь о мы­шеч­ной работе, необходимо понимать, что в дан­ной деятельности участвует весь организм и что наименование «мышечная» характеризует лишь непосредственного исполнителя.

Поскольку основным энергетическим источником мышечной работы является окисление углеводов, успешное протекание данного процесса требует бесперебойного выполнения трех условий:

1) уси­лен­ной доставки углеводов (гликогена и глю­ко­зы) к мыш­цам;

2) уси­лен­ной доставки кислорода для окисления этих ресурсов;

3) быстро­го удаления из мышц обильно образующихся «шлаков».

Для выполнения этих условий в ра­бо­ту включается весь организм. Деятельность его различных органов и сис­тем является при этом нередко весьма напряженной и нас­толь­ко превосходит уровень покоя, что не случайно в хо­де эволюции устройство и функции различных органов тела сформировались, прежде всего, в со­от­ветствии с за­да­ча­ми обеспечения мышечной деятельности.

Функциидыханияи кро­во­об­ра­ще­нияприработе. При возрастании потребности организма в кис­ло­ро­де минутный объем дыхания значительно увеличивается: с 5–6 (в сос­то­янии покоя) до 100–150 л (в слу­чае предельных нагрузок у тре­ни­ро­ван­ных спортсменов). Таким образом, дыхание обладает огромным функциональным резервом и мо­жет увеличиваться в 30 раз, а иног­да и бо­лее.

Из каждого литра вдыхаемого воздуха кровь извлекает около 40 мл кислорода (т. е. при­мер­но 1/5 часть содержания этого газа в воз­ду­хе). Эта величина называется коэффициентом использования кислорода и ха­рак­те­ри­зу­ет эффективность дыхания. У здо­ро­вых людей она существенно не меняется и при значительных объемах легочной вентиляции. Поэтому по величине минутного объема дыхания можно в оп­ре­де­лен­ной степени судить об уровне потребления кислорода.

Эффективность кислородного обмена при работе зависит не только от внешнего дыхания (легочный газообмен), но и от характера переноса кислорода кровью и сте­пе­ни его извлечения из крови в тка­нях. В тка­нях тела из крови извлекается не весь приносимый ею кислород – в сред­нем порядка 45%; эта величина называется коэффициентом утилизации кислорода. У хо­ро­шо тренированных людей этот показатель может повышаться до 70% и бо­лее.

Происходят изменения и сер­деч­но-со­су­дис­той системы: с од­ной стороны, значительно увеличивается русло мышечных сосудов (в по­кое функционирует лишь небольшая часть мышечных капилляров – 2–10%); с дру­гой стороны, усиливает свою работу сердце. Ударный объем крови, выбрасываемой желудочками, может достигать 200 мл; частота сердечных сокращений (ЧСС) также существенно растет и мо­жет достигать 200 уд/ми­н. Возрастание минутного объема крови обеспечивается как увеличением ударного объема, так и уча­ще­ни­ем сердечных сокращений. Поскольку определение ударного объема методически очень сложно, а час­то­та пульса весьма доступна и дос­та­точ­но хорошо отражает степень возрастания минутного объема крови, данный показатель весьма ценен при определении интенсивности мышечной работы. Применение радиопульсометрии позволяет оценить уровень ЧСС во время выполнения различных трудовых процессов. Исходя из этого работы подразделяются на легкие – при среднесменной частоте пульса до 90 уд/ми­н, средние – до 100, тяжелые – до 120 и очень тяжелые – свыше 120 уд/ми­н. Кроме того, мышечная работа вызывает, как правило, известное повышение систолического (максимального) артериального давления. Диастолическое же (минимальное) артериальное давление обычно возрастает при сравнительно больших физических усилиях.

Биохимическиесдвиги, возникающиеприработе. Из биохимических изменений крови обращает на себя внимание динамика сахарной кривой. При работах средней тяжести уровень сахара в кро­ви несколько повышается, причем повышенное его содержание сохраняется некоторое время и в те­че­ние восстановительного периода.

При значительных энергетических затратах возможны симптомы, свидетельствующие о на­чи­на­ющем­ся истощении углеводных резервов организма или о не­дос­та­точ­ной их мобилизации.

