Физические нагрузки вызывают перестройки функций организма, особенности и степень которых зависят от мощности и характера двигательной активности.

В состоянии покоя деятельность функций организма находится на невысоком уровне. При переходе к рабочему уровню происходит перестройка функций органов и систем на более высокий уровень активности.

В центральной нервной системе происходит повышение лабильности и возбудимости проекционных и ассоциативных нейронов. В различных отделах ЦНС создается функциональная система нервных центров, где на основе анализа внешней информации, мотивации и, хранившихся в мозге, памятных следов двигательных навыков и тактических комбинаций, обеспечивается выполнение задуманной цели действия. Возникший комплекс нервных центров становится рабочей доминантой, которая имеет повышенную возбудимость, подкрепляется афферентными раздражителями и избирательно затормаживает реакции на посторонние раздражители. В пределах доминирующих нервных центров создается цепь условных и безусловных рефлексов или двигательный динамический стереотип, облегчающий выполнение циклических движений или программы различных двигательных ациклических актов. Перед началом работы в коре больших полушарий происходит предварительное программирование и формирование преднастройки на предстоящее движение. В спинном мозге за 60 мс перед началом двигательного акта повышается возбудимость мотонейронов, что отражается в нарастании амплитуды спинальных рефлексов.

В двигательном аппарате при работе повышаются возбудимость и лабильность работающих мышц, повышается чувствительность их проприорецепторов, растет температура и снижается вязкость мышечных волокон. В мышцах дополнительно открываются капилляры, которые находятся в спавшемся состоянии в покое, улучшается кровоснабжение. При больших статических напряжениях (более 30 % максимального усилия) кровоток в мышцах резко затрудняется или прекращается из-за сдавливания кровеносных сосудов. Различные двигательные единицы в целой скелетной мышце при длительных физических нагрузках вовлекаются в работу попеременно, восстанавливаясь в периоды отдыха, а при кратковременных больших напряжениях - включаются синхронно. В зависимости от мощности работы активизируются разные двигательные единицы: при небольшой интенсивности работы активны только высоковозбудимые и менее мощные двигательные единицы, а с повышением мощности работы включаются промежуточные, маловозбудимые, но наиболее мощные и быстрые двигательные единицы.

Дыхание значительно увеличивается при мышечной работе – растет глубина дыхания (до 2-3 л) и частота дыхания (до 40-60 вдохов в минуту). Минутный объем дыхания при этом может увеличиваться до 150-200 л×мин. Однако большое потребление кислорода дыхательными мышцами (до 1 л×мин) делает нецелесообразным предельное напряжение внешнего дыхания.

Сердечнососудистая система, участвуя в доставке кислорода работающим тканям, претерпевает заметные изменения. Увеличивается систолический объем крови (при больших нагрузках у спортсменов до 150 - 200 мл), нарастает частота сердечных сокращений (ЧСС до 180 уд/мин и более), растет минутный объем крови (МОК) у тренированных спортсменов до 35 л×мин и более. Происходит перераспределение крови в пользу работающих органов – скелетных мышц, сердечной мышцы, легких, активных зон мозга – и снижение кровоснабжения внутренних органов и кожи. Чем больше мощность работы, тем более выражено распределение крови. Количество циркулирующей крови увеличивается за счет выхода ее из кровяных депо. Увеличивается скорость кровотока, а время кругооборота крови снижается в два раза.

В системе крови увеличивается количество форменных элементов. Наблюдается миогенный эритроцитоз.

При работе увеличивается отдача кислорода из крови в ткани. Становится больше артериовенозная разность по кислороду и коэффициент использования кислорода.

Рост кислородного долга при передвижениях спортсменов на средних и длинных дистанциях сопровождается увеличением в крови концентрации молочной кислоты и снижением рН крови. При циклических упражнениях различной длительности с увеличением дистанции снижаются единичные энерготраты (ккал в 1с) и растут суммарные энерготраты (до 2 – 3 тыс. ккал на всю работу), а анаэробный путь энергопродукции (за счет АТФ, КрФ и гликолиза) сменяется постепенно аэробным путем (за счет окисления углеводов, а затем и жиров).

Физические нагрузки вызывают перестройки различных функций организма, особенности и степень которых зависят от мощности и характера двигательной деятельности.

ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНОВ И СИСТЕМ ОРГАНИЗМА

В состоянии покоя деятельность различных функций отрегулирована соответственно невысокому уровню кислородного запроса и энергообеспечения. При переходе к рабочему уровню необходима перестройка функций различных органов и систем на более высокий уровень активности и новое межсистемное согласование на рабочем уровне.

В центральной нервной системе происходит повышение лабильности и возбудимости многих проекционных и ассоциативных нейронов. Во время работы»нейроны движения» организуют через пирамидный путь моторную активность, а «нейроны положения» через экстрапирамидную систему - формирование рабочей позы. В различных отделах ЦНС создается функциональная система нервных центров, обеспечивающая выполнение задуманной цели действия на основе анализа внешней информации, действующих в данный момент мотиваций и хранящихся в мозгу памятных следов двигательных навыков и тактических комбинаций. Возникающий комплекс нервных центров становится рабочей доминантой, которая имеет повышенную возбудимость, подкрепляется различными афферентными раздражениями и избирательно затормаживает реакции на посторонние раздражители. В пределах доминирующих нервных центров создается цепь условных и безусловных рефлексов или двигательный динамический стереотип, облегчающий последовательное выполнение одинаковых движений (в циклических упражнениях) или программы различных двигательных актов (в ациклических упражнениях).

Еще перед началом работы в коре больших полушарий происходит предварительное программирование и формирование преднастройки на предстоящее движение, которые отражаются в различных формах изменений электрической активности. Происходит избирательное увеличение межцентральных взаимосвязей корковых потенциалов, изменяется форма кривой, огибающей амплитуду колебаний ЭЭГ, появляются «меченые ритмы» ЭЭГ - потенциалы в темпе предстоящего движения, возникают условные отрицательные колебания или так называемые «волны ожидания», а также премоторные и моторные потенциалы.

