Взаимодействие человека с окружающей средой
Организм человека постоянно находится во взаимодействии с окружающей его средой. Жизнь урбанизированного человека неразрывно связана со следующими процессами: труд, пребывание в городской среде, использование средств транспорта, сфера быта, активный и пассивный отдых.
Энергообмен человека. Совершение всех видов деятельности организма осуществляется за счет потребляемой им химической энергии, содержащейся в биологическом «топливе» - пище.
Совокупность всех химических реакций в организме, необходимых для обеспечения его веществом и энергией, называется обменом веществ. В науке используют понятия основного обмена и обмена при различных видах деятельности.
Основной обмен характеризуется величиной всех энергетических трат в организме при полном мышечном покое, в стандартных условиях (при комфортной температуре окружающей среды, спустя 12-16 часов после приема пищи, в положении лежа). Эта энергия тратится только на поддержание жизни в теле человека, ее расход составляет 4,2 кДж в час на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг общие энергетические траты при основном обмене составляют 294 кДж/ч, что соответствует мощности 81,7 Вт. Любое отклонение от этих условий вызывает изменение интенсивности основного обмена. Так, после приема пищи в зависимости от ее вида основной обмен возрастает на 10-30%, а с повышением температуры тела на 1 °С интенсивность основного обмена возрастает в среднем на 5%. Основной обмен зависит также от эмоционального состояния человека, его пола и возраста.
При напряжении мышц туловища затраты энергии превышают уровень основного обмена на 5-10%, в положении стоя - на 10-25%, при вынужденной неудобной позе - на 40-50%.
Энергозатраты при мышечной работе зависят от ее напряженности и продолжительности. Так, затраты энергии на ходьбу зависят от скорости передвижения человека, и составляют примерно 175, 245 и 315 Вт соответственно при значениях скорости 3, 4 и 5 км/ч. Затраты энергии при мышечной работе различной интенсивности приведены ниже:
|
При интенсивной интеллектуальной работе потребности мозга в энергии составляют 15-20% основного обмена. Превышение суммарных энергетических затрат при умственной работе определяется степенью нервно-эмоциональной напряженности. Так, при чтении вслух сидя расход энергии повышается на 48%, при выступлении с публичной лекцией - на 94%, у операторов вычислительных машин - на 60-100%. Суточные энергозатраты (мДж) зависят от рода деятельности человека:
|
Еще в 1840 г. Ю. Либих сформулировал так называемый закон минимума, который гласит: «Выносливость организма определяется слабым звеном в цепи его потребностей; его жизненные возможности лимитируются факторами, количество и качество которых близко к необходимому организму минимуму. Дальнейшее снижение или ухудшение этих факторов ведет организм к гибели».
Теплообразование и температура тела человека. Нормальная жизнедеятельность человека может осуществляться только при определенных метеорологических условиях: давлении Р, температуре t, относительной влажности φ и скорости движения окружающего воздуха W. Эти параметры влияют на интенсивность тепломассообмена тела человека с окружающей средой, в процессе которого отводится вырабатываемая организмом теплота Qвыр, температура тела поддерживается на определенном уровне, обеспечивающим 
нормальное протекание обменных реакций в организме человека. Для человека температурный оптимум близок к температуре тела, составляющей около +37°С, под которой понимают температуру его внутренних органов. Ее величина достаточно стабильна и лишь незначительно изменяется с течением суток и с возрастом. Максимальная величина температуры тела (37,0-37,ГС) наблюдается в 16-18 часов, минимальная - (36,0-36,2°С) наблюдается около 3-4 часов. У пожилых людей температура тела снижается до 35,0- 36,0°С. Жизнедеятельность организма человека возможна лишь при температуре тела не ниже +25°С и не выше +43°С.
Значительная часть энергии, высвобождающейся при окислительно-восстановительном распаде пищи, трансформируется в теплоту, но основное количество теплоты (от 65 до 70%) вырабатывается в мышцах тела человека. При интенсивной мышечной работе количество выделяемой в мышцах теплоты повышается до 90% от общей теплопродукции тела человека. Теплопродукция организма зависит не только от интенсивности мышечной работы, но также и от температуры окружающей среды (табл. 2.1).
В поверхностном слое тела толщиной примерно 2,5 см происходит снижение температуры тканей, вызванное потерей теплоты в окружающую среду. Поэтому температура кожи несколько ниже температуры внутренних органов. Так, температура кожи лба колеблется в диапазоне 32,5-34°С, груди 31-33,5°С, кистей рук - 28,5°С, пальцев стопы - 24,4°С. Наибольшее значение температуры кожи наблюдается в подмышечной впадине - 36,5-36,9°С. Эту температуру чаще всего и используют для оценки теплового состояния организма человека.
Таблица 2.1