Длительные физические усилия умеренной мощности вызывают первоначальное повышение содержания молочной кислоты в кро­ви, которое резко увеличивается при тяжелых работах. В ре­зуль­та­те увеличения рН среды ускоряется переход кислорода из гемоглобина крови в тка­ни. Именно благодаря этому при физических нагрузках значительно повышается коэффициент утилизации кислорода.

Могут наблюдаться определенные изменения теплового и вод­но-со­ле­во­го обменов при работе в го­ря­чих цехах или при выполнении тяжелой физической работы. При этом значительное повышение деятельности потовых желез может снижать выделительную функцию почек. При тяжелых работах в ус­ло­ви­ях нагревающего микроклимата рабочие могут выделять за смену до 10 и бо­лее литров пота.

При тяжелой физической нагрузке возможно торможение секреции и мо­тор­ной функции желудка, а так­же замедление переваривания и про­цес­сов всасывания пищи.

Мышечная работа различной интенсивности может вызывать нарушения в разных отделах центральной нервной системы (ЦНС), в том числе и ко­ры головного мозга. Тяжелая физическая нагрузка нередко обусловливает понижение корковой возбудимости, нарушение условно-рефлекторной деятельности, а так­же повышение порога чувствительности зрительного, слухового и так­тиль­но­го анализаторов. Напротив, умеренная работа улучшает условно-реф­лек­тор­ную деятельность и сни­жа­ет порог восприятия для указанных анализаторов.

Некоторые особенности физиологических изменений в ор­га­низ­ме имеют место при выполнении умственной работы с пре­иму­ществен­ным участием высшей нервной деятельности. Отмечено, что при интенсивной умственной деятельности (в от­ли­чие от физической работы) газообмен или совсем не изменяется, или изменяется незначительно.

Умственный труд обычно вызывает замедление пульса, и лишь иногда значительные умственные напряжения учащают его. При умственной работе повышается кровяное давление, учащается дыхание, увеличивается кровенаполнение сосудов мозга, но уменьшается кровенаполнение сосудов конечностей и брюш­ной полости.

Продолжительная умственная работа приводит к па­де­нию условных сосудистых рефлексов и об­ра­зо­ва­нию парадоксальных реакций. При напряженной умственной работе происходят изменения функций дыхательной системы.

Напряженный умственный труд вызывает отклонения от нормы тонуса гладких мышц внутренних органов, кровеносных сосудов, в осо­бен­нос­ти сосудов мозга и сердца. С дру­гой стороны, огромное количество импульсов, идущих от периферии и внут­рен­них органов, влияет на ход умственной работы.

Установлено, что умственная работа тесно связана с ра­бо­той органов чувств, в пер­вую очередь зрения и слу­ха, и она более плодотворно протекает в ус­ло­ви­ях тишины.

Легкая мышечная работа стимулирует умственную деятельность, а тя­же­лая, изнурительная работа, наоборот, понижает ее, снижает качество. Имеются данные о том, что для многих представителей творческой умственной деятельности ходьба являлась необходимым условием успешного выполнения работы.

Интенсивная работа, как физическая, так и умствен­ная, может привести к утом­ле­нию и пе­ре­утом­ле­нию.

Утомление – это особое функциональное состояние человека, проявляющееся во временном уменьшении работоспособности под влиянием продолжительной или интенсивной работы и ис­че­за­ющее после отдыха.

Утомление при мышечной работе человека есть целостный процесс с кор­ти­каль­ным первичным звеном, представляющий по биологической сущности защитную реакцию, а по физиологическому механизму – уменьшение работоспособности, прежде всего корковых центров. Последнее обусловливается в большой мере процессом торможения и, в свою очередь, обусловливает существенные сдвиги в сос­то­янии регуляторных систем и ис­пол­ни­тель­ных аппаратов.

Механизмы, лежащие в ос­но­ве как мышечного, так и умствен­но­го утомления, во многом близки. И в том и в дру­гом случае первичным звеном является утомление корковых центров (речь идет лишь о раз­ных корковых анализаторах). При умственной деятельности всегда возникают элементы мышечного утомления. И наконец, во многих случаях как физической, так и умствен­ной работы имеет место значительное эмоциональное напряжение.

Таким образом, с фи­зи­оло­ги­чес­кой точки зрения следует учитывать относительность различий между мышечным и умствен­ным утомлением, и очень многое, что касается утомления при мышечной работе и борьбы с ним, приложимо и к воп­ро­сам гигиены умственного труда.