В спинном мозгу за 60 мс перед началом двигательного акта повышается возбудимость мотонейронов, что отражается в нарастании амплитуды вызываемых в этот момент спинальных рефлексов (Н-рефлексов).

В мобилизации функций организма и их резервов значительна роль симпатической нервной системы, выделения гормонов гипофиза и надпочечников, нейропептидов.

В двигательном аппарате при работе повышаются возбудимость и лабильность работающих мышц, повышается чувствительность их проприорецепторов, растет температура и снижается вязкость мышечных волокон. В мышцах дополнительно открываются капилляры, которые в состоянии покоя находились в спавшемся состоянии, и улучшается кровоснабжение. Однако при больших статических напряжениях (более 30% максимального усилия) кровоток в мышцах резко затрудняется или вовсе прекращается из-за сдавливания кровеносных сосудов. Нервные импульсы, приходящие в мышцу с небольшой частотой, вызывают слабые одиночные сокращения мышечных волокон, а при повышении частоты - их более мощные титанические сокращения.

Различные двигательные единицы (ДЕ) в целой скелетной мышце при длительных физических нагрузках вовлекаются в работу попеременно, восстанавливаясь в периоды отдыха, а при больших кратковременных напряжениях - включаются синхронно. В зависимости от мощности работы активируются разные ДЕ: при небольшой интенсивности работы активны лишь высоковозбудимые и менее мощные медленные ДЕ, а с повышением мощности работы - промежуточные и, наконец, мало возбудимые, но наиболее мощные быстрые ДЕ.

Дыхание значительно увеличивается при мышечной работе - растет глубина дыхания (до2-3л) и частота дыхания (до 40-60 вдохов в 1мин). Минутный объем дыхания при этом может увеличиваться до 150-200л * мин-1. Однако большое потребление кислорода дыхательными мышцами (до 1 л * мин--1) Делает нецелесообразным предельное напряжение внешнего дыхания.

Сердечно - сосудистая система, участвуя в доставке кислорода работающим тканям, претерпевает заметные рабочие изменения. Увеличивается систолический объем крови (при больших нагрузках у спортсменов до 150-200 мл), нарастает ЧСС (до 180 уд мин-1 и более), растет минутный объем крови (у тренированных спортсменов до 35 л мин-1 и более). Происходит перераспределение крови в пользу работающих органов - главным образом, скелетных мышц, а также сердечной мышцы, легких, активных зон мозга - и снижение кровоснабжения внутренних органов и кожи. Перераспределение крови тем более выражено, чем больше мощность работы. Количество циркулирующей крови при работе увеличивается за счет ее выхода из кровяных депо. Увеличивается скорость кровотока, а время кругооборота крови снижается вдвое.

В системе крови наблюдается увеличение количества форменных элементов. Наблюдается миогенный эритроцитоз (до 5.5-6*1012 л-1) и миогенный эритроцитоз (увеличение в 2 раза). В зависимости от тяжести работы проявляются различные стадии миогенного лейкоцитоза. Небольшие тренировочные нагрузки вызывают появление 1-ой стадии - лимфоцитарной с преобладанием в лейкоцитарной формуле лимфоцитов и ростом общего количества лейкоцитов до 10-12 * 109 * мл-1 Более значительные нагрузки, особенно в соревнованиях, вызывают появление 2-ой стадии или 1 -ой нейтрофильной с ростом количества нейтрофилов (особенно юных и палочкоядерных) и увеличением количества лейкоцитов до 16-18 109 л-1 Истощающая нагрузка приводит к 3-ей стадии или 2-ой нейтрофильной с резким ростом количества лейкоцитов в крови до 20-50 109 л-1 преобладанием незрелых форм нейтрофилов и исчезновением других форм лейкоцитов (эозинофилов, базофилов).

При работе увеличивается отдача кислорода из крови в ткани. Соответственно, становится больше артериовенозная разность по кислороду и коэффициент использования кислорода.

Рост кислородного долга при передвижениях спортсменов на средних и длинных дистанциях сопровождается увеличением в крови концентрации молочной кислоты и снижением рН крови. В связи с потерей воды и увеличением количества форменных элементов повышение вязкости крови постигает 70%.

При циклических упражнениях различной длительности с увеличением дистанции снижаются единичные энерготраты (ккал в 1 с) и растут суммарные энерготраты (до 2-3 ккал на всю работу), а анаэробный путь энергопродукции (за счет АТФ, КрФ и гликолиза) сменяется постепенно аэробным путем (за счет окисления углеводов, а затем и жиров).

Функциональные изменения в организме при физических упражнениях

Движение является основным стимулятором жизнедеятельности организма человека. При недостатке движений наблюдается, как правило, ослабление физиологических функций, понижается тонус и жизнедеятельность организма.

Физические упражнения - это естественные и специально подобранные движения, применяемые в физическом воспитании. Их отличие от обычных движений заключается в том, что они имеют целевую направленность и специально организованы для укрепления здоровья, восстановления нарушенных функций.

Физические упражнения воздействуют на все группы мышц, суставы, связки, которые делаются крепкими, увеличиваются объем мышц, их эластичность, сила и скорость сокращения. Усиленная мышечная деятельность вынуждает работать с дополнительной нагрузкой сердце, легкие и другие органы и системы организма повышая функциональные возможности человека, его сопротивляемость неблагоприятным воздействиям внешней среды. Регулярные занятия физическими упражнениями в первую очередь воздействуют на опорно-двигательный аппарат, мышцы. При выполнении физических упражнений усиливается потоотделение. Во время физических нагрузок усиливается кровоток: кровь приносит к мышцам кислород и питательные вещества, которые в процессе жизнедеятельности распадаются, выделяя энергию. При движениях в мышцах дополнительно открываются резервные капилляры, количество циркулирующей крови значительно возрастает, что вызывает улучшение обмена веществ.

