Информационная совместимость

В сложных системах оператор обычно непосредственно не управляет физическими процессами. Зачастую он удален от места их выполнения на значительные расстояния. Объекты управления могут быть невидимы, неосязаемы, неслышимы. Оператор видит показания приборов, экранов, мнемосхем, слышит сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информа­ции (СОИ). При необходимости оператор пользуется рыча­гами, ручками, кнопками, выключателями и другими орга­нами управления, в совокупности образующими сенсомотор-нос поле. СОИ и сенсомоторные устройства — так называе­мая информационная модель машины (комплекса). Через нее оператор и осуществляет управление самыми сложными си­стемами.

Задача эргономики состоит в том, чтобы обеспечить со­здание такой информационной модели, которая отражала бы все нужные характеристики машины в данный момент и в то

3 Заказ № 20 ' ³³

>ге время позволяла бы оператору безошибочно принимать, перерабатывать информацию, не перегружая его внимание и память Эта задача очень сложная. От ее решения зависят безопасность точность, качество, производительность труда оператора Иначе говоря, информационная модель должна соответствовать психофизиологическим возможностям чело­века. В этом и заключается требование информационной со­вместимости.

Биофизическая совместимость подразумевает создание та­кой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую оаботоспособность и нормальное физиологическое состояние оператора. Эта задача стыкуется с требованиями охраны труда. Предельные значения для многих факторов окружаю­щей среды установлены законодательством, по они не всегда увязаны с функциональными задачами оператора. Поэтому при разработке машин появляется необходимость специаль­ного исследования параметров шума, вибрации, освещенно­сти, воздушной среды и т. д.

Силовые и энергетические параметры человека имеют определенные границы. Для приведения в действие сеисомо-торных устройств (рычагов, кнопок, переключателей и т. п.) могут потребоваться очень большие или чрезвычайно малые усилия. И то и другое плохо. В первом случае человек будет уставать, что может привести к нежелательным последстви­ям в управляемой системе. Во втором случае возможно сни­жение точности работы системы, так как оператор не почув­ствует сопротивления рычагов.

Энергетическая совместимость предусматривает согласо­вание органов управления машиной с оптимальными возмож­ностями оператора в отношении прилагаемых усилий, затра­чиваемой мощности, скорости и точности движений.

Пространственно-антропометрическая совместимость пред­полагает учет размеров тела человека, возможности обзора внешнего пространства, положения (позы) оператора в про­цессе работы. При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны досягаемости для конечностей опера­тора, расстояние от оператора до приборного пульта и др.-Некоторая сложность обеспечения этой совместимости заклю­чается в том, что антропометрические показатели у людей разные. Сиденье, удовлетворяющее человека среднего роста, может оказаться крайне неудобным для человека низкого или очень высокого. Как поступать в таких случаях? Ответ на этот вопрос дает эргономика.

Технико-эстетическая совместимость заключается в обес­печении удовлетворенности человека от общения с машиной от процесса труда. Всем знакомо положительное ощущение при пользовании изящно выполненным прибором или устрой­ством. Для решения многочисленных и чрезвычайно важных технико-эстетических задач эргономика привчекает хулож ников-конструкторов, дизайнеров.

1.7. Психология безопасности деятельности *

Психология безопасности труда составляет важное звено в структуре мероприятий по обеспечению безопасной деятель­ности человека. Проблемы аварийности и травматизма на современных производствах невозможно решать только инже­нерными методами.

Опыт свидетельствует, что в основе аварийности и трав­матизма часто лежат не инженерно-конструкторские дефек­ты, а организационно-психологические причины: низкий уро­вень профессиональной подготовки по вопросам безопасностит-недостаточное воспитание, слабая установка специалиста на соблюдение безопасности, допуск к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизации, пребывание людей в состоянии утомления или других психических состояниях, снижающих надежность (безопасность) деятельности специа­листа.

Международный опыт и наши исследования свидетель­ствуют, что от 60 до 90% травм в быту и на производстве происходит по вине самих пострадавших. В этой связи уме­стно вспомнить высказывание Сократа: «Я решил, что пере­стану заниматься изучением неживой природы и постараюсь понять, почему так получается, что человек знает, что хоро­шо, а делает то, что плохо».

Под психологией безопасности понимается применение психологических знаний для обеспечения безопасности дея­тельности человека.

Психологией безопасности рассматриваются психические процессы, психические свойства и особенно подробно анали­зируются • различные формы психических состояний, наблю­даемых в процессе трудовой деятельности.

В структуре психической деятельности человека различа­ют три основные группы компонентов: психические процессы, свойства и состояния.

* Раздел написал проф. В. И. Барабаш, ЛГТУ.

3*

Психические процессы составляют основу психической дся-тспыюети Без них невозможно формирование знаний и при­обретение жизненного опыта. Различают познавательные, эмоциональные и волевые психические процессы (ощущения, восприятия, память и др.).

Психические свойства (качества личности). Свойства лич­
ности-_ это се существенные особенности (направленность,

характер, темперамент). Среди качеств личности выделяют интеллектуальные, эмоциональные, волевые, моральные, тру­довые. Свойства устойчивы и постоянны.

Психические состояния отличаются разнообразием и вре­менным характером, определяют особенности психической деятельности в конкретный момент (период) и могут поло­жительно или отрицательно сказываться на течение всех пси­хических процессов. Исходя из задач психологии труда и проблем психологии безопасности труда целесообразно выде­лять производственные психические состояния и особые пси­хические состояния, имеющие особое значение в организации профилактики аварийности производственного травматизма.

Эффективность деятельности (работоспособности) чело­века базируется на уровне психического напряжения (стрес­са). Еще в начале нашего столетия Р. Иеркс и Дж. Додеон показали зависимость продуктивности (работоспособности) действий человека от степени эмоциональной активации.

Психическое напряжение оказывает положительное влия­ние на результаты труда до определенного предела. Превы­шение критического уровня активации ведет к снижению ре­зультатов труда вплоть до полной утраты работоспособности. Чрезмерные формы психического напряжения обозначаются как запредельные. Нормальная загрузка (эмоциональная сти­муляция) оператора не должна превышать ■ 40... 60% макси­мальной нагрузки, т. е. нагрузки до предела, когда насту­пает снижение работоспособности.

