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%)
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.