3. Увеличение энергетических трат при выполнении различных работ. Анаэробный и аэробный способы выработки энергии

Трудовая деятельность переводит организм на новый функциональный уровень, предъявляя повышенные требования к нервной и мышечной системам, а также ко всем вегетативным системам, обеспечивающим организм энергией. Усиливаются обмен веществ, дыхание, кровообращение, изменяется морфологический и биохимический состав крови.

Значительное увеличение расхода энергии наблюдается при мышечной работе. Минимальный уровень обмена веществ и энергетических затрат для бодрствующего организма, находящегося в покое, носит название основного обмена. Эти затраты составляют в среднем 1 ккал на I кг веса тела в час. Суточный основной обмен в зависимости от массы тела, возраста и пола составляет I400-I700 ккал.

Количество энергии, расходуемое на трудовой процесс, представляет собой функциональный расход. Его величина тем выше, чем интенсивнее совершается мышечная работа. Например, при легкой физической нагрузке затраты энергии повышаются до 2,8-3,2 ккал, а при тяжелом физическом труде до 5-7,5.

При умственном труде энергетические затраты значительно ниже, чем при физическом. Сложные вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают очень небольшое повышение затрат энергии (2-3%). Но если умственная работа сопровождается мышечной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбуждении работающего (лектора, артиста. оратора), то это приводит к усилению обмена на 11-19% в течение нескольких дней.

Совокупность основного и функционального обмена представляет собой полный расход энергии. Определение энергетических трат в сутки при различных видах работы дает возможность объединить их в группы, характеризующиеся более или менее одинаковой потребностью работающих в энергетическом питании. Различные авторы устанавливают от 4 до 9 таких групп (табл. 2).

Таблица 2

Классификация работ по величине энергетических затрат

Виды работ	Суточная потребность в энергии, ккал
Первая группа – малая мышечная (сидя), различные виды умственного труда Вторая группа – работа умеренной тяжести Третья группа – тяжелая работа Четвертая группа - очень тяжелая работа	2200 – 2600 2800 – 3400 3600 – 4000 4200 – 6000 выше 6000

Какова же предельно допустимая трата энергии при длительной работе? Согласно результатам исследования некоторых авторов (Мюллер, Леман и др.) при 8-часовом рабочем дне она составляет 2000 ккал в смену. Такая работа может выполняться длительный период, увеличение же энергетических трат способствует более быстрому изнашиванию организма.

Основным источником энергии в теле человека служат углеводы, среди которых главнейшими являются гликоген и глюкоза. Освобождение энергии, заключающееся в молекуле углеводов, происходит частично при расщеплении ее до молочной кислоты и более полно при окислении до углекислоты и воды.

Рассчитано, что окисление вне организма I моля глюкозы (180 г) до углекислоты и воды сопровождается освобождением энергии в количестве 680 ккал/моль, а распад до молочной кислоты дает только 44 ккал/моль. В конечном счете все затраты энергии обеспечиваются в результате окисления питательных веществ и усиления газообмена.

В начале работы дыхание и кровообращение усиливаются постепенно, поэтому в течение первых нескольких минут приток кислорода к мышцам недостаточен. Это первая фаза биохимических процессов - анаэробная, во время которой из углеводов образуется молочная кислота и выделяется небольшое количество энергии (рис. 20).

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Рис 20. Первая фаза выработки энергии

Вторая фаза - аэробная, она характеризуется усилением окислительных процессов, в результате которых часть накопившейся молочной кислоты окисляется до конечных продуктов - углекислоты и воды, а оставшаяся часть снова синтезируется в гликоген за счет энергии, образовавшейся при окислении.

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Рис. 21. Вторая фаза выработки энергии в организме

То количество кислорода, которое необходимо для полного окисления всех продуктов, образовавшихся за минуту, называется кислородным запросом, или кислородной потребностью. Разница между величиной кислородного запроса и количеством кислорода, фактически доставляемого работающим мышцам, называется кислородным долгом.

В первые минуты работы в мышцах накапливается молочная кислота, кислородный долг растет. Повышение концентрации молочной и угольной кислот в крови служит сигналом для усиления деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем, в результате чего увеличивается приток кислорода, устанавливается равновесие между запросом и фактическим потреблением кислорода. Такая работа может продолжаться длительное время.

Если физическая нагрузка настолько велика, что потребность кислорода намного выше предельно возможного потребления, то равновесие не достигается. Например, спринтер, пробегающий 100 м за 12-13 с, производит работу, требующую в расчете на I мин 38л кислорода, тогда как максимальное его количество, которое может потребить взрослый человек за минуту, не превышает 3-5 л. В результате увеличивается кислородный долг, который может достигать величины 5-7 л кислорода, а у тренированных людей даже доходит до 17-25 л. Из-за быстрого накопления молочной кислоты и повышения кислородного долга такая работа не может быть продолжительной; долг погашается в первые минуты после прекращения работы.