Запредельные формы психического напряжения вызывают дезинтеграцию психической деятельности различной выра­женности, что в первую очередь ведет к снижению индиви­дуально свойственного человеку уровня психической работо­способности. В более выраженных формах психического на­пряжения утрачиваются живость и координация действий, могут появляться непродуктивные формы поведения и другие отрицательные явления. В зависимости от преобладания воз­будительного или тормозного процессов можно выделить два 36

типа запредельного психического напряжения тормозной и

Г Тормозной Т|ип-характеризуется скованностью и замед­
ленностью движении. Специалист не способен с прежней лов
костью производить профессиональные действия Снижается
скорость ответных реакций. Замедляется мыслительный про­
цесс, ухудшается воспоминание, появляются рассеянность и
другие отрицательные признаки, не свойственные данному
человеку в спокойном состоянии. '

Возбудимый тип проявляется гиперактивкостыо, много-слошгастыо, дрожанием рук и голоса. Операторы совершают многочисленные, недиктуемые конкретной потребностью дей­ствия. Они проверяют состояние приборов, поправляют оде­жду, растирают руки. В общении с окружающими они обна­руживают раздражительность, вспыльчивость, не свойствен­ную им резкость, грубость, обидчивость.

Таким образом, запредельные формы психического напря­жения лежат нередко в основе ошибочных действий и непра­вильного поведения операторов в сложной обстановке. Дли­тельные психические напряжения и особенно, их запредель-. ные формы ведут к выраженным состояниям утомления.

Организация контроля за психическим состоянием-опера­торов необходима в связи с возможностью появления у спе­циалистов особых" психических состояний, которые не явля­ются постоянным свойством личности, но, возникая спонтан­но или под влиянием внешних факторов, существенно изме­няют работоспособность человека. Среди особых психических состояний, имеющих значение для психической надежности оператора, необходимо выделить пароксизмальные расстрой­ства сознания, психогенные изменения настроения, состояния, связанные с приемом психически активных средств (стиму­ляторов, транквилизаторов, алкогольных напитков).

Пароксизмальные состояния — группа расстройств различ­ного происхождения (органические заболевания головного мозга, эпилепсия, обмороки), характеризующихся кратковре­менной от. секунд до нескольких минут утратой сознания. При выраженных формах наблюдаются падения человека и судо­рожные движения тела и конечностей.

Пароксизмальные перерывы в операторской деятельности могут быть причиной губительных последствий, особенно для водителей автотранспорта, верхолазов, монтажников, строи­телей, работающих на высоте. Современные средства психо-

Физиологических исследований -позволяют своевременно вы­являть лиц со скрытой наклонностью к пароксизмальным со­стояниям.

Психогенные изменения настроения п аффективные со­стояния возникают под влиянием психических воздействии. Снижение настроения и апатия могут длиться от нескольких часов до 1...2 месяцев. Снижение настроения наблюдается

пои гибечи родных и близких людей, после конфликтных си­туаций При этом появляются безразличие, вялость, общая скованность заторможенность, затруднение переключения-.

ния сопровождается ухудшением самоконтроля и может быть причиной производственного травматизма.

Под влиянием обиды, оскорбления, производственных не­удач могут развиваться аффективные состояния (аффект — взрыв эмоций). В состоянии аффекта у человека развивает­ся психогенное (эмоциональное) сужение объема сознания. При этом наблюдаются резкие движения, агрессивные и раз­рушительные действия. Лица, склонные к аффективным со­стояниям, относятся к категории с повышенным риском трав-матизации и не должны назначаться на специальности с вы­сокой ответственностью.

Лекарственные и алкогольные изменения психического со­стояния связаны с употреблением психически активных средств. Современная медицина располагает большим арсе­налом психофармакологических средств, оказывающих влия­ние на психическую деятельность и состояние людей.

Практический опыт свидетельствует, что прием легких стимуляторов (чай, кофе) помогает в борьбе с сонливостью и-может способствовать повышению работоспособности на короткий период. Однако прием активных стимуляторов (пер-внтин, фенамин) на ответственных видах работ способен вы­звать отрицательный эффект — ухудшается самочувствие, уменьшаются подвижность и скорость реакций.

Распространенное среди населения употребление транкви­лизаторов (седуксен, элениум) представляет особую проб­лему. Оказывая выраженное успокоение и предупреждая, раз­витие неврозов, эти препараты могут снизить психическую активность, замедлять реакции, вызывать апатию и сонли­вость.

Пьянство и алкоголизм также представляют серьезную проблему для БЖД. Недопустимость употребления алкоголь- 38

ных напитков в рабочее время и отрицательное влияние их па работоспособность общеизвестны. По различным данным автомобильный травматизм в 40... 60% случаев связан с упо­треблением алкоголя. Имеется сообщение, что смертельные случаи на производстве в 64% случаев обусловлены приемом алкоголя и ошибочными действиями погибших.

С позиций безопасности труда особое значение имеет пост­алкогольная астения (похмелье). Развиваясь в дни после упо­требления алкоголя, она не только снижает работоспособ­ность человека, но и ведет к заторможенности и снижению чувства осторожности.

Длительное употребление алкоголя вызывает алкого­лизм — болезненное привыкание к алкоголю, сопровождаю­щееся ' различной степенью деградации личности. Специали­сты, страдающие алкоголизмом, утрачивают свойственную им точность и аккуратность в работе. Они все чаще допускают ошибки и становятся неспособными к решению сложных творческих задач, к быстрой и правильной ориентации в не­нормативных производственных ситуациях.

Изменчивость психической деятельности под влиянием бытовых и производственных воздействий ставит перед инже­нерами— организаторами производственной деятельности за­дачу создания н совершенствования системы контроля за психическим состоянием оператора.

1.8. Человек как элемент системы «человек — среда»

'За миллионы лет в ходе эволюционного и социального
развития у человека выработалась естественная система за­
щиты от опасностей. Эта система отличается совершенством,
но имеет определенные пределы. '

• БЖД по существу направлена на защиту человека от опасностей. В то же время следует помнить, что человек сам является носителем потенциальных опасностей. Так, в про­цессе жизнедеятельности он выделяет ядовитые вещества, излучает тепло, может быть причиной различного рода не­желательных событий вследствие ошибочных действий.

Кроме того, необходимо помнить, что поведение боль­ших масс людей, особенно в условиях паники, имеет свои законы и отличается от поведения одного человека.

Законы групповой психологии необходимо учитывать при анализе опасных (особенно экстренных) ситуаций.

39.

-Психологическая наука дает некоторые рекомендации по коррекции поведенческих реакций человека и действиям в чрезвычайных ситуациях.

Дчя безопасного состояния системы «человек,—среда» необходимо согласование характеристик человека и элемен­тов составляющих среду. В тех случаях, когда такого согла­сования нет, возможны следующие последствия:

— снижение работоспособности человека;

— развитие общих и профессиональных заболеваний;

— аварии, пожары, взрывы;

— производственный травматизм и др.

