Праця потребує від людини багато зусиль і тому спричинює низку порушень в організмі.
Поділ праці на фізичну та розумову нині може бути лише умовним, бо теперішня комплексна автоматизація і механізація виробництва зумовила те, що поряд зі зростанням кількості робітників, праця яких характеризується розумовим і нервовим напруженням, є велика кількість робітників, чия праця характеризується вимушеним темпом і ритмом, а також багаторазовим повторенням одноманітних дій. Головними чинниками трудового процесу нині є стереотипне локальне м'язове напруження, що повторюється, тривале збереження вимушеної робочої пози, монотонія та нервове і психоемоційне напруження.
З огляду на це виникла потреба створити нову класифікацію трудової діяльності людини, яка передбачає такі форми праці: праця, що вимагає значної м'язової активності, що сягає 17 000—25 000 кДж (4000 — 6000 ккал); групові форми праці, до яких належать конвеєр, механізовані форми праці, пов'язані зі зміною характеру м'язових навантажень та ускладненням програми дій і за яких енергетичні витрати становлять 12 500 — 17 000 кДж (3000—4000 ккал) на добу; праця, пов'язана з частково автоматизованим виробництвом; праця, пов'язана з управлінням виробничими процесами і механізмами, та інтелектуальна праця, коли м'язові навантаження незначні і добові енерговитрати дорівнюють 10 000-11 700 кДж (2000-2400 ккал).
Для оцінки тяжкості праці, що дає змогу порівнювати різні види праці, тобто для кількісного вираження ступеня функціонального напруження організму людини, визначають фізіологічну вартість праці. Нервове напруження — це підвищення активності кіркових структур, які беруть безпосередню участь у виконанні конкретної праці.
Функціональне напруження організму під час трудового процесу має енергетичний та інформаційний аспекти. Енергетичний бік характерний для фізичної праці, а інформаційний — для розумової. Тому напруження характеризує працю, яка потребує інтенсивної роботи головного мозку i під час отримання і аналізу інформації, а тяжкість характеризує навантаження на організм під час виконання праці, яка вимагає м'язових зусиль і відповідного енергетичного забезпечення.
Напруження, що виникає під час праці і характеризує трудову діяльність та віддзеркалює фізіологічне навантаження на організм за інтенсивної роботи мозку, лежить в основі класифікації розумової праці. Вона може бути ненапруженою, малонапруженою, напруженою і дуже напруженою. Фізичну працю класифікують так: легка праця, праця середньої тяжкості, тяжка і дуже тяжка.
Якщо тяжкість праці є інтегральним поняттям, то напруження спостерігається гам, де немає м'язових зусиль і праця не може оцінюватися з точки зору тяжкості.
Фізична тяжкість визначається за потужністю праці, за величиною статичного зусилля. Враховуються маса виробу, який переміщується, і віддаль його переміщення, робоча поза, характер рухів, ступінь напруження фізіологічних функцій, щільність завантаження робочого дня.
Нервове напруження визначається ступенем напруження уваги, щільністю сигналів, емоційним напруженням, станом зоромогорної і слухомоторної реакції, станом серцево-судинної системи за частотою пульсу з урахуванням темпу праці, щільності робочого дня. Ось чому ми наводимо додаткові дані.
Основний комплекс критеріїв оцінки ступеня фізичної тяжкості і нервового напруження наведено в табл. 44.
Ця оцінка фізичної тяжкості, нервового напруження прані служить основою для практичного застосування з метою раціоналізації трудових процесів, обґрунтування рекомендацій для режимів праці і відпочинку та для наукової організації праці.
Витрату енергії, що супроводжується утворенням тепла, показано у класифікації робочих навантажень за фізіологічними реакціями. Як уже зазначалось, класифікація умов праці за ступенем їхньої шкідливості включає 4 класи:
1. Умови праці оптимальні.
2. Умови праці припустимі.
3. Умови праці шкідливі.
4. Умови праці небезпечні.
