3.2. Функции жизнеобеспечения человеческого организма в процессе трудовой деятельности

Основной биологический процесс, без которого невозможна сама жизнь — обмен веществ между организмом и окружающей средой. Этот процесс свойственен любому живому существу, происходит в каждом его органе и каждой клетке. Две основные стороны обмена веществ — процессы ассимиляции (усвоение органических, неорганических веществ и газов из внешней сре­ды с целью их использования для построения клеток, тканей, получения энергии) и диссимиляции (расщепление усвоенных веществ на более простые составляющие, использование их и получаемой в результате энергии и обратное выделение во внешнюю среду продуктов жизнедеятельности организма). Регулятором обменных процессов в организме является вегетативная нервная система при координирующем воздействии централь­ной нервной системы.

Выделяют пять основных видов обменных процессов: водно-солевой, углеводный, жировой, белковый и обмен энергии.

Водно-солевой обмен регулируется управляемыми нервной системой процессами, происходящими в гипофизе мозга и надпочечниках, выделяющих необходимые гормоны. Вода составляет около 67% веса человеческого тела, в этой водной среде растворены многие жизненно важные вещества и происходят все обусловливающие обмен веществ химические реакции. В состоянии покоя организм человека выделяет порядка 2,5 л воды в сутки, при физических нагрузках — потери воды могут возрастать более чем вдвое. Потери воды сопровождаются потерей растворенных в ней солей. Возможно и другое — повышение концентрации солей в плазме крови. Это нарушает необходимое для нормального функционирования организма соотношение в нем воды и солей — водно-солевой баланс, что может привести к расстройствам в сосудистой системе, судорогам. В силу этого очень важно поддержание нормального питьевого режима в процессе труда, особенно при тяжелых физических нагрузках в горячих цехах (иногда необходимо использование подсоленной обогащенной минеральными веществами питьевой воды).

Углеводы (сахар, глюкоза, фруктоза, крахмал, гликоген» клетчатка) — это сложные органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Они являются основными энергетическими веществами. Большая мышечная работа, усиленная работа коры головного мозга при интенсивной умственной деятельности резко снижают количество глюкозы, поступающей в кровь, к мышцам, мозгу, что ведет к снижению работоспособности. Регуляция углеводного обмена заключается в поддержании нормального содержания глюкозы в крови.

Не менее важен и жировой обмен. Жир выполняет энергетическую функцию (окисление 1 г жира высвобождает более 9 ккал энергии), защищает организм от больших потерь тепла, оберегает кожные покровы от внешних воздействий, защищает от механиче­ских воздействий внутренние органы. При работе в экстремальных условиях (длительной и тяжелой, при недостатке питания) часть жи­рового резерва организма в печени превращается в углеводы и посту­пает в кровь для поддержания деятельности мозга и мышц.

Существенно значение белкового обмена. Белки входят в состав мышц, обеспечивают их способность к работе. Окисление 1 г белка дает около 4 ккал энергии. Специалисты считают, что для нормального обмена веществ общая энергетическая характеристика основного обмена должна обеспечиваться примерно на 11% за счет белков, на 17% — за счет углеводов и на 72% — за счет жиров. Это осуществляется за счет деятельности пищева­рительной системы, при этом калорийность пищи в суточном рационе примерно на 20% должна перекрывать энергозатраты организма. Недостаток пищи как энергоносителя приводит к истощению организма, быстрой утомляемости, снижению устойчивости к воздействиям внешней среды.

Обмен энергии организма и окружающей среды — важнейший элемент жизнедеятельности. Он совершается непрерывно, энергия идет на поддержание температуры тела и внутренних органов, работу сердца, легких, желудочно-кишечного тракта, деятельность мышц и т. п. В комфортных условиях при отсутствии физической нагрузки для нормального осуществления жизненно важных функций организм расходует 1700 — 1800 ккал в сутки (так называемые основные энергозатраты).

Увеличение мышечных и нервных нагрузок, неблагоприятные условия труда влекут за собой увеличение энергозатрат. Работа, при которой энергозатраты составляют не более 2500 ккал в сутки, оценивается как легкая. Работа с энергозатратами около. 5000 ккал в сутки является очень тяжелой.

Одной из важнейших функций организма в процессе жизнедеятельности является терморегуляция — способность поддерживать на определенном уровне (около 37° С) температуру внутренней среды. Отклонение температуры организма ниже 25 и выше 43° С несовместимы с жизнью. В первом случае снижается до необратимого уровня интенсивность обменных процессов, особенно в нервных клетках; во втором — начинается денатурация белка. В зависимости от конкретных условий организм либо отдает часть тепловой энергии во внешнюю среду и (или) получает тепловую энергию извне — это взаимодействие организма с окружающей средой называют тепловым обменом. Его регуляция обеспечивается изменениями дыхательной функции, частоты сердечных сокращений, давления кровеносных сосудов (особенно капилляров кожи — покраснение, побеление), интенсивностью удаления жидкости через кожные покровы (потоотделение). Необходимость поддержания нормальной тем­пературы внутренней среды организма является одной из глав­нейших причин важности создания комфортного микроклимата' в производственных помещениях, профилактики перегрева и переохлаждения работников.

В функции жизнеобеспечения входит и доставка энергетических веществ и кислорода к клеткам работающих органов, осуществляемая вегетативными органами — прежде всего дыхательной и сердечно-сосудистой системами.

Дыхательная функция состоит в осуществлении газообмене между организмом и внешней средой (внешнее, легочное дыхание), доставке кислорода кровью к тканям-потребителям и углекислого газа к легким, потребления кислорода и выделения углекислоты в окислительных реакциях в тканях организма (внутреннее дыхание).

Когда воздух соприкасается с легочными сосудами, происходит переход кислорода из воздуха легких в кровь и углекислого газа из крови в воздух легких. Происходит это вследствие разницы давления газов по обе стороны легочных сосудов. Регулируется функция дыхания центральной нервной системой, с помощью безусловных и условных рефлексов. Деятельность дыхательной системы оценивается такими показателями, как частота дыхания (число дыхательных движений в минуту), величина одного дыхательного движения (объем воздуха за один вдох или выдох), минутный объем дыхания — величина легочной вентиляции (произведение двух перечисленных показателей). При увеличении трудовых нагрузок функции дыхания усиливаются так, если в покое минутный объем дыхания составляет 6 - 10 литров воздуха, то при мышечной работе он может возрастать до 100 литров. Частота дыхания возрастает с 16 до 100 дыхательных движений в минуту.

Сердечно-сосудистая система создает движение крови и обеспечивает транспортировку кислорода, энергетических, питательных и промежуточных веществ к соответствующим тканям и органам. Кровь в сосудах движется под влиянием разницы в давлении, существующем в начале (аорта) и в конце сосудов (крупные вены). Давление крови создается, с одной стороны, деятельностью сердца, нагнетающего кровь в аорту, с другой — сопротивлением кровотоку в мелких сосудах, а также некоторыми другими факторами. Деятельность сердечно-сосудистой системы оценивается показателями частоты сердечных сокращений (количество сердечных сокращений в минуту — например, ко­личество ударов пульса), ударным объемом сердца (количество крови, выбрасываемой в аорту за одно сокращение), минутным объемом сердца — величиной кровотока (произведение двух предыдущих величин). Трудовые нагрузки ведут к повышению сердечно-сосудистой активности: возрастает частота сердечных сокращений, может повышаться кровяное давление, меняется окраска лица. Интересно, что исследования великого русского физиолога И. М. Сеченова показали, что сердце в среднем совершает 60 биений в минуту, т. е. на одно биение приходится одна секунда. В течение этой секунды мышца желудочка сердца одну треть времени сокращается и две трети находится в покое. Этот средний темп И. М. Сеченов пересчитал на сутки и пока­зал, что в течение суток мышца желудочка сердца 8 ч работает, а 16 ч отдыхает. Это соотношение явилось основой соотношения времени работы и отдыха человека в течение суток (время отды­ха должно составлять не менее удвоенной продолжительности времени предшествующей работы).