Человек осуществляет непосредственную связь с окружа­ющей средой при помощи своих анализаторов, которые на­зывают иногда чувствующими приборами. Характеристики анализаторов человека необходимо учитывать при создании безопасных систем. Любой анализатор состоит из рецептора, проводящих нервных путей и мозгового конца. Рецептор пре­вращает энергию раздражителя в нервный процесс. Прово­дящие пути передают нервные импульсы в кору головного мозга. Мозговой конец анализатора состоит из ядра и рас­сеянных по коре головного мозга элементов. Рассеянные эле­менты обеспечивают нервные связи между различными ана­лизаторами. Между рецепторами и мозговым концом суще­ствует двусторонняя связь, которая обеспечивает саморегу­ляцию анализатора. Особенностью анализаторов человека яв­ляется парность анализаторов, обеспечивает высокую надеж­ность их работы за счет частичного дублирования сигналов и динамичной неоднозначной функциональной асимметрии-.

Основной характеристикой анализатора является чувстви­тельность. Не всякий раздражитель, воздействующий на ана­лизатор, вызывает ощущение. Чтобы оно возникало, интен­сивность раздражителя должна достичь некоторой определен­ной величины. С увеличением интенсивности раздражителя наступает момент, когда анализатор перестает работат; аде­кватно. Всякое воздействие, превышающее по интенсивности некоторый предел, вызывает боль и нарушает деятельность анализатора. Интервал от минимальной до максим::.т ной адекватно ощущаемой величины определяет диапазон чув-ствнтельности анализатора. Минимальную величину прп-'то называть нижним абсолютным порогом чувствительное-,-::, а максимальную —верхним. Абсолютные пороги чувствитель­ности измеряют в абсолютных величинах раздражителя. 40

/ I

В том случае, когда помехой являются внешние раздражи­тели, говорят о дифференциальном или разностном пороге Минимальная разность между интенсивностя.ми двух раздра­жителей, которая вызывает едва заметное различие ощуще­ний, называется дифференциальным порогом, или порогом различения. (Психофизическими опытами установлено, что ве­личина ощущений изменяется медленнее", чем сила'раздра­жителя. Основной психофизический закон Вебера — Фехнера, имеющий приближенное значение, выражается формулой ' E K

где £ —интенсивность ощущений; / — интенсивность раздра­жителя; К и С — константы.

Величины порогов не являются стабильными. Они зави­сят от многих факторов, зачастую трудно учитываемых. По­этому порог рассматривается как статистическое понятие — область на кривой психометрической функции.

Время, проходящее от начала воздействия раздражителя, до появления ощущений, называют латентным периодом.

Рассмотрим некоторые характеристики анализаторов, ко­торые могут тем или иным способом влиять на условия без­опасности.

Зрительный анализатор

Зрительный анализатор обладает наибольшей величиной адаптации. При темновой адаптации чувствительность дости­гает некоторого оптимального уровня через 40—50 мин; све­товая адаптация, т. е. понижение чувствительности, длится 8—10 мин. Глаз непосредственно реагирует на яркость, кото­рая представляет отношение силы света (интенсивности), излучаемой данной поверхностью, к площади этой поверх­ности. Яркость измеряется в нитах (нт; nt); 1 нт=1 кд/м². При очень больших яркостях (более 30 000 нт) возникает эффект ослепления. Гигиенически приемлема яркость до 5000 нт.

Под контрастом понимается степень воспринимаемого различия между двумя яркостями, разделенными в простран­стве или времени. Контрастная чувствительность позволяет ответить на вопрос, насколько объект должен отличаться по яркости от фона, чтобы его было видно.

При оценке восприятия пространственных характеристик основным понятием является острота зрения, которая харак­теризуется минимальным углом, под которым две точки внд-

• 41

ны как раздельные. Острота зрения зависит от освещенности, контрастности, формы объекта и других факторов. С увели­чением освещенности острота зрения возрастает. При умень­шении констрастности острота зрения снижается. Острота зрения зависит также от места проекции изображения на сет­чатке глаза. Оптический анализатор включает два типа ре­цепторов: колбочки и палочки. Первые являются аппаратом хроматического зрения, вторые —ахроматического. При ра­венстве энергии воздействующих волн различия их длин ощу­щаются как различия в свете источников света или поверх­ностей предметов, которые его отражают. Глаз различает семь основных цветов И более сотни их оттенков. Цветовые ощущения вызываются воздействием световых волн, имею­щих длину от 380 до 780 нм. Приблизительно границы длин и- соответствующие им ощущения (цвета) следующие: 380—455 нм (фиолетовый); 455—470-нм (синий); 470—500 (голубой); 500—550 (зеленый); 540—590 (жел­тый);

590—610 (оранжевый); 610—780 (красный). Зрительный анализатор обладает определенной спектраль­ной чувствительностью, которая характеризуется относитель­ной видностыо монохроматического излучения. Наибольшая видность днем соответствует желтому цвету, а ночью или в сумерках — зелено-голубому. Гамма переходов от белого цвета к черному образует ахроматический ряд.

Ощущение, вызванное световым сигналом, в течение опре­деленного времени сохраняется, несмотря на исчезновение сигнала или изменение его характеристик. Инерция зрения по данным различных исследователей находится в пределах 0,1—0,3 с. Ощущения, возникающие после снятия раздражи­теля, называются последовательными образами. При корот­ком ярком сигнале образ выступает из темноты несколько раз в быстрой последовательности. При небольших яркостях через 0,5—1,5 с появляется отрицательный последовательный образ (т. е. светлые поверхности кажутся темными и наобо­рот). При цветном сигнале образ окрашен в дополнительный цвет. При резком действии прерывистого раздражителя воз­никает ощущение мельканий, которые при определенной ча­стоте сливаются в ровный немигающий свет. Частота, при которой мелькания исчезают, называется критической часто­той слияния мельканий. В том случае, когда мелькания света используются в качестве сигнала, возникает вопрос о выборе 42

оптимальной частоты. Оптимальной является часн,,_и,- пи-делах 3—10 Гц. Инерция зрения обусловливает стробоскопи­ческий эффект. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени гашения зрительного образа, то наблюдение субъективно ощущается как непрерывное. При стробоскопическом эффекте возможна иллюзия движения при прерывистом наблюдении отдельных объектов или иллюзия неподвижности (замедленного движения), возникающая, ко­гда движущийся предмет периодически занима'ет прежнее по­ложение. При восприятии объектов в двухмерном и трехмер­ном пространстве различают поле зрения и глубинное зрение. Бинокулярное поле зрения охватывает в горизонтальном на­правлении 120—160°, по вертикали вверх — 55—60° и вниз — 65—72°. При восприятии цвета размеры поля зрения сужа­ются. Зона оптимальной видимости ограничена полем: вверх — 25°, вниз — 35°, вправо и влево по 32°. Глубинное зрение связано с восприятием пространства. Ошибка оценки абсолютной удаленности на расстоянии до 30 м равна в сред­нем 12% общего расстояния.