Действие физических упражнений тесно связано с физиологическими свойствами мышц. Каждая поперечнополосатая мышца состоит из множества волокон. Мышечное волокно обладает способностью отвечать на раздражения самой мышцы или соответствующего двигательного нерва. По мышечному волокну проводится возбуждение - это свойство обозначают как проводимость. Мышца способна изменять свою длину при возбуждении, что определяется как сократимость. Сокращение одиночного мышечного волокна проходит две фазы: сокращения - с расходованием энергии и расслабления - с восстановлением энергии.

В мышечных волокнах во время работы происходят сложные биохимические процессы с участием кислорода (аэробный обмен) или без него (анаэробный обмен). Аэробный обмен доминирует при кратковременной интенсивной мышечной работе, а анаэробный - обеспечивает умеренную физическую нагрузку в течение длительного времени. Кислород и вещества, обеспечивающие работу мышцы, поступают с кровью, а обмен веществ регулируется нервной системой. Мышечная деятельность связана со всеми органами и системами по принципам моторно-висцеральных рефлексов; физические упражнения вызывают усиление их деятельности. Сокращение мышц происходит под влиянием импульсов из центральной нервной системы.

Центральная нервная система регулирует движения, получая импульсы от проприорецепторов, которые находятся в мышцах, сухожилиях, связках, капсулах суставов, надкостнице. Ответная двигательная реакция мышцы на раздражение называется рефлексом. Путь передачи возбуждения от проприорецептора в ЦНС и ответная реакция мышцы составляют рефлекторную дугу.

Физические упражнения стимулируют физиологические процессы в организме через нервный и гуморальный механизмы. Мышечная деятельность повышает тонус ЦНС, изменяет функцию внутренних органов и особенно системы кровообращения и дыхания по механизму моторно-висцеральных рефлексов. Усиливаются воздействия на мышцу сердца, сосудистую систему и экстракардиальные факторы кровообращения; усиливается регулирующее влияние корковых и подкорковых центров на сосудистую систему. Физические упражнения обеспечивают более совершенную легочную вентиляцию и постоянство напряжения углекислоты в артериальной крови.

Физические упражнения осуществляются с одновременным участием и психической, и физической сферы человека. Основой в методе лечебной физкультуры является процесс дозированной тренировки, который развивает адаптационные способности организма.

Под воздействием физических упражнений нормализуется состояние основных нервных процессов - повышается возбудимость при усилении процессов торможения, развиваются тормозные реакции при патологически выраженной повышенной возбудимости. Физические упражнения формируют новый, динамический стереотип, что способствует уменьшению или исчезновению патологических проявлений.

Поступающие в кровь продукты деятельности желез внутренней секреции, продукты мышечной деятельности вызывают сдвиги в гуморальной среде организма. Гуморальный механизм во влиянии физических упражнений является вторичным и осуществляется под контролем нервной системы.

Физические упражнения: - стимулируют обмен веществ, тканевой обмен, эндокринную систему;

Повышают иммунобиологические свойства, ферментативную активность, способствуют устойчивости организма к заболеваниям;

Положительно влияют на психоэмоциональную сферу, улучшают настроение;

Оказывают на организм тонизирующее, трофическое, нормализующее влияние и формируют компенсаторные функции.

PAGE 2

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра клинической токсикологии и профпатологии с курсом ИПО

	Утверждаю:
	_____________________
	Заведующий кафедрой, профессор
	З.С. Терегулова
	"____"__________200_ г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЛЕКЦИИ № 3

01. ТЕМА: Функциональные изменения в организме при работе

и их анализ

02. Медико-профилактический факультет, 4 курс

03. Раздел: Основы физиологии и психологии труда

04. Лекционный курс 9 семестра

05. Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

06. Контингент: Студенты 4 курса медико-профилактического факультета

07. ОБЩАЯ ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: для создания базовых представлений о влиянии трудовой деятельности и её условий, рассмотреть и обсудить классические сведения об изменениях в функциональном состоянии работающего человека.

ЧАСТНЫЕ ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ (ЗАДАЧИ):

1. Создать понятие о функциональном состоянии и анализе изменений её характеристик.

2. Показать, что при выполнении работы происходят закономерные процессы изменения физиологического состояния человека.

3. Рассказать об изменениях в отдельных органах и системах работающего организма, дать основы для физиологического анализа влияния труда.

4. Обсудить аспекты центрально-нервной регуляции и энергетики функциональных изменений в организме человека при работе

08.Оснашение:

Схема: Краткий перечень изменений в органах и системах человеческого организма при выполнении работы

Таблица: Классификация труда по энерготратам и потреблению кислорода

Таблица: Изменение объема воздуха в лёгких в покое и при работе

Таблица: Зависимость величины минутного объема сердца от мощности мышечной работы и потребления кислорода

Таблица: Скорость восстановления частоты пульса в зависимости от интенсивности работы

Таблица: Число капилляров в мышцах при покое и работе

09. Новая информация (отсутствующая в предыдущем обучении): закономерности динамики функционального состояния работающего человека

10. ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1 час: Затраты энергии при различных видах работы.	45 мин
Особенности анализа энергетических изменений
Особенности анализа функциональных изменений отдельных
органов и систем при работе
Обобщённые характеристики физиологических сдвигов
у работающего человека
2 час: Изменения функционального состояния отдельных	45 мин
органов и систем.
Особенности анализ динамики функциональных показателей
по органам и системам работающего человека
Особенности изменений в центральной нервной системе
работающего организма

11. Контроль усвоения материала: активный опрос в конце лекции

Вопросы:

1. Определите термин: "функциональное состояние человека"

2. Определите термин: "функциональное состояние работающего человека"

3. Дайте характеристику общих изменений в системе крови при любой работе.

4. Перечислите основные химические изменения в крови при работе.

5. Норма сахара в крови человека в покое?

6. До каких величин может колебаться содержание сахара в крови работающего человека?

7. В чём биологическая сущность изменений крови при работе?

8. Почему у тренированных лиц при чрезмерной физической работе накопление молочной кислоты в крови, другие изменения в ней носят более благоприятный характер, чем у нетренированных?

