Підтримання в організмі оптимального рівня окислювально-відновлювальних процесів забезпечується системою дихання. Суть дихання полягає в постійному оновленні газового складу крові та біологічному окисленні в тканинах.
Дихання — це сукупність складних процесів, внаслідок яких відбувається споживання організмом кисню і виділення вуглекислого газу. Розрізняють зовнішнє та внутрішнє (тканинне) дихання.
Зовнішнє дихання — це обмін повітря між зовнішнім середовищем та легеневими альвеолами. Внутрішнє дихання — це споживання клітинами кисню і виділення ними вуглекислого газу.
Задоволення потреби організму в зростаючій кількості кисню в зв'язку із збільшенням енергетичного обміну під час праці і виведенні з нього надлишку вуглекислоти забезпечується за рахунок відповідного пристосування до роботи дихальної системи.
Збільшення газообміну стає можливим завдяки зростанню таких показників роботи дихальної системи, як частота і глибина дихальних рухів, легенева вентиляція, коефіцієнт використання кисню.
Легенева вентиляція — це кількість повітря, яке проходить через легені за одиницю часу (одну хвилину). Вона залежить від частоти дихань та об'єму одного вдиху (кількість повітря, яку людина вдихає).
Дихальний об'єм у стані спокою становить 300...500 мл, а частота дихань — 12... 18 за одну хвилину. Таким чином, легенева вентиляція, або хвилинний об'єм дихання, дорівнює 5—8 л повітря. Під час роботи хвилинний об'єм дихання збільшується за рахунок зростання частоти дихань і збільшення дихального об'єму. Останній збільшується за рахунок резервного об'єму вдиху, тобто максимальної кількості повітря, яку можна вдихнути після спокійного вдиху. Резервний об'єм вдиху становить 1500...2000 мл.
Можливості збільшення дихального об'єму залежать від життєвої ємкості легень. Остання характеризується максимальною кількістю повітря, яку можна видихнути після максимального вдиху. Життєва ємкість легень у молодих чоловіків становить 3,5...4,8 л, у жінок — 3...3,5 л. У тренованих людей ці показники значно вищі — 5...7 л. Під час м'язової діяльності глибина дихання, як правило, не перевищує ЗО—40% життєвої ємкості легень.
При значних м'язових напруженнях частота дихань може досягати 50 і більше за хвилину, а об'єм одного вдиху — 2...2,5 л. Отже, хвилинний об'єм дихання зростає до 120—160 л. Проте в більшості людей під час м'язової роботи легенева вентиляція не перевищує 100 л/хв. Дослідженнями фізіологів було встановлено, що між середньою глибиною дихання і рівнем енергетичних витрат існує тісний кореляційний зв'язок. За показником частоти дихань працівника у процесі праці можна обчислити витрати енергії за хвилину, ккал [4]:
де ng — частота дихань за хвилину.
Під час інтенсивної м'язової роботи збільшується коефіцієнт використання кисню до 4—8% проти 3—4% в стані спокою. При локальних роботах цього не спостерігається. Залежно від важкості роботи споживання кисню може зрости до 1...3 л/хв проти 150...300 мл/хв У стані спокою.
Можливі також зміни ритму дихання в процесі праці. Так, максимальні короткочасні зусилля виконуються за затримки дихання. При виконанні легких робіт цього не спостерігається, за винятком випадків, коли робота особливо точна, складна і відповідальна. Аналогічні процеси мають місце при виконанні розумової роботи, яка вимагає напруженої уваги.
Якщо робота дуже важка для людини, то може настати розлад у диханні, який суб'єктивно сприймається як задишка, порушення ритмів дихальних рухів. Як правило, такі явища спостерігаються у людей з низьким рівнем працездатності, що вказує на необхідність професійного добору для таких робіт за показниками м'язової сили і витривалості.
Залежно від об'єму легеневої вентиляції і споживання кисню за одну хвилину в процесі праці виділяють шість груп робіт за рівнем важкості (табл. 2).
Таблиця 2