Слуховой анализатор

Звуковые сигналы доставляют человеку значительную часть информации. Они могут служить для передачи сигна­лов опасности. В свою очередь, акустическая обстановка в известной мере определяет условия безопасности. Основными параметрами звуковых волн являются уровень интенсивности и частота, которые'субъективно в слуховых ощущениях вос­принимаются как громкость и высота. По частоте область слуховых ощущений простирается от 16—20 до 20 000— 22 000 Гц. Величина порога слышимости зависит от частоты ощущаемых звуков. Верхней границей является порог боле­вого ощущения, который в меньшей степени зависит от ча­стоты и лежит в пределах 130—140 дБ. Соотношение уровня интенсивности и частоты определяет ощущение громкости звука. Экспериментально установлено, что человек оценивает как равногромкие звуки, имеющие различную частоту и ин­тенсивность. Наблюдается как бы взаимная компенсация ин­тенсивности частотой. Эта закономерность хорошо иллюстри­руется кривыми равной громкости. Абсолютный дифференци­альный порог равен примерно 2—3 Гц. Относительный диф­ференциальный порог является почти постоянным и равен 0,002. В реальных условиях человек воспринимает звуковые сигналы на определенном акустическом фоне. При этом фон может маскировать полезный сигнал. Эффект маскировки

в охране труад имеет двоякое значение. При разработке к конструировании акустических индикаторов необходимо пре-дус"атриват1 меры борьбы с этим эффектом. В некоторых случаях эффект маскировки может быть использован для v у шенпя акустической обстановки. Так, известно, что имеет­ся тенденция маскировки высокочастотного тона низкочастот­ным, который менее вреден для человека.

Вибрационная чувствительность

Вибрация высокой интенсивности при продолжительном воздействии приводит к серьезным изменениям деятельности всех систем организма и при определенных условиях может вызвать тяжелое заболевание. При небольшой интенсивности и длительности воздействия вибрация может быть полезна, уменьшает утомляемость, повышает обмен веществ, увеличи­вает мышечную силу.

Специальные анализаторы, воспринимающие вибрацию, неизвестны. Существует несколько гипотез о природе вибра­ционной чувствительности. Диапазон ощущений вибрации вы­сок от 1 до 10000 Гц. Наиболее высока чувствительность к частоте 200—250 Гц. При их увеличении и уменьшении вибрационная чувствительность снижается. Пороги вибраци­онной чувствительности различны для различных участков тела. Наибольшей чувствительностью обладают дистальные участки тела человека, т. е. те, которые более удалены от его медианной плоскости [например, кисти рук).

Тактильный анализатор

Тактильный анализатор воспринимает ощущения, возни­кающие при действии на кожную поверхность различных механических стимулов (прикосновение, давление). Абсолют­ный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, которое производит едва заметное ощущение прикосновения. Наиболее высоко развита чувствительность на дистальпых частях тела.

Примерные пороги ощущения:

— для кончиков пальцев руки 3 г/мм², на тыльной сто­
роне пальца —5 г/мм², на тыльной стороне кисти —12 г/мм²,
на животе —26 г/мм² и на пятке —250 г/мм². Порог разли­
чения в среднем равен примерно 0,07 исходной величины
давления. ■

Тактильный анализатор обладает высокой способностью к пространственной локализации. Временной порог тактиль-

ной чувствительности менее 0,1 с. Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адапта­ции, т. е. исчезновение чувства прикосновения или давления Время адаптации зависит от силы раздражителя и для раз­личных участков тела изменяется в пределах от 2 до 20 с.

Температурная чувствительность

Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим постоянной температурой тела, обеспечиваемой терморегуляцией. Температура кожи несколько ниже темпе­ратуры тела и различна для отдельных участков (на лбу, на­пример, 34—35° С; на лице 20—25° С; на животе —34° С; на стопах ног 25—27°С). Средняя температура свободных от одежды участков кожи равна 30—32° С.

В коже человека обнаружено два рода рецепторов. Одни реагируют только на холод, другие — только на тепло. Про­странственные пороги зависят от стимулирующих факторов: при контактном воздействии, например, ощущение возникает уже на площади в 1 Мм², при лучевом — начиная с 700 мм². Латентный период температурного ощущения равен пример­но 250 мс. Абсолютный порог температурной области чув­ствительности определяется по минимальному ощущаемому изменению температуры участков кожи относительно физио­логического нуля, т. е. собственной температуры данной об­ласти кожи. Для тепловых рецепторов он равен примерно 0,2° С, для холодных 0,4° С. Порог различительной чувстви­тельности около 1°С.

Болевая чувствительность

Уже говорилось о том, что в любом анализаторе возни­кают болевые ощущения, если величина раздражителя пре­высит верхний абсолютный порог. На этом основании отри­цалось существование специальных рецепторов болевой чув­ствительности. Впоследствии были обнаружены свободные нервные окончания в эпителиальном слое кожи, которые и являются специализированными болевыми рецепторами. Ме­жду тактильными и болевыми рецепторами существуют про­тиворечивые отношения. Проявляются они в том, что наи­меньшая плотность болевых рецепторов приходится на те участки кожи, которые наиболее богаты тактильными рецеп­торами, н наоборот. Противоречие обусловлено различием функций рецепторов в жизни организма. Болевые ощущения вызывают оборонительные рефлексы, в частности, рефлекс удаления от раздражителя. Тактильная чувствительность ин-

тимно связана с ориентировочными рефлексами, в частности, это вызывает рефлекс сближения с раздражителем.

Биологический смысл боли в том, что она, являясь сигна­лом опасности, мобилизует организм на борьбу за-самосо­хранение Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактив- ^ ность.

Порог болевой чувствительности кожи живота 20 г/мм-, кончиков пальцев-300 г/мм². Латентный период около 370 мс Критическая частота слияния дискретных болевых раздражителей 3 Гц. В области боли основной психофизиче­ский закон'не действует. Здесь наблюдается- почти прямая зависимость между ощущением и раздражением в диапазоне до порога чувствительности.

Обоняние и вкус

Абсолютный порог обоняния у человека измеряется до­лями миллиграмма вещества на литр воздуха.. Но дифферен­циальный порог высок, в среднем 38%. Запахи могут сигна­лизировать человеку о нарушениях в ходе технологических процессов и опасностях. Общепризнанной классификации обо­нятельных ощущений в настоящее время нет. В физиологии и психологин распространена четырехкомпонентная теория вкуса, согласно которой существует четыре вида "элементар­ных вкусовых ощущений: сладкого, горького, кислого и соле­ного. Все остальные вкусовые ощущения представляют их комбинации. Абсолютные пороги вкусового анализатора, вы­раженные в величинах концентраций раствора, примерно в 10 000 раз выше, чем обонятельного.