9. Что такое "резервная щёлочность крови"?

10. Что такое кислородная ёмкость крови?

11. Что препятствует связыванию кислорода кровью при выполнении физической работы?

12. Что способствует лучшей отдачи кислорода кровью при работе?

13.Число дыханий в покое?

14. Минутный обьём сердца в покое?

15.Предельные величины числа дыханий при физической нагрузки?

16. Предельные величины минутного объёма сердца в покое?

17. За счет каких механизмов происходит увеличение минутного объёма сердца при физической работе?

18. Какие факторы трудовой деятельности изменяют кровяное давление в организме работающего человека?

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Алексеев С.В., Усенко В.Р. Гигиена труда. М., Мед., 1988, 576с.
2. Белозёрова Л.М. Возрастная работоспособность лиц умственного и физического труда // Физиологические и медицинские вопросы нетрадиционных форм производственной деятельности человека: В 2 ч. - Тюмень. - 1991. - Ч.2. - С. 179 - 182.
3. Быков К.М., Владимиров Г.Е., Делов В.Е., Конради Г.П., Слоним А.Д. Учебник физиологии. М., 1975
4. Виноградов М. Проблема утомления. М., 1978 г. - 298 с.
5. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса: Руководство (Р 2.2.755 - 99) / Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации. Издание официальное. - Москва, Минздра`в России, 1999 - 150 с.
6. Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методы исследований в физиологии труда. М.: Медицина, 1974. - 311 с.
7. Евстафьев В.Н. Физическая работоспособность и эргономические показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы у плавсостава // Гиг. труда. - 1989. - № 7. - 22 - 25.
8. Карамова Л.М., Красовский В.О. О системном моделировании зависимостей функционального напряжения работающего человека // Мед. труда. - 1993. - № 10 - 12. - С. 36 - 38.
9. Карамова Л.М., Красовский В.О. Сравнительная оценка функционального состояния по количеству используемых функций в трудовой деятельности // Актуальные вопросы физиологии умственного труда: Тез. докл. симпозиума. – Киев, 1993. - С. 26
10. Красовский В.О., Аскаров А.Ф. Компактная укладка для физиолого-гигиенических исследований // Рационализаторское предложение № 6/86 от 22.12.86. Уфимский НИИ гигиены и профессиональных заболеваний.
11. Красовский В.О. Прогноз функционального состояния научных сот рудников // Акт. вопросы физиологии умственного труда: Тез. докл. симпозиума. - Киев. - 1993. - С. 26
12. Красовский В.О. Способ оценки физиологических сдвигов по развёрнутому изображению их показателей. Рационализаторское предложение № 270 от 19.12.2000 г. Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека.
13. Конради Г.П., Слоним А.Д., Фарфель В.С. Общие основы физиологии труда. - М. ; Л., Биомедгиз, 1934. - 672 с.
14. Кулак А.И., Гурипович Л.А., Васильевская К.В. и др. Физиологическая оценка тяжести и напряжённости труда рабочих и служащих различного возраста // Геронтология и гериатрия: Ежегодник (Социальная среда, образ жизни и старение). Киев, 1970. - С. 106 - 111.
15. Кулак И.А. Физиология утомления при умственной и физической работе человека. Минск: Беларусь, 1968. - 272 с.
16. Марищук В.Л. Функциональное состояние и работоспособность // Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. - Л., 1974. - С. 81-95
17. Розенблат В.В. Проблема утомления. М.: Медицина, 1975 - 240 с.
18. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда / Под ред. проф. А.М. Шевченко. - Киев, 1986.- 336 с.
19. Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М. Золиной, Н.Ф. Измерова. - М.: Медицина, 1983. - 528 с.,ил.
20. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособность моряков. Л.: Медицина, Ленинградское. отделение, 1980. - 192 с.: ил.
21. Человеческий фактор: В 6 т. / Т1. Эргономика - комплексная научно-техническая дисциплина: Пер с англ. / Ж. Кристенсен, Д. Мейстер, П. Фоули и др. - М.: Мир, 1991. - 599 с., ил.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Функциональное состояние организма - совокупность характеристик физиологических функций и психофизиологических качеств, определяющих уровень активности функциональных систем организма, особенно жизнедеятельности и работоспособности организма. Для работающего организма - это совокупность тех функций, возможностей и качеств личности, которые несут наибольшую нагрузку в обеспечении профессиональной деятельности.

Сейчас производительность труда человека определяется его энерговооруженностью, способностью управлять и применять машины, оборудование для выполнения требуе мой работы.

Способность человека к трудовой деятельности, в том числе и к управлению огромными производственными комплексами (машинами) во многом зависит от динамического рабочего стереотипа - относительно устойчивой целостной системой условно-рефлекторных связей, создаваемых в процессе обучения и упражнения и, являющихся физиологической основой навыков, необходимых для обеспечения высокого уровня профессиональной работоспособности.

Работоспособность человека (Син.: трудоспособность) в общем - это способность обеспечить некоторое количество и качество работы (труда). С других позиций, работоспособность - величина функциональных возможностей организма (физиологической системы, органа), характеризующаяся количеством и качеством работы при максимальной напряжённости, интенсивности и/или длительности труда.

Нам представляется, что термин “трудоспособность” более уместен при определении производительности человека в очень длительном периоде, а термин “работоспособность” применим для обозначения потенции к труду за один рабочий день или смену.

Важно также проводить четкую грань между понятиями “физиологическая функция” и её “показателями”, о чём мы уже говорили. Напомню, что физиологическая функция - свойство, качество, реакция, способность организма проявлять жизненные потенции.

Функциональные изменения в работающем организме не происходят параллельно энергозатратам, поскольку имеется множество причин и обстоятельств, влияющих на эту зависимость. Однако, в этом вопросе, всегда можно выявить некоторые значимые, закономерные взаимозависимости, что и обсудим в этой лекции.

Сейчас, в связи с непрерывно растущей механизацией и автоматизацией трудовых процессов, остается все меньше видов работ, выполнение которых требует больших энергетических затрат. По потреблению кислорода и энергетическим затратам трудовые процессы можно отнести к трём-четырём типам, представленным в нижеследующей таблице 1.