В основі усіх форм трудової діяльності людини лежить відповідна мета. Вона зумовлює утворення в ЦНС визначеної програми дій з подальшим відображенням її у поведінці.
У процесі трудової діяльності в ЦНС надходить інформація про перебіг виконання програм і це зумовлює в організмі зростання рівня активності низки фізіологічних систем, що забезпечують виконання праці. У процесі життєдіяльності людини внаслідок повторення процесів праці формується динамічний стереотип, який дає змогу виконувати роботу найекономніше стосовно затрат нервової і м'язової енергії. Динамічний стереотип — це складна врівноважена система всіх внутрішніх процесів, характеризується динамічністю внаслідок мінливості умов існування і діяльності організму. Теорія функціональної системи пояснює, що цілеспрямована поведінка людини визначається не лише впливом на неї навколишнього середовища, а й пов'язана із задоволенням внутрішніх потреб і спрямована на корисний результат трудової діяльності.
Трудова діяльність людини зазвичай зумовлює формування динамічних процесів у ЦНС, які визначають психічні й обмінні процеси, рухові акти.
Треба розглянути детальніше зміни в організмі, що виникають під час виконання фізичної праці. У першу чергу активізуються м'язова система і вегетативне забезпечення м'язової діяльності.
Для всіх форм фізичної роботи обов'язковим її компонентом є рухова функція, яка забезпечує взаємодію організму з навколишнім середовищем. Механічну енергію, потрібну для виконання трудових процесів, організм дістає внаслідок низки біохімічних реакцій, що зрештою призводять до перетворення хімічної енергії на механічну за допомогою системи м'язових волокон. Скорочення м'язів виникає під дією збудження, яке передається м'язам від нервової системи і відбувається у вигляді комплексу таких процесів: механічна робота, цикли біохімічних перетворень, що дають енергію і продукти розпаду макроергів, теплоутворення, розвиток потенціалу дії. Під час виконання робочих рухів функціонують також цикли регуляції рухів. У відповідь на сигнали від зорового і рухового аналізаторів до м'язів надходить потік коригувальних імпульсів від нервових центрів спинного мозку і підкіркових нервових центрів. Одночасно функціонує кортикальний цикл, оскільки у вищих відділах ЦНС внаслідок виробничого навчання створюється інтегральний образ належної робочої дії, з якою звіряється фактично виконуваний рух. У схемі координації рухів домінуючу роль відведено нервовій регуляції рухових функцій. Велике значення мас багаторівнева організація координації рухів і вегетативних реакцій, пов'язаних з руховою діяльністю.
Поєднання в діяльності простих і складних рефлексів, що підпорядковуються нервовим центрам, є складною проблемою, розв'язання якої з метою раціоналізації праці можливе лише за умови врахування специфічних окремих закономірностей, що відображають соціальну природу праці.
Фізична робота супроводжується значними змінами в діяльності серцево-судинної системи, зокрема, посилюється кровообіг, хвилинний об'єм серця становить 30—40 л. Хвилинний об'єм серця збільшується за рахунок зростання ударного об'єму і частоти серцевих скорочень. Частота серцевих скорочень під час роботи може досягати 180 —240 за 1 хв, однак вона ефективна лише до нижчого рівня, у різних людей лише до 150 — 190 за 1 хв. Збільшення кровообігу сприяє зменшенню опору під час проходження крові судинним руслом унаслідок розширення судин і зниження судинного тонусу. Притому підвищується AT, а мінімальний майже не змінюється.
Частота і варіації тривалості окремих скорочень серця, тобто синусової аритмії, залежать від змін функціонального стану нервової системи людини, яка працює і в якої нервова регуляція здійснюється завдяки ефективним імпульсам, що надходять по симпатичному і блукаючому нервах. Коливання серцевих циклів синхронні з дихальними руками. Звичайно, що рідші скорочення серця після навантаження і що швидше відновлюється вихідний рівень частоти, а також що менше підвищення AT, то більша працездатність людини. Істотне значення V регуляції функції судин належить адреналіну і вазопресину. Рефлекторний і гуморальний механізм під час роботи сприяє раціональному перерозподілові крові з внутрішніх органів до м'язів, які працюють.