Вкусовые и обонятельные ощущения отражают не только свойства веществ, но и состояние самого организма. Разли­чительная чувствительность вкусового анализатора довольно груба, в среднем она составляет 20%.

Под влиянием практической деятельности и специальных знаний чувствительность вкусового и обонятельного анализа­тора может быть существенно развита.

Органическая чувствительность

Мозг человека получает информацию не только от окру­жающей среды, но и от самого организма. Чувствительные нервные аппараты имеются во всех внутренних органах. Во внутренних органах под влиянием внешних условий возни­кают определенные ощущения, которые порождают сигналы. 46

Эти сигналы являются необходимым условием регуляции тея-тельности внутренних органов. Пороги органической чувстви­тельности изучены недостаточно.

Перечисленные анализаторы функционируют в. сложном взаимодействии. Ядром всего механизма взаимодействия ана­лизаторов является рефлекторный путь: постоянные и вре­менные нервные связи между их мозговыми концами. В про­цессе развития человека на основе взаимодействия анализа­торов формируются функциональные системы, являющиеся механизмом перцептивных действий.

Структура этих систем определяется условиями деятель­ности и жизни человека. Если человек попадает в необычные для него условия, то возможно возникновение конфликта между сложившимися функциональными системами и новы­ми требованиями. Чтобы предотвратить подобные нарушения, необходимо перестроить сложившиеся функциональные систе­мы или сформировать новые путем соответствующих трени­ровок. Это обстоятельство следует иметь в виду при созда­нии безопасных систем.

В реальных условиях производства на каждый анализа­тор человека действует одновременно несколько раздражи­телей, которые, как уже отмечалось, оказывают влияние на всю систему анализаторов. Следовательно, нужно учитывать не только возможности аннализатора, но и тс условия, в ко­торых будет работать человек. Известно, что сильный шум изменяет чувствительность зрения. Чувствительность зритель­ного аппарата снижается при действии некоторых запахов, температуры, вибрации.

Определяя оптимальные условия функционирования, не­обходимо учитывать всю систему раздражителей, действую­щих на все анализаторы человека.. В настоящее время это требование на практике не всегда может быть реализовано полностью. Однако следует подчеркнуть важную методоло­гическую направленность этого вопроса, сводящуюся к тре­бованию в комплексе учитывать факторы окружающей среды.

Двигательный анализатор

Возможности двигательного аппарата представляют опре­деленный интерес при конструировании защитных устройств и органов управления. Сила сокращения мышц человека ко­леблется в широких пределах. Например, номинальная сила кисти в 450—650 Н при соответствующей тренировке может быть доведена до 900 Н. Сила сжатия, в среднем равная

500 Н дня правой и 450 Н для левой руки, может увеличи­ваться в два раза и более. В таблице приведены значения оптимальных усилий на органы управления.

Органы управления

Для рукояток:

оптимальные

макстизльные

Для кнопок, тумблеров, переключа­телей:

легкого типа

тяжелого типа Для ножных педалей управления:

используемых редко

используемых часто Для рычагов ручного управления машиной:

используемых периодически

используемых часто

Диапазон скоростей,' развиваемых движущимися руками человека, находится в пределах 0,01—8000 см/с. Наиболее часто используют скорости порядка 5—800 см/с. Скорость зависит от направления движения:- вертикальные движения рукой осуществляются быстрее, чем горизонтальные; движе­ние к себе совершается быстрее, чем от себя.

Наряду с перечисленными характеристиками для обеспе­чения безопасностн труда большее значение имеют психиче­ские факторы, к которым относятся внимание, мышление, воля, эмоции, память, воображение и другие. Совокупность этих качеств определяет личность. Личные качества человека существенно влияют на безопасность труда. Иногда говорят о-режиме личной безопасности. Конкретные формы учета личностных особенностей в силу их исключительной слож­ности пока недостаточно учитываются па практике. Однако, исходя из интуитивных соображений, необходимо обратить внимание па значительные профилактнчские резервы, крою­щиеся в психологии безопасности труда.

Функциональные состояния оператора (ФСО)

ФСО — это комплекс наличных характеристик тех функ­ций и качеств человека, которые прямо пли косвенно обу­словливают трудовую деятельность. Изменение функциональ-

ною состояния оператора в процессе выполнения им рабочей деятельности проходит несколько фаз изменения работоспо­собности.

1. Фаза мобилизации (предстартовая). Условно рефлек­
торным путем повышается тонус центральной нервной систе­
мы и усиливается функциональная активность ряда органов
и систем. Субъективно эта фаза выражается во внутренней
собранности, обдумывании предстоящей работы.

2. Фаза первичной реакции характеризуется небольшим
снижением почти всех показателей функционального состоя­
ния. Длится всего несколько минут. Физиологический меха­
низм этой фазы связан с внешним торможением, возникаю­
щим в результате изменения характера раздражителей, по­
ступающих в ЦНС..

3. Фаза гпперкомиенсации — это продолжение первой фа­
зы. На этой фазе человек приспосабливается к наиболее эко­
номному, оптимальному режиму выполнения данной конкрет­
ной работы.

4. Фаза компенсации — в этой фазе устанавливается опти­
мальный режим работы органов и систем организма, выра­
батывается стабилизация показателей.

Эффективность труда в этот период максимальна. Нужно стремиться к максимальной длительности этой фазы.

5. Фаза субкомпенсации — при определенной интенсив­
ности и длительности работы высокий уровень физиологиче­
ских реакций начинает несколько снижаться и показатели
функционального состояния ухудшаются.

6. Фаза декомпенсации. В этой фазе быстро ухудшается
функциональное состояние организма, причем, изменяется и
наиболее важная для данного вида труда функция: точность
координации.

7. Фаза срыва — здесь наблюдается значительное рас­
стройство регулирующих механизмов-

Фазой субкомпенсацип начинается специфическое состоя­ние утомления. Основным фактором, вызывающим утомление, является интегральная экстенсивностная напряженность дея­тельности (нагрузка). Помимо абсолютной величины нагруз­ки на степень развития утомления влияют:

— характер нагрузки (статический или динамический);

— интенсивность нагрузки (т. е. распределение во вре­
мени);

— постоянный и ритмический характер нагрузки.

■4 Заказ № 20 ⁴⁹

Существуют оптимальные характеристики нагрузок. По­мимо величины нагрузки существует ряд дополнительных факторов утомления, которые сами по себе не ведут к раз­витию утомления, но, сочетаясь с действием основного фак­тора, способствуют более раннему и выраженному наступле­нию утомления. На развитие утомления сильно влияют опас­ные и вредные производственные факторы, а также наруше­ние режима труда и отдыха.

