Человеческий фактор в обеспечении производственной безопасности

Сравнительная емкость источников энергии мышечного сокращения (на 1 моль субстрата) 

    Чем выше относительная мощность аэробной работы, тем выше относительный вклад в энергопродукцию углеводов, и меньше - жиров.

Между мощностью физической работы аэробного  характера и скоростью потребления  кислорода существует линейная зависимость, поэтому интенсивность аэробной работы можно охарактеризовать скоростью потребления кислорода. При определенной мощности физической нагрузки достигается индивидуальное ля каждого человека максимальное потребление кислорода (МПК), показатель которого является интегральным критерием мощности аэробной системы энергообеспечения. Мощность физической нагрузки (или скорость передвижения), при которой достигается МПК, называется критической. У молодых здоровых нетренированных мужчин МПК составляет в среднем 40-50 мл/кГ*мин, а у высокотренированных спортсменов в видах спорта на выносливость - достигает 80-90 мл/кГ*мин.

    При равномерной непрерывной работе, если ЧСС не превышает 150-160 уд/мин, скорость потребления кислорода возрастает до такой величины, которая запрашивается  работающими мышцами, а организм способен удовлетворять этот "запрос". Работа на данном уровне мощности физической нагрузки при "устойчивом состоянии" метаболических процессов может продолжаться достаточно долго.

    При возрастании интенсивности работы, когда ЧСС увеличивается до 170-190 уд/мин, "устойчивое состояние" не устанавливается, хотя потребление кислорода возрастает до достижения МПК. Максимальный уровень потребления кислорода даже у тренированных людей не может поддерживаться долго - больше 6-8 минут. Если мощность работы превысила уровень МПК, то устойчивое состояние работоспособности не устанавливается, т. е. возникает ложное "устойчивое состояние".

    При такой работе потребность организма  в кислороде полностью не удовлетворяется, так как уже исчерпаны возможности  сердечно-сосудистой системы по его доставке к работающим мышцам или исчерпана окислительная способность дыхательных ферментов в мышечных клетках.

    В условиях кислородного дефицита активизируются анаэробные системы ресинтеза АТФ. С началом интенсивной работы и в первые секунды ее выполнения, при "врабатывании" организма или при резких кратковременных увеличениях мощности работы ("спрутах"), преимущественное значение для энергообеспечения имеет фосфагенная система. Но по мере исчерпания ее энергетических резервов в работающих мышцах, начинает возрастать роль анаэробного гликолиза. Организм при этом работает как бы "в долг". Этот кислородный "долг" устраняется во время отдыха или при существенном снижении мощности работы. При этом восстановление израсходованных фосфагенов (АТФ+КрФ) происходит полностью через 305 минут, а наполовину - за 25-30 секунд отдыха. Это так называемый быстрый (алактатный) компонент кислородного долга. Та же его часть, которая отражает степень участия в работе анаэробного гликолиза и, следовательно, восстановление израсходованных субстратов - полностью устраняется лишь за 1.5-2.0 часо, а наполовину - за 15-30 минут. Это медленный (лактатный) компонент кислородного долга.

    Образование молочной кислоты в мышечных клетках  имеет место с началом практически  любой, даже преимущественно аэробной физической работы. Однако, содержание МК в крови во время легкой работы мало отличается от уровня покоя. При увеличении мощности работы и возрастания потребления кислорода более 5-% от МПК, кривая накопления МК в крови резко поднимается. Эта граница выраженного перехода от преимущественно аэробного энергообеспечения работы к смешанному аэробно-анаэробному, когда начинают активизироваться анаэробные процессы, называется анаэробным пророгом, или порогом анаэробного обмена (ПАНО). Если рабочая нагрузка превышает уровень ПАНО, в работающих мышцах и в крови начинает интенсивно накапливаться молочная кислота, тяжесть физической работы возрастает и она рассматривается в физиологии труда и спорта как напряженная работа смешанной аэробно-анаэробной направленности. Показатели ПАНО являются критериями аэробной эффективности. Для профессиональной деятельности это имеет вполне определенное значение: чтобы нетренированных человек был способен длительное время выполнять свою профессиональную работу, в которой задействованы большие мышечные группы, он не должен превышать мощности, соответствующей примерно 50%-му уровню МПК или своего анаэробного порога. С другой стороны, люди, систематически тренирующиеся в упражнениях на выносливость, способны не только увеличить МПК, а также минимизировать свои энерготраты за счет совершенствования техники рабочих движений.

    Для профессионально-прикладной подготовки путь повышения физической работоспособности  через увеличение аэробной эффективности  менее рискован и наиболее приемлем, так как не требует значительного увеличения рабочей ЧСС и потому доступен всем возрастным категориям людей. Именно с этим связано широкое распространение оздоровительного бега трусцой и аналогичных по физиологическому воздействию других средств физической подготовки.

    Во  время выполнения относительно легкой работы, когда потребление кислорода  не превышает 50% от максимума (с продолжительностью до нескольких часов), большая часть  энергии поставляется мышцам за счет окисления жиров. Во время более напряженной работы, когда потребление кислорода превышает 60% от максимума, значительная часть энергии поставляется уже и за счет окисления углеводов. При мощности работы, близкой к критической, подавляющую часть энергопродукции обеспечивает окисление углеводов.