Таблица 1

Классификация труда по энерготратам и потреблению кислорода

Характер работы	Потребление кислорода л/мин	Энерготраты ккал/мин	Необходимая энергия ккал/сутки
Лёгкая	До 0.5	До 2.5	2200-2600
Средней тяжести	От 0.5 до 1.0	2.5 – 5.0	2800-3400
Тяжёлая	Больше 1.0	Выше 5.0	3600-4000
Очень тяжёлая			4000-6000

Использование показателя энергетических затрат для оценки тяжести работы лиц различных профессий или лиц одной и той же профессии ограничивается прежде всего, разным удельным весом статического напряжения при различных работах. На расход энергии влияют также степень тренированности, формы организации труда, режим труда и отдыха, состояние внешней атмосферы (высокая или низкая температура воздуха, газы, пыль) и др.

Сами по себе энергетические показатели не дают представления о функциональном состоянии организма в целом, зависящего от состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также биохимических процессов в организме.

Известно, что время восстановления различных функций организма после прекращения работы и восстановления потребления кислорода не совпадает: функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем (их показатель - дыхательный коэффициент) восстанавливаются позже, чем потребление кислорода. Но, при прочих равных условиях показатели расхода энергии могут быть использованы для сравнительной оценки различных режимов труда и отдыха, оценки эффективности вновь введенного элемента в трудовой процесс.

Начнём с того, что любая работа предполагает изменения в гомеостазе, а то есть в изменениях внутренней среды организма. Во время работы происходят существенные морфологические, физические и химические изменения крови.

Морфологические изменения претерпевает как красная, так и белая кровь.

Количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов при работе увеличивается; при этом, чем интенсивнее работа, тем больше увеличивается количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов. Повышение количества эритроцитов и лейкоцитов в связи с работой происходит за счет как поступления их из депо (селезенки), так и усиления эритропоэза (в крови увеличивается количество ретикулоцитов) и лейкопоэза. Биологическая сущность изменений крови состоит в компенсаторном процессе, вызываемом повышенной потребностью организма в кислороде.

Механизм регуляции происходящих изменений условно-безусловно-рефлекторный: рефлекторное сокращение селезенки, раздражение костного мозга через хеморецепторы.

Физические изменения крови в связи с работой характеризуются изменениями осмотической стойкости эритроцитов, осмотического давления и вязкости. Осмотическая стойкость эритроцитов в одних случаях может быть повышена, а в других – понижена. В частности, понижение её наблюдается при тяжелой работе, выраженном ацидозе и особенно резко, при высокой температуре воздуха.

Осмотическое давление в эритроцитах (концентрация осмотически активных веществ поваренной соли, молочной кислоты) при работе резко повышается.

Вязкость крови возрастает вследствие увеличения количества форменных элементов и уменьшения в плазме крови воды, которая из крови диффундирует в работающие мышцы.

К основным химическим изменениям крови при работе относятся изменения содержания сахара, молочной кислоты, щелочных резервов крови, газов крови.

Содержание сахара в крови человека в покое может колебаться от 60 до 150 мг%; наиболее часто оно составляет 80-90 мг %. Поступление сахара в кровь и потребление его тканями регулируются взаимосвязанными системами: симпатико-адреналовая система увеличивает поступление сахара из печени в кровь, инсулино-парасимпатическая система понижает содержание сахара в крови.

Инсулин способствует усилению обеих фаз углеводного обмена окисления и рёсинтеза, а также повышает проницаемость клеточных мембран, способствуя проникновению сахара в ткани.

В начале работы количество сахара в крови повышается, что объясняется условно-рефлекторными влияниями. Таков же механизм увеличения содержания сахара в крови и для предрабочего состояния. Отметим, что больше всего содержание сахара в крови наблюдается при работе, связанной с высоким уровнем эмоционального напряжения.

При выполнении привычной работы, особенно тренированными лицами, содержание сахара в крови у них несколько снижается и держится примерно на одном уровне длительное время. Значительное снижение обычно наступает при очень тяжелой и длительной работе. У нетренированных лиц может наступить столь резкое уменьшение содержания сахара в крови, что оно окажется опасным для жизни. При переутомлении и перенапряжение может возникнуть гипогликемическая кома.

Введение сахара в организм во время работы вызывает увеличение концентрации его в крови и благоприятно влияет на повышение работоспособности.

Молочная кислота в крови в покое содержится в пределах 10-25 мг%. При легкой работе, например при ходьбе и ряде производственных работ, содержание молочной кислоты в крови не повышается: она успевает окислиться и ресинтезироваться там, где образовалась, т. е. в мышцах, и в кровь не поступает. При работе средней тяжести в первые минуты возможно повышение содержания молочной кислоты в крови. При дальнейшей же работе, даже длительной, содержание молочной кислоты в крови не превышает исходного уровня.

Это объясняется тем, что при наличии микропауз в деятельности - при кратковременном расслаблении мышц, молочная кислота успевает окислиться и ресинтезироваться в них.

Как правило, молочная кислота может накапливаться в крови при очень интенсивной работе, иногда в значительном количестве. Такая работа бывает обычно кратковременной и характеризуется недостаточным снабжением кислородом, образованием большого кислородного долга.

У людей, тренированных к физической работе, образование молочной кислоты меньше, чем у нетренированных, а ресинтез происходит более быстрыми темпами.

До сих пор мы говорили о кислотных изменениях. Но, нельзя забывать и о щелочных резервах крови, поскольку при работе возникает необходимость усиленного удаления и/или связывания образующейся углекислоты.

Количество углекислоты, которое кровь способна связать при парциальном давлении углекислоты 44 мм рт. ст. и постоянной температуре 18°, носит название резервной щелочности крови и является показателем способности крови связывать кислые продукты.