Литература к разделу 1

1. Хенли Д., Кумамото X. Надежность технических систем и опенка
риска. М, «Машиностроение», 1984, 528 с.

2. Браун Д. Б. Анализ и разработка систем обеспечения техники без­
опасности. М., «Машиностроение», 1979, 359 с.

3. Энциклопедия по безопасности и гигиене труда. МБТ, Женева, М.,
«Профиздат», 1985, т. 1, 2.

4., Маршалл В. Основные опасности химических производств. М., «Мир», 1989, 671 с.

5. Береговой Г. Т. и др. Безопасность космических полетов. М., «Ма­
шиностроение», 1977, 320 с.

6. Справочная книга по охране труда в машиностроении. Под ред.
О. Н. Русака. Л„ «Машиностроение», 1989, 544 с.

7. Основы инженерной психологии. Под ред. Б. Ф. Ломова. М., «Выс­
шая школа»,¹ 1986, 447 с.

8. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование.
Справочник. Под.ред. С. В. Белова. М., «Машиностроение», 1989, 368 с.

9. ГОСТ 12.4.011—87 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие
требования и классификация.

10. Русак О. Н. Труд без опасности. «Леииздат», 1986, 191 с.

11. Котик М. А. Психология и безопасность. Таллинн, Валгус, 1981.

2. ПРИРОДНЫЕ АСПЕКТЫ БЖД

Жизнедеятельность человека осуществляется в системе «человек — среда».

Элемент этой системы «среда» может быть в целях ана­лиза представлен рядом (по существу бесконечным) подси­стем. Например, таких как «производство», «быт», «рабочее место» и т, д/

Логично этот ряд начать с рассмо.трения элемента «окру­жающая природная среда».

В ходе естественного развития человек прежде всего вза­имодействовал с природой. Именно здесь он столкнулся с пер­выми опасностями естественного происхождения. Затем в ре­зультате деятельности человека природа стала испытывать 50

антропогенные воздействия, которые обернулись отрицатель­ной стороной против своего тоорца.

Таким образом, в окружающей природной среде нашего времени действует диалектический букет опасностей есте­ственного, искусственного и смешанного происхождения, ко­торые взаимодействуя, создают проблемы для БЖД. Рассмо­трению этих опасностей и посвящен данный раздел.

2.1. Экологические основы охраны окружающей среды Предмет и задачи экологии

Жизнь на Земле развивается по строгим законам при­роды. Биологические виды (в том числе и человек) могут существовать и нормально развиваться только в определен­ных условиях, к которым они адаптировались в результате тысячелетий эволюции. Чтобы существовать, человеческое об­щество вынуждено вступать в определенные отношения с при­родой, обусловленные его трудовой деятельностью, т. е. за­ниматься природопользованием.

В результате этого происходят изменения природных ком­плексов под воздействием деятельности человека, называемые техногенезом.

Нарушение законов природопользования может иметь опасные и даже трагические последствия для живущего и будущих поколений людей.

Чтобы этого не произошло, необходимо знать по каким законам живет и развивается природа, как взаимодействует с человеческим обществом, какие нагрузки допустимы на при­родные системы. Эти вопросы и образуют предмет эколо­гии, т. е. науки о взаимоотношениях между живыми орга­низмами и средой их обитания.

Экология изучает организацию жизни на уровнях ■ орга­низма (отдельной особи), популяции (совокупности особей одного вида) и биоценоза (сообщества популяций разных видов).

Термин «экология» предложил в 1869 г. немецкий биолог Эрнст Геккель; образован из греческих корней «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение.

Задачи экологии многочисленны. Главная среди них со­стоит в том, чтобы на основе изучения закономерностей дать научно обоснованные рекомендации по охране природы, при­родопользованию и воспроизводству природных ресурсов.

4.' ■ 51

Экология и охрана окружающей среды

Как следует из сказанного выше, экология является науч­ной базой охраны окружающей среды, или охраны природы. Охрану окружающей среды можно определить как область знаний, разрабатывающую комплекс мероприятий, направ­ленных' на предупреждение вредных воздействий на природу (включая и человека).

К этому комплексу относятся законодательные, организа­ционные, санитарно-гигиенические, инженерно-технические и другие мероприятия, предупреждающие или снижающие вред­ное воздействие деятельностью человека на биологические си­стемы.

По мнению специалистов, такие термины как «инженер­ная экология», «промышленная экология» и мн. другие, полу­чившие распространение в настоящее время, с понятием «эко­логия» не согласуются и не являются какими-то новыми раз­делами экологической науки. Решение экологических задач инженерными или иными средствами не. может рассматри­ваться в качестве экологии, хотя для этого и необходимы экологические знания.

К компетенции охраны окружающей среды как области знаний и профессиональной деятельности относятся, напри­мер, такие вопросы как очистка сточных вод, вентиляцион­ных выбросов, защита от шума, захоронение радиоактивных веществ, создание малоотходных технологий и т. п.

Экологические аспекты взаимодействия природы и обще­ства

Вся история человечества есть процесс развития взаимо­отношений между человеком и природой.

Человека создал труд. А по определению К. Маркса «1руд —это прежде всего... процесс, совершающийся между человеком и природой, процесс, в котором человек своей соб­ственной деятельностью опосредствует, регулирует и контро­лирует обмен веществ между собой и природой» (К. Маркс, Ф Энгельс, соч., т. 23, с. 188). Там же К Маркс писал, что веществу природы человек сам противостоит как сила при-

деятельности проис-

взаимное изменение природы и самого человека.

пекта³х^аИГжно^{СТВИе ПрИр}°^{ДЫ и o6u}«CTBa в экологических ас­пектах можно проследить на примерах 52

Любая технология связана с образованием отходов По­падая в воздух, воду или почву отходы воздействуют на жи­вые организмы. Если в атмосферный воздух лесного массива поступают соединения серы, фтора или хлора, то нарушается фотосинтез. В -итоге возможна гибель деревьев. Некоторые отходы, например, ртутьсодержащие соединения, попадая в воду прогрессивно накапливаются сначала в планктоне, за­тем в рыбе, питающейся им.

В практике сельскохозяйственного производства широко используются, ядохимикаты. Попадая в грунтовые воды, поч­ву, атмосферу, они включаются в пищевые цепи, оказывая неблагоприятное воздействие на человека.

Глобальные экологические последствия возможны в ре­зультате увеличения содержания углекислоты. Возможное по­тепление климата может вызвать таяние льдов" и повышение уровня Мирового океана.

Оценивая в целом взаимодействие природы и общества, можно сделать такие выводы:

1. Любая деятельность в экологическом отношении по­
тенциально опасна.