Під час роботи спостерігаються значні зміни в крові. Кількість еритроцитів і гемоглобіну збільшується, і це є наслідком компенсаторних процесів V організмі, спричинених підвищенням потреби в них кисню. Збільшується також вміст лейкоцитів — робочий лейкоцитоз. У разі виконання дуже інтенсивної роботи в крові накопичується молочна кислота, зростає кількість вуглекислоти. Причому, що більший вміст молочної і вугільної кислот, то нижчий рівень лужних резервів. Підвищення рівня вуглекислоти і молочної кислоти перешкоджає зв'язуванню кисню гемоглобіном і допомагає віддачі кисню тканинам. Відношення артеріовенозної різниці кисню і кисневої ємності носить назву коефіцієнта утилізації кисню.
Зміни функції дихання під час роботи полягають у тому, що легенева вентиляція збільшується в кілька разів і може сягнути 150 л/хв за рахунок прискорення дихання і, особливо, збільшення глибини вдиху. Легенева вентиляція зростає пропорційно до інтенсивності роботи і ступеня споживання кисню. Переважно в людей під час м'язового навантаження вентиляція легенів не перевищує 100 л/хв. Частота дихання під час роботи збільшується до 30—40 за 1 хв і більше. Зазвичай спостерігається узгодження ритму дихання і ритму роботи, яка виконується. Під час виконання дуже тяжкої роботи стан робітника визначає дихальний коефіцієнт, тобто відношення кількості вуглекислоти, що виділяється, до кількості кисню, що споживається. Звичайно, якщо праця легка, цей коефіцієнт коливається від 0,7 до 1,0 залежно від того, як співвідносяться жири, білки і вуглеводи, що окислюються в організмі.
Витрати енергії під час виконання фізичної роботи є тим більшими, чим більшою є механічна динамічна робота, а також пов'язані з нею емоції та умови довкілля. Витрати енергії в організмі відбуваються завдяки реакціям тканинного окислення в процесі обміну речовин. Визначено, що споживанню 1 л кисню відповідає близько 5 ккал. Під час вивчення газообміну розрахунок енергії проводять з урахуванням збільшення споживання кисню під впливом виконуваної роботи. На початку роботи, коли .настає період утягування в роботу, газообмін збільшується протягом 1—5 хв, досягаючи поступово рівня, що відповідає інтенсивності виконуваної роботи. В умовах стаціонарного режиму роботи і визначеного діапазону її потужності збільшення газообміну прямо пропорційне до величини механічної роботи. У разі, коли робота дуже інтенсивна, споживання кисню досягає межі, і тоді продовжується за рахунок виникнення кисневого боргу. В організмі накопичується велика кількість недоокислених продуктів обміну речовин, що потребує негайного припинення роботи. Відновлення організму після роботи є також перехідним процесом і потребує 15 — 20 хв для окислення недоокислених продуктів анаеробного обміну. Витрати енергії на роботу, тобто загальний кисневий запит, є сумою збільшення газообміну під час виконання роботи і після неї. Газообмін, що відбувається під час подальшої роботи, може змінюватися залежно від впливу попередньої, відповідно до різних інтервалів відпочинку між ними. Під час виконання тяжкої роботи споживання кисню безперервно зростає і відновний період подовжується (мал. 54).
Під час статичної роботи особливого значення набуває робоча поза людини з тривалим напруженням м'язів. Нині зросла кількість операцій, пов'язаних зі статичним навантаженням, тому що збільшилася кількість професій з обмеженою руховою активністю і кількість людей, які виконують легку монотонну роботу у вимушеній позі.
Під час статичної роботи значно зменшується споживання кисню. Споживання кисню різко збільшується після припинення роботи.