Резервная щелочность крови выражается в объемных процентах углекислоты. У людей в покое резервная щелочность плазмы крови значительно колеблется (43-67 об %). На уровень щелочных резервов крови большое влияние оказывает тренированность к физической работе. Показано, что у тренированных людей резервная щелочность на 10-20% выше, чем у нетренированных. Обычно можно наблюдать значительное снижение щелочных резервов при кратковременной, но очень интенсивной работе. При этом отмечается совершенно четкая обратная зависимость уровня щелочных резервов от содержания в крови молочной кислоты: чем больше содержание молочной кислоты, тем ниже уровень щелочных резервов.

Снижение щелочных резервов крови можно также наблюдать у рабочих в начале обучения профессиональной работе. По мере приобретения навыков и закрепления их, т. е. по мере повышения тренированности, уровень щелочных резервов возрастает.

При кратковременной работе большой интенсивности снижение уровня щелочных резервов можно поставить в зависимость от тяжести работы. При длительных работах средней тяжести такой зависимости между выполняемой работой и уровнем щелочных резервов обнаружить нельзя. Аналогичные изменения, как указывалось выше, претерпевает содержание молочной кислоты в крови при длительной работе средней тяжести, что указывает на тесную связь состояния буферной системы крови и накопления в крови кислых продуктов.

Кровь приносит клеткам кислород, питающие вещества и уносит переработанные отходы. Особым вопросом является изменение газового состава крови в процессе работы.

Количество кислорода в миллилитрах, связанное 100 мл крови при полном насыщении, носит называние кислородной емкости крови. Средняя величина кислородной емкости крови для мужчин - 18,3 мл, для женщин - 16,5 мл. В целостном организме насыщение крови кислородом зависит от парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. При давлении кислорода 120-130 мм рт. ст. гемоглобин насыщается приблизительно на 100%. Однако практически насыщение колеблется в пределах 90-95%.

Сдвиг реакции крови в кислую сторону вследствие увеличения содержания углекислоты и молочной кислоты при работе препятствует связыванию кислорода гемоглобином.

При нормальном парциальном давлении достигается насыщение крови кислородом, при низком же парциальном давлении насыщение крови кислородом может резко снизиться. В то же время сдвиг реакции в кислую сторону способствует лучшей отдаче кислорода тканям и более быстрой диссоциации оксигемоглобина.

В капиллярах кислород отдается тканям; следовательно, в венозной крови содержание его ниже, чем в артериальной. В покое различные ткани организма забирают 20- 30% кислорода, при работе же потребление кислорода тканями достигает 70%.

Отношение артериовенозной разности кислорода к кислородной емкости носит название коэффициента утилизации кислорода. У тренированных людей он конечно, выше.

Содержание углекислоты в крови значительно колеблется в зависимости от наличия в ней различных катионов и интенсивности легочной вентиляции. В покое в артериальной крови у здоровых людей содержание углекислоты колеблется в пределах 44,6-54,7 об. %, а в венозной крови - в пределах 48,3-60,4 об. %. При работе снижению содержания углекислоты в крови способствуют связывание углекислоты катионами, а также вымывание кислоты из крови гипервентиляцией лёгких.

Изменения в крови не является единственными и отдельными в целостном работающем организме. Рассмотрим изменения дыхательной функции. Функция дыхания весьма лабильна и значительно изменяется в связи с работой. Так, выдох при работе осуществляется с участием грудных мышц, сокращение которых уменьшает объем грудной клетки и тем самым жизненную емкость легких. Уменьшение жизненной емкости легких при работе компенсируется перераспределением воздуха в легких. Данное утверждение наглядно иллюстрирует нижеследующая таблица 2.

Таблица 2

Изменения объёма воздуха в лёгких в покое и при работе

Условия опыта	Дыхательный воздух	Резервный воздух	Дополнительный воздух	Жизненная ёмкость лёгких
Покой	0,93	1,77	1,50	5,66
Работа	2,18	0,80	0,86	5,36

Как видно из таблицы, объем дыхательного, т. е. альвеолярного воздуха в работе увеличивается примерно в 2,5 раза за счет объемов резервного и дополнительного воздуха. Жизненная емкость легких может уменьшаться также в зависимости от рабочей позы: если жизненную емкость при спокойном состоянии в вертикальном положении принять за 100, то при сгибании туловища вперед она будет составлять 88,5, а при сгибании назад - 75. При легкой и кратковременной работе может наблюдаться, наоборот, увеличение жизненной емкости легких,

В покое число дыханий в минуту колеблется в пределах 12-24, а легочная вентиляция в пределах 4-10 л, чаще 6-8 л. При работе эти величины возрастают в несколько раз. В покое человек потребляет кислорода 200-300 мл в минуту, а при тяжелой работе в 10-15 раз больше. Доставка такого большого количества кислорода обеспечивается путем значительного усиления функции легких. Легочная вентиляция может быть увеличена до 100-150 л/мин из-за учащения дыхания, и главным образом, увеличения глубины вдоха. У тренированных людей увеличение легочной вентиляции осуществляется за счет усиления глубины дыхания в большей степени, чем у нетренированных.

Величина легочной вентиляции растет пропорционально мощности работы и, следовательно, потреблению кислорода. Такая закономерность позволяет на основании определения величины легочной вентиляции с некоторым приближением судить о величине потребления кислорода ж тем самым об энергетических затратах.

В регуляции дыхания в связи с работой главную роль играет центральная нервная система. Опыты показали увеличение легочной вентиляции в предрабочем (предстартовом) состоянии. Образующиеся в процессе работы условно-рефлекторные связи между интенсивностью работы и легочной вентиляцией при многократном повторении одной и той же работы настолько закрепляются, что соответствующая легочная вентиляция становится неотъемлемым элементом динамического стереотипа. Примером формирования такого стереотипа являются ныряльщики - ловцы жемчуга.

Важную роль в регуляции дыхания при работе играют также гуморальные факторы, обусловливающие изменения рН крови, напряжения углекислоты, кислорода и оказывающие регулирующее влияние через дыхательный центр.

Параллельно с описанными изменениями в ходе работы происходят изменения и в сердечно-сосудистой системе . В покое минутный объем сердца колеблется в пределах 3,5-5,5 л, при мышечной работе он достигает 30-40 л. Между величиной минутного объема сердца, мощностью мышечной работы и потреблением кислорода существует линейная зависимость. Она справедлива только тогда и только тогда, когда состояние потребления кислорода достаточно устойчиво. Это видно из данных, приведенных в нижеследующей таблице 3.

Таблица 3

Зависимость величины минутного объёма сердца от мощности

мышечной работы и потребления кислорода

Работа, КГм	Минутный объем, л/мин	Ударный объем, мл	Потребление кислорода, л/мин
	11.0
	16.6		1.76
1080	22.6
1452	35.0

Увеличение минутного объема сердца происходит за счет учащения сокращений и увеличения ударного (систолического) объема сердца. Систолический объем сердца в покое колеблется в пределах 60- 80 мл; при работе же он может увеличиваться вдвое и более, что зависит от функционального состояния сердца, условий наполнения его кровью, тренировки.

У хорошо тренированного человека систолический объем может при умеренной частоте пульса достигать высоких величин (до 200 мл).

Устанавливающийся в связи с работой, новый уровень деятельности сердечно-сосудистой системы, обеспечивается в основном благодаря нервным, и в меньшей мере, гуморальным влияниям. При этом образование условно-рефлекторных связей способствует установлению этого нового уровня еще до начала работы. Во время работы происходят дальнейшие изменения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Поступление крови в сердце обусловливается венозным притоком и длительностью диастолы. Венозный приток при работе увеличивается. Рефлекторно, воздействием на проприорецепторы, вызывается расширение сосудов мышц и поверхностных сосудов и, одновременно сужение внутренних сосудов - “чревный рефлекс”.

Кровь из мышц перегоняется в вены и сердце, причем скорость движения крови пропорциональна количеству мышечных движений (действие “мышечного насоса”). Такое же действие оказывает перемещение диафрагмы. Длительность диастолы во время работы укорачивается. Механизм укорочения рефлекторный - через барорецепторы в устьях полых вен и проприоцепторы работающих мышц. Общий результат - учащение сердечных сокращений.

Оптимальные условия для работы сердца создаются тогда, когда скорость диастолического наполнения и длительность диастолы соответствуют друг другу. При недостаточном или избыточном кровенаполнении сердце вынуждено работать за счет учащения сокращений.

Эффективность деятельности сердца зависит не только от его функционального состояния, мощности мускулатуры, состояния питания, нервной регуляции, но и от способности развивать силу сокращения в зависимости от диастолического наполнения. Величина ударного объема, таким образом, пропорциональна величине венозного притока.

Ритм сердечной деятельности можно оценить по частоте пульса. Для характеристики мышечной работы учитывается как частота пульса во время работы, так и скорость восстановления его после работы. Обе эти функции зависят от интенсивности и длительности работы. Для работы умеренной тяжести характерна более или менее постоянная частота пульса. При тяжелой работе наблюдается непрерывный рост ее. Скорость восстановления частоты пульса зависит от интенсивности работы, что и следует из нижеследующей таблицы 4.

Таблица 4

Скорость восстановления частоты пульса

в зависимости от интенсивности работы

Характер работы	Величина учащения пульса (в минуту)	Время восстановления исходной величины пульса (минуты)
Умеренная
Значительная
Тяжёлая

У тренированного человека частота пульса при прочих равных условиях всегда меньше, чем у нетренированного. От состояния сердечно-сосудистой системы зависит кровоснабжение работающих органов. Регуляция сосудистой системы условно-безусловно-рефлекторная и местная гуморальная.

При этом особую роль в сосудистой регуляции играют продукты обмена (гистамин, адениловая кислота, ацетилхолин), особенно гистамин, сильно расширяющий мелкие сосуды. Большая роль в регуляции сосудов принадле-жит продуктам желез внутренней секреции - адреналину, суживающему сосуды внутренних органов, и вазопрессину (гормон мозгового придатка), действующему на артериолы и капилляры.

Гуморальная регуляция сосудистой системы может осуществляться непосредственно действием на мышечную стенку сосудов и рефлекторно через интерорецепторы.

Нервная регуляция сосудистой системы весьма чувствительна, и этим объясняется большая подвижность кровоснабжения органов. Благодаря ус-ловно-безусловно-рефлекторным и гуморальным механизмам во время работы происходит перераспределение крови из внутренних органов к работающим мышцам и одновременно увеличивается объем сосудистого ложа капилляров. Как видно из таблицы 5, во время работы значительно увеличивается число раскрытых капилляров, их поперечник и емкость.

Следует отметить недифференцированность реакции сосудов, как особенность центрально-нервной регуляции. Так, например, при работе одной рукой сопутствующая сосудистая реакция распространяется на все конечности.

Таблица 5

Число капилляров в покоящейся и деятельной мускулатуре

Условия определения показателей	Число раскрытых капилляров в 1 мм 3 мышцы	Поперечник капилляров, Мк	Емкость капилляров, в процентах к объему мышцы
В покое	30 - 250	3.0 - 3.8	0.02 - 0.03
При сокращении	2 500
При максимальном сокращении	3 000		15.0

Большое значение для оценки функционального состояния организма во время работы имеет кровяное давление, на которое влияют три фактора : величина опорожнения сердца, интенсивность чревного рефлекса и тонус сосудов.

Систолическое (максимальное) давление является показателем энергии, затрачиваемой сердцем, и связано с объемом систолы; в то же время оно характеризует реакцию сосудистых стенок на давление волны крови. Повышение систолического кровяного давления во время работы - показатель усиленной деятельности сердца.

Вследствие повышения при работе максимального давления в сосудистом русле, повышается и пульсовое давление, которое характеризует объем кровоснабжения работающих органов.

Диастолическое (минимальное) давление является показателем сосудистого тонуса, степени расширения сосудов и зависит от сосудодвигательного механизма. При работе минимальное давление изменяется мало. Снижение его свидетельствует о расширении сосудистого ложа и уменьшении периферического сопротивления продвижению крови.