2. В процессе природопользования необходимо прогнози­
ровать возможные экологические последствия применения но­
вых технологий, химических веществ, объектов.

3. Экологический кризис не является неизбежным. Отри­
цательные последствия могут быть предупреждены экологи­
чески грамотным природопользованием.

4. Охрана окружающей среды, или охрана природы, со­
стоит в том, чтобы правильно пользоваться природой, свести
к минимуму необходимость специальных природоохранных
мероприятий, компенсируя возможные неблагоприятные по­
следствия соответствующими восстановительными работами.

Биосфера

Впервые термин «биосфера» появился в XIX в. в трудах австрийского ученого Э. Зюсса. Термин образован от двух слов: биос —жизнь и сфера —шар. Современное учение о биосфере создал выдающийся советский геохимик Влади­мир Иванович Вернадский.

Главным в учении В. И. Вернадского является то, что жизнь подчиняет себе другие планетарные процессы, опреде­ляет «химическое состояние наружной коры нашей планеты».

Живое органическое вещество рассматривается В. И. Вер­надским в качестве носителя свободной энергии в биосфере.

Согласно определению В. И. Вернадского, биосфера есть, наружная оболочка Земли, область распространения ™нн БноссЬсра включает в себя все живые организмы и э,е<енты неживой природы, образующ11е среду обитания жи­вых Толщина биосферы 40... 50 км. Она включает в себя нижнюю часть атмосферы.до озонового слоя (2&...30 км), практически всю гидросферу и литосферу (до глубины 3 км). В состав биосферы, кроме живого вещества (растении, жи­вотных микроорганизмов), входят продукты жизнедеятель­ности живых организмов, продукты распада и переработки пород живыми организмами; вода, радиоактивные вещества.

Жизнь на Земле зародилась. 2,5... 4,6 млрд. лет назад в воде. За 0,5 млрд. лет до нашего времени живые организмы распространились на суше.

История жизни на Земле охватывает б эр и 17 периодов. С начала последнего периода кайнозойской эры —антропо-_гена — прошло лишь около миллиона лет.

Человеческое общество — один из последовательных эта­пов развития жизни на Земле, т. е. биогенеза. Но оно ока­зывает мощное воздействие на окружающую среду, угрожая деградацией биосферы. Так как остановить социальный и на­учно-технический прогресс невозможно, то необходимо искать сбалансированные, разумные взаимоотношения между чело­веком и биосферой.

Данный этап эволюции жизни связан с этапом развития разума, т. е. ноогенеза.

Соответственно происходит постепенный переход биосфе­ры в ноосферу.

Ноосфера — высшая стадия развития биосферы, характе­ризующаяся сохранением всех естественных закономерностей, присущих биосфере.

В. И. Вернадский показал, что ноосфера является законо­мерным этапом развития самой биосферы, этапом разумного регулирования взаимоотношений человека и природы.

«Автотрофность» человечества

Согласно В. И. Вернадскому, автотрофными называются организмы, которые берут все нужные им для жизни хими­ческие элементы из окружающего их косного вещества (не­органического происхождения) и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого орга­низма.

В. И. Вернадский высказал мысль о том, что возможно ' превращение человечества из гетеротрофной {г с питаемой другими) категории в социально автотрофную т е незави­симую от продуктов, создаваемых биосферой. Для этого не­обходимо научиться из' низкомолекулярных соединений со­здавать высокомолекулярные (белки, жиры, углеводы).

Идея автртрофности привлекательна тем, что жизнь обще­ства не будет связана с нарушением природных условий. По аналогии с естественными автотрофными организмами, обще­ство должно научиться преобразовывать природные органи­ческие и.неорганические соединения в пригодные для непо­средственного потребления.

Реализация идеи автотрофиости может иметь положитель­ные последствия для безопасности жизнедеятельности.

Экологические факторы

Экологический фактор —это любое условие среды, на ко­торое организм реагирует приспособительными реакциями. Экологические факторы делятся на абиотические (неживые) и биотические (живые).

Абиотические факторы — это климатические (свет, темпе­ратура, влага, движение воздуха, давление); эдафогенные (механический состав, плотность, влагоемкость и воздухопро­ницаемость почв); орографические (рельеф, высота над уров­нем моря); химические (газовый состав воздуха, солевой со­став воды, кислотность почв).

Биотические факторы — это фитогенные (влияние расте­ний); зоогенные (влияние животных); микробиогенные; ан­тропогенные (деятельность человека).

Живой организм может существовать в некотором опре­деленном интервале значений факторов. Чем шире этот ин-. тервал, тем больше устойчивость, или толерантность, дан­ного организма.

Ю. Либих — один из основоположников агрохимии — сформулировал в конце XIX в. «закон минимума», согласно которому веществом, находящемся в минимуме, определяется, эффективность жизнедеятельности организма. Другими сло­вами, нормальное развитие растении, животных, здоровье че­ловека зависит не от тех веществ, которые имеются в доста­точном количестве, а от тех, которых не хватает.

В начале XX в. американец Шелфордм показал, что не только недостаток, но и избыток тех или иных элементов вреден.

• * пч пписутствующие как в избытке, так и в нсдо-
_я™Г(по отношению к оптимальным требованиям оргапиз-

мяТ называются лимитирующими, а установленное правило по учло название «закона толерантности».

Экологическая ниша, жизненная и экологическая форма Любой живой организм приспособлен к определенным чтчовиям окружающей среды.

Требования организма к условиям среды определяют гра­ницы его распространения, или ареал.

• Совокупность биологических характеристик и физических
параметров среды, определяющих условия существования
данного вида преобразование энергии, обмен информацией со
средой и себе подобными называется экологической нишей.

Экологическую нишу можно определить и так: совокуп­ность всех требований организма к факторам окружающей среды и место, где эти требования удовлетворяются.

Каждый вид занимает только свою экологическую нишу, но в пределах одного места обитания могут быть локализо­ваны разные виды, а значит, и разные экологические ниши.

Популяция

Популяция —это совокупность особей, обладающих сход­ной наследственной природой. Наследственная информация концентрируется в половых клетках самцов и самок в осо­бых образованиях — хромосомах — в виде нуклеиновых кис­лот (ДНК и РНК). Участки молекул этих кислот представ­ляют гены. Совокупность генов, определяющая наследствен­ные признаки, называется генотипом, а совокупность всех.особей одного вида, хранящих и передающих потомству на­следственную информацию составляет генетический фонд дан­ного вида или генофонд. Для сравнения численности отдель­ных популяций пользуются показателем, который называется плотность популяции, т. е. численность популяции, отнесен­ная к единице занимаемой ею площади или другой характе­ристике пространства. ' -

Для каждого вида существуют оптимальные пределы плотности его популяций, зависящие от емкости экологиче-

СКОИ НИШИ.

номерностам"¹' ^{П0ПуляциП} подчиняется определенным зако-Экологическая система „ биогеоценоз

щи\ н_а^0Кпб,',^{ШСТЬ BCek поп}>'^лячий разных видов, проживаю­щих „а общей территории вместе с окружающей их не*»

вой средой, называют экологической системой, или экосисте­мой. Примеры экосистем: луг, лес, озеро.

Академик В. Н. Сукачев предложил термин биогеоценоз (от «био» — жизнь, «гео»— земля, «ценоз» — сообщество), со­ставной частью которого является биоценоз, т. е. совокуп­ность живых компонентов.

Биогеоценоз — это совокупность на известном протяжении -земной поверхности однородных природных явлений (атмо­сферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы, гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих сла­гающих ее компонентов и определенный тип, обмена веще­ством и энергией их между собой и другими явлениями при- роды, представляющая собой внутреннее противоречивое дна-, лектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии.

Термины «экосистема» и «биогеоценоз» — не синонимы.

Экосистема — это любая совокупность организмов и окру­жающей среды (например, фитотрон, террариум, пилотируе- мый космический корабль).

Биогеоценозы — это сугубо земные образования. В то же время биогеоценоз является экосистемой, т. е. понятие «эко­система» шире, чем биогеоценоз.

Биогеоценоз- включает в себя две компоненты: биотиче­скую (сообщество живых растительных и животных организ­мов, т. е. биоценоз и абиотическую (совокупность неживых факторов среды, или экотон). Биоценоз включает в'себя мик­роорганизмы (микробиоценоз), представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) мира.

Экотон включает две главных компоненты: климат (кли- матон) и геологическую среду (эдафотон).

Важнейшим свойством биогеоценоза (экосистем) является его устойчивость, сбалансированность процессов, обмена ве­ществом и энергией между всеми компонентами, т. е. дина­мического равновесия или гомеостаза (от «гомео» — тот же, «стазис».— состояние). С точки зрения науки управления (кибернетики), гомеостаз обеспечивается механизмом «об­ратной связи», которая может быть положительной и отри- цательной. В основе обратной связи лежит обмен информа­цией между управляемыми и управляющими компонентами. Классическим примером условной экосистемы является соче­тание популяций двух видов «олень — волк». Численность- и

шрня всегда в естественных условиях держи-
„олка и о. ея вс д _Зультат длительного эволь.

определенном >ровиу Ч. Дарвин назвал естествен* „ого процесса, '^^ _вссгда сбалансирована, усто гамсостатична. Пр.. определенных условиях эта устойч быть нарушена когда в каналах обратной связи

«ожег быть нарушена, когда в каналах обратной связи пяются говоря языком кибернетики, помехи пли шумы помеГчоп'т играть биотические и абиотические фа. экосистемы тем стабильнее во времени и пространств они сложнее.

Человек по необходимости постоянно вмешивается системы, нарушая их устойчивость.

Та область, в пределах которой механизмы отрпцатс обратной связи способны сохранять устойчивость систем зывается гомеостатическим плато.

В тех случаях, когда компенсаторные регуляторы и собны обеспечить гомеостатичность системы, человек жден брать на себя эту функцию.

В природе идет последовательная смена биоценозе влиянием природных или антропогенных факторов, кс ■ называется сукцессией.

Различают антропогенные и лаборогенные (влияни* довой деятельности) сукцессии, пирогенные (послеп ные), зоогенпые, фитогенные и др.

Сукцессии подчиняются определенным закономерн'

Вмешательство в сукцессионный процесс без учета закономерностей может привести к распаду экосистем)

Первичное органическое' вещество на нашей плане здается в основном в тканях зеленых растений под в-ствием солнечной энергии (фитоенптез).

Согласно второму началу термодинамики, любая э. в конечном итоге превращается в тепловую и рассепв Фотосинтез, наоборот, идет с поглощением тепла. ' =,нРпги„^Р°^ЦеССС Ф°^{тосинте}за происходит увеличение своб ^{в о}Р^ганическом веществе за счет прообразе энергии солнечного света в энергию химических с

-if чер^лен^ст: ^ ^{МС ОрганичеС}'^{<Ие ВСЩССТШ}

количество"¹ изТш ^нз, ^а™°^сфеР^ного воздуха огр 5; Ю" т/год свободного'-..^Т-^/ГОД) Углекислоты и

стения строят свой организм без посредников. Поэтому)ывают самопитающимися или автотрофами. тотрофы продуцируют первичное органическое вещество >рганического и называются продуцентами, ганизмы, которые не могут строить собственное веще-пз минеральных компонентов, используют в пищу то, эздано автотрофами. Они называются поэтому гетеро-ыми, что значит «питаемые другими», или копсумента-консумцно» — потребляю). Консументы бывают второго,:го порядка и т. д., образуя трофические (пищевые))азлпчной сложности.

процессе питания на всех трофических уровнях образу-«отходы» органического характера. Деструкторы (раз-:ели)—бактерии, грибы, простейшие и др. —питаясь,, гают эти «отходы» до минеральных веществ, и организмы называются сапрофагами или биоредуцен-

щн грамм сухого органического вещества растения в гм содержит 18,7 кДж (4,5 ккал) энергии. В процессе деятельности сообщества создается и расходуется орга-<ое вещество. Значит, экосистемы обладают определен-фодуктивностыо, т. е. в единицу времени образуется елейная масса вещества. <егодно на суше растения образуют в пересчете на су-

■.ещество 0,17-10¹² т биомассы, эквивалентной 3,2-10¹⁸

юдуктивность экосистем можно оценивать в единицах 1ссы.

■ зодуктивность экосистем и соотношение в них различ-
грофических уровней в пищевых цепях принято выра-
в форме пирамид.

1на из первых классических пирамид была построена iroM Ч. Элтоном.

пирамидах отражают соотношения численности орга-)в, биомасс, энергии различных трофических уровней.:е вещества на нашей планете находятся в процессах гмического круговорота. Различают два основных круто-л: большой (геологический) и малый (биотический).:тественный' круговорот веществ может нарушаться вме-льством человека.

Загрязняя воду и воздух, вырубая леса, сжигая топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, свя­зывая фосфор в детергентах, человек замыкает па себя био­тический круговорот элементов и вынужден брать на себя частично пли полностью управление химией окружающей среды.

2.2. Естественные факторы, воздействующие на биосферу

Геомагнитное поле

Земля подобна огромному магниту.

Магнитные силовые линии образуют вокруг земного шара магнитосферу, которая защищает нас от солнечного ветра.

При высокой солнечной активности к Земле могут под­ходить высокоэнергетические частицы солнечной плазмы. Они вызывают магнитные бури, нарушающие стