3.2 Потребление кислорода в динамике работы

В условиях физического покоя имеет место полная сба­лансированность уровня потребления и расходования кис­лорода на процессы, обеспечивающие деятельность пос­тоянно работающих органов и систем (мозг, печень, поч­ки, сердце, дыхательная мускулатура), и поддержание ми­нимального уровня мышечного тонуса. Энергетические зат­раты на это принято обозначать понятием "основной об­мен". Вклад перечисленных органов и систем в величину основного обмена различен. В таблице 3 приведен отно­сительный вклад разных органов в обеспечение основно­го обмена у человека /Kinney, 1963/.

Таблица 3.

Относительный вклад органов в величину основного обмена

Как видно, более половины основного обмена обуслав­ливают мышцы и печень. Величина основного обмена у теп­локровных животных, в том числе и человека, зависит от мно­жества факторов, главные из которых — пол, возраст, масса тела, площадь поверхности тела, температура окружающей среды. В качестве расчетной величины обычно использует­ся уровень обмена равный 1 ккал/кг в 1 час. Таким образом, для взрослого человека весом 70 кг соответствующий пока­затель основного обмена равен приблизительно 1700 ккал в сутки. Это соответствует величине потребления кислорода порядка 245 мл/мин.

Начало физической нагрузки сопровождается возникно­вением дефицита кислорода. Для компенсации этого вклю­чаются многие звенья системы кислородообеспечения тка­ней и потребление кислорода начинает расти. Так, при не физической, "сидячей" работе величина потребления кис­лорода составляет 250-400 мл/мин; при легкой и умеренной физической работе — 600-800 мл/мин; а при тяжелой физи­ческой работе — 800-1200 мл/мин и более. Рост потребле­ния кислорода ограничен возможностями организма. Мак­симальная для конкретного человека скорость потребле­ния кислорода во время интенсивной мышечной работы обоз­начается как МПК (максимальное потребление кислорода).

Величина МПК зависит от возможностей систем транс­порта кислорода и систем его утилизации. Первая включает дыхательный аппарат, кровь и кровообращение. Вторая — работающую скелетную мускулатуру, дыхательные мышцы и мышцу сердца. Уровень функционирования этих систем напрямую связан с возрастом, полом, степенью физической тренированности. Следовательно, МПК будет различным в разном возрасте, у мужчин и женщин. В частности, у муж­чин в возрасте 20-40 лет МПК достигает 2.9-3.3 л/мин, у жен­щин — 2.0-2.2 л/мин. В возрасте же 60-70 лет это составля­ет 70 % от МПК лиц молодого возраста.

Как указывалось, тяжесть (интенсивность) работы соп­ровождается соответствующим увеличением потребления кислорода. Количество кислорода, потребное для энерге­тического обеспечения данной конкретной работы, принято называть кислородным запросом. В начальный период ра­боты, когда потребление кислорода еще не удовлетворяет нужд работающих мышц, необходимая энергия получается за счет анаэробных процессов. По мере увеличения потреб­ления кислорода (при легкой работе) достигается такой уро­вень его доставки к работающим органам, который удовлет­воряет кислородный запрос. Состояние, при котором кисло­родный запрос полностью удовлетворяется количеством до­ставляемого кислорода, называется устойчивым состояни­ем. При таком балансе физическая работа может выполнять­ся довольно длительное время. При прекращении работы, сформировавшийся повышенный уровень потребления кис­лорода сглаживается не сразу, а спустя несколько минут (десятки минут при тяжелой работе). Повышение потребле­ния кислорода в послерабочий период обозначается как кис­лородный долг.

Нефизический труд, включая различные виды умствен­ного труда, по уровню потребления кислорода близок к уже упомянутой "сидячей работе". Уровень потребления кисло­рода при этом составляет, как уже указывалось, около 300 мл/мин. При этом рабочая прибавка в энергетике такого тру­да обуславливается повышением тонуса скелетной мускула­туры, работой локальных мышечных групп (кисти, предп­лечья) и, самое главное, эмоциональным возбуждением и нап­ряженностью. Так, имеются данные о том, что при рабочей позе сидя рабочая прибавка составляет 5-10 % от уровня основного обмена, при работе стоя — до 20 %. А изменения газообмена, связанные с эмоциями, могут приближаться к таковым при локальной мышечной работе. Например, по дан­ным Пикворта, чтение легкой книги сопровождается увеличе­нием потребления кислорода на 18 %, а чтение текста книги с ошибками (вызывающее значительное повышение эмоци­онального фона) приводит к повышению потребления кисло­рода на 40%. Значительное увеличение потребления кисло­рода, сопровождающееся почти двукратным увеличением обмена, обнаружено у лиц творческих профессий в ответст­венные периоды их работы (режиссеры и дикторы телеви­дения при выходе в эфир, лекторы ВУЗов при чтении лекций и т.д.). При этом большинство исследователей не находят сколько-нибудь значительного увеличения потребления кис­лорода головным мозгом.