    В реальных условиях физических нагрузок, как правило, задействованы все  биоэнергетические системы. В зависимости  от мощности, продолжительности и  вида выполняемой работы меняется лишь соотношение механизмов ее энергообеспечения. Однако, совершенство методики физической тренировки заключается в том, чтобы добиться наибольшего прироста спортивной или профессиональной работоспособности с наименьшими затратами энергии и времени. Это становится возможным при направленном, избирательном тренировочном воздействии на отдельные компоненты физической работоспособности, но не при использовании физических нагрузок "внавал", т. е. по принципу "сколько выдержишь". 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Понятие о терморегуляции 
 

    Терморегуляция («термо» - температура, «регуляция» - управление) - совокупность процессов поддержания относительного постоянства температуры организма, состоящая из процессов образования и отдачи тепла.

    Организмы млекопитающих и  птиц имеют постоянную температуру тела, относительно не зависящую  от изменений температуры окружающей среды. Благодаря постоянству температуры химические реакции в этих организмах имеют возможность протекать с относительно постоянной скоростью. Ненаучно организмы млекопитающих и птиц называют теплокровными.

    Организмы пресмыкающихся (змеи, крокодилы, черепахи, ящерицы), земноводных (лягушки), рыб и более низших животных и всех растений не имеют хорошо организованных механизмов поддержания постоянства температуры. Температура их организма во многом определяется температурой окружающего воздуха (или воды). При понижении окружающей температуры процессы жизнедеятельности этих организмов затормаживаются, а при повышении - ускоряются. Ненаучно такие организмы называют холоднокровными.

    Поддержание постоянной температуры организма  возможно благодаря наличию системы управления температурой или системы терморегуляции.

Терморегуляция  может осуществляться двумя способами:  

-  за счет изменения скорости производства тепла (теплообразования) 

-  за счет изменения скорости отдачи тепла (теплоотдачи)

    Процессы образования и отдачи тепла осуществляются под контролем нервной системы и системы желез внутренней секреции.

    Теплообразование

    Для протекания процессов жизнедеятельности  в организме необходима энергия. Эта энергия образуется в результате распада химических веществ (в основном, углеводов и жиров), которые мы потребляем с пищей. Природа создала организмы так, что лишь часть освободившейся энергии может быть использована для процессов жизнедеятельности, другая же часть рассеивается в виде тепла. Эти процессы носят название процессов образования тепла (процессы теплообразования, теплопроизводства или теплопродукции).

    В покое основную роль в производстве тепла играют такие органы, как  печень, сердце, головной мозг, железы внутренней секреции, почки, в которых велика скорость обмена веществ (и, соответственно, велика скорость распада веществ с освобождением энергии). В виду высокой скорости обмена веществ температура клеток этих органов несколько выше температуры клеток других органов (например, температура печении - 38⁰ С). Порядка 20 % тепла в покое дают неработающие мышцы. Хотя скорость обмена веществ в мышцах в покое невелика, однако мышечная масса составляет большой процент от массы тела, благодаря чему существенен вклад мышц в образование тепла. В других клетках организма также образуется тепло, но его доля в общем теплообразовании мала.

    Относительно равномерное распределение тепла в организме обеспечивается кровью. Проходя по печени, сердцу, головному мозгу и другим «теплым» органам, кровь нагревается, одновременно охлаждая их, а, проходя по поверхностным мышцам, коже и другим «холодным» органам, кровь охлаждается, одновременно согревая их. Тем не менее, температура поверхности тела остается несколько ниже температуры внутри тела.

    Во  время мышечной деятельности к теплу, производимому клетками печени, сердца, головного мозга, желез внутренней секреции и добавляется огромное количество тепла, освобождаемое в результате мышечного сокращения.

    Сокращающаяся мышца производит тепло несколькими  способами, 
основными из которых являются: 

-  тепло распада химических веществ, обеспечивающих энергией процесс мышечного сокращения (основной способ теплообразования) 

-  тепло, образующееся в результате трения сократительных элементов мышечных клеток.

   Как уже говорилось в разделе «Двигательная система», лишь некоторая часть энергии распада химических веществ может быть использована на синтез АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), и лишь часть энергии распада АТФ идет непосредственно на мышечное сокращение. Основная же часть энергии (более 70 %) рассеивается в виде тепла, обеспечивая согревание организма.  
Таким образом, коэффициент полезного действия мышечного сокращения чрезвычайно низок (менее 30 %). КПД (коэффициент полезного действия) различных видов двигательной деятельности.

   Теплоотдача - живой организм постоянно производит тепло.

   Если  бы не существовало противоположных  процессов - отдачи тепла (процессов  теплоотдачи), то организм довольно быстро нагрелся бы до температуры, при которой  происходят необратимые изменения белков, и, соответственно, наступает смерть (смерть наступает при температуре выше 42-43⁰ С).

   Если  бы отсутствовали  механизмы теплоотдачи, температура организма  взрослого человека в покое повышалась бы каждый час на 1.24⁰ С.

   Однако  в норме нагревания организма не происходит благодаря тому, что организм отдает тепло во внешнюю среду примерно с той же скоростью, с которой оно производится.

    ХИМИЧЕСКАЯ  ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ.

    Химическая  терморегуляция имеет важное значение для поддержания постоянства  температуры тела, как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды. У человека усиление теплообразования вследствие увеличения интенсивности обмена веществ отмечается, в частности, тогда, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. При обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18—20 °С, а для обнаженного человека 28 °С. Оптимальная температура во время пребывания в воде выше, чем на воздухе. Это обусловлено тем, что вода, обладающая высокой теплоемкостью и теплопроводностью, охлаждает тело в 14 раз сильнее, чем воздух. Поэтому в прохладной ванне обмен веществ повышается значительно больше, чем во время пребывания на воздухе при той же температуре.