Споживання кисню під час легкої роботи становить 0,5 л/хв, під час роботи середньої тяжкості — від 0,5 до 1 л/хв і під час тяжкої — 1 л/хв і більше.
Виконання роботи супроводжується різноманітними змінами гормонального комплексу в організмі, які залежать від характеру, інтенсивності і тривалості роботи, а також від умов її виконання.
Під час фізичної праці збільшується вміст у крові норадреналіну її адреналіну, а також кортизону і кортикостерону. Завдяки тренуванню відбувається збільшення вмісту катехоламінів у крові. Виконання різної роботи нерідко супроводжується посиленою активністю симпатико-адреналової і гіпофізарно-адренокортикальної систем. Посилюють свою діяльність і інші ендокринні залози, зокрема підвищується в крові концентрація глюкагону, соматотропіну, альдостерону, вазопресину і тестостерону. Активність щитоподібної залози істотно не змінюється. Під час тривалої праці знижується вміст інсуліну в крові.
Фізична праця сприяє перебудові терморегуляції за рахунок посилення енерговитрат і обміну речовин.
Біохімічні зміни фізіологічних процесів під час фізичної праці характеризують формування цілісної робочої поведінки. Первинним джерелом енергії для скорочення м'язів є екзотермічна реакція розщеплення аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) на аденозиндпфосфорну (АДФ) і фосфорну кислоти. Утворюється хімічна енергія, яка перетворюється під час скорочення м'язів на механічну роботу. Головну роль відіграють скоротливі білки м'язів, зокрема міозин, які характеризуються ферментативною аденозинтрифосфатазною активністю. Розпад АТФ носить зворотний характер. Ресинтез АТФ відбувається безперервно внаслідок подальших екзотермічних розпадів, а саме, розщеплення креатинфосфату на креатин і фосфорну кислоту. Дійовішим анаеробним механізмом ресинтезу АТФ є гліколітичне фосфорилювання, суть якого полягає в утворенні АТФ за рахунок розпаду глікогену або гексози до молочної кислоти. Енергія, що внаслідок цього звільнюється, не розпорошується, а акумулюється в макроергічних фосфорних сполуках.
Ці реакції здійснюються за участю спеціальних ферментів. Початок хімічних перетворень глікогену каталізується фосфорилазою, завдяки якій утворюється гексозо-1-фосфат. Пізніше за допомогою ферменту фосфоглюкомутази та іонів магнію гексо-1-фосфат перетворюється на гексозо-6-фосфат. Цей процес триває до останньої реакції — перетворення піровиноградної кислоти на молочну кислоту (З.М. Золіна, М.Ф. Ізмєров, 1983).
Хімізм м'язових скорочень в цілісному організмі перебуває під впливом гормональних чинників, що їх контролює нервова система. Під час трудової діяльності в умовах взаємодії із соціальним середовищем відбуваються зміни у зовнішній поведінці й біохімічних процесах. Поєднання рухових і біохімічних процесів відбувається на основі емоцій, зумовлених певною життєвою ситуацією. Викликана емоцією продукція адреналіну супроводжується глюкозурією. Завдяки адреналіну відбувається розпад печінкового глюкогену до глюкози. Глікоген м'язів розпадається до молочної кислоти, жир із жирового депо — до неестерифікованих жирних кислот. Зниження глюкози в крові під час фізичної праці призводить до погіршення постачання джерел енергії м'язів, що працюють, а також серця і ЦНС. Це знижує інтенсивність праці, але подразники, що викликають емоції, підвищують і вміст адреналіну, під впливом якого в кров надходить із печінки глюкоза, і м'язи отримують новий приплив енергії. Що інтенсивніше під час роботи руйнується глікоген у м'язах, то швидше й інтенсивніше відбувається відновлення його рівня в період відпочинку.
Усі закономірності зазвичай залежать від характеру роботи і від умов, в яких її виконують, тому що це визначає кількість і різноманітність хімічних речовин, які виділяє організм.