Минутный объем, частота пульса и кровяное давление приходят к исходному уровню после работы значительно позднее, чем показатели других функций. Нередко показатели минутного объема, пульса и кровяного давления в некоторые отрезки восстановительного периода ниже, чем исходные, что свидетельствует о незавершенном еще процессе восстановления.

Во время выполнения мышечной работы и в течение восстановительного периода наблюдаются многофазные изменения функционального состояния центральной нервной системы. Ю.М. Данько описывает три фазы изменения функционального состояния центральной нервной системы во время работы и три фазы после ее прекращения.

Первая фаза изменений, возникающая в начале работы и соответствующая периоду врабатываемости, является фазой инерционного торможения, характеризующего начальные усилия. Эта фаза кратковременна.

Вторая фаза - состояние рабочего возбуждения, появляющаяся в процессе дальнейшего выполнения работы. Длительность этой фазы зависит от тяжести работы.

Третья фаза - состояние вторичного, или охранительного, торможения, возникающего к концу тяжелой утомительной работы.

После прекращения работы первой фазой периода восстановления (четвертая фаза) является состояние после рабочего возбуждения, наблюдающегося в течение короткого времени.

Вторая фаза (пятая) - период после рабочего торможения, длительность которого тем больше, чем тяжелее была работа.

Третья фаза (шестая) - период восстановления возбудимости, протекающей часто волнообразно через фазу повышения возбудимости (экзальтация).

Принципиально такая же динамика функционального состояния центральной нервной системы наблюдается и при статической работе.

При статическом напряжении первой фазой является иррадиация возбуждения с двигательного анализатора, вследствие чего повышается рефлекторная деятельность организма. Ограниченный, достаточной силы очаг возбуждения вызывает вторую фазу индукционных отношений с изменением мозаики очагов возбуждения и торможения, с превалированием тормозных процессов. Третья фаза - иррадиация торможения , после чего наступает утомление.

По окончании статического напряжения часто наблюдается четвертая фаза - последовательная положительная индукция и усиление выше нормы ранее заторможенных функций. Эта фаза кратковременна и сменяется более длительной пятой фазой , характеризующейся развитием последовательного торможения, сменяющегося нередко усилением возбудимости, после чего все функции приходят к норме.

Фазность изменений функционального состояния центральной нервной системы при работе характеризуется соответствующими для каждой фазы показателями высшей нервной деятельности. Так, при возбуждении наблюдается повышение величины условных рефлексов, укорочение латентного периода, упрочение дифференцировочного торможения, увеличение скорости сенсомоторных реакций, частоты биотоков мозга ( -ритм), усиленный распад гликогена, АТФ, креатинфосфата и др.

В фазе торможения наблюдаются обратные процессы: снижение величины условных рефлексов, удлинение латентного периода, увеличение числа случаев растормаживания дифференцировок, уменьшение скорости сенсомоторных реакций, появление 3-ритмов электрической активности мозга, а в дальнейшем  -ритмов, нарушение закона силовых отношений (фазные состояния), запредельное торможение.

Отметим также, что в фазе торможения, в головном мозге, восстанавливаются и энергетические вещества (АТФ, АДФ). Торможение в клетках коры, практически, предназначено для восстановления их состояния.

Таким образом, трудовая деятельность человека предполагает закономерные изменения в его внутренних средах, органах и системах, знание которых необходимо для рационального планирования режимов труда и отдыха, обеспечения мероприятий для высокой производительности труда, активного долголетия, предупреждения болезней от работы.

Мы затронули только небольшую часть знаний о влиянии труда на человеческий организм. Так, не обсудили проблемы терморегуляции при выполнении работы, роль кожи в этих процессах. Подчеркну, что знание этих закономерностей позволяет обосновывать гигиенические требования к параметрам производственного микроклимата.

Также не обсуждали роль зрительного, слухового анализатора в труде, что очень важно при обсуждении гигиенических требований к производственному освещению, передаче информации и пр. В целом рассмотрели аспекты изменений при физическом труде, при интеллектуальной деятельности эти изменения имеют и сходство, и существенные отличия.

Остаётся надеяться, что эти пробелы будут рассмотрены при обсуждении дальнейших вопросов лекционного и практического курса гигиены труда.

ВОПРОСЫ

по основам теоретических знаний

Выполняя задание 1 – 8 , завершите определение, вписав соответствующее слово

1. Функциональные изменения в организме, обусловленные выполнением упражнений, обозначаются как тренировочный…

в. Марк Спитц (США) в плавании во время Игр XX Олимпиады в Мюнхене

г. Эрик Хайден (США) в конькобежном спорте во время XIII зимних Олимпийских игр в Лейк-Плэсидс

15. Среди всех олимпийцев мира по всем видам спорта наибольшее количество олимпийских наград …

а) Пааво Нурми (Финляндия);

б) Марк Спитц (США);

в) Лариса Латынина (СССР);

г) Светлана Хоркина (Россия);

д) Майкл Фелпс (США).

16. Галина Кулакова, Раиса Сметанина, Елена Вяльбе, Лариса Лазутина – чемпионки Олимпийских Игр в…

а. Биатлоне

б. Гимнастике

в. Лыжных гонках

г. Полиатлоне

17. В каком из перечисленных видов спорта на XXIX Олимпийских играх в Пекине не участвовали спортсмены Белгородской области ?

б) лёгкой атлетике;

18. Здоровье человека, прежде всего, зависит:

а) от образа жизни;

б) от наследственности;

в) от состояния окружающей среды;

г) от деятельности учреждений здравоохранения.

19. Задачи по укреплению и сохранению здоровья в процессе физического воспитания решаются на основе...

в) комбинацию в гимнастике;

г) приём ведения шахматной игры.

Практическая часть: на выбор учителя ФК по основным видам программного материала.

Бланк ответов

по основам теоретических знаний для учащихся 9, 10-11 класс

№ вопроса	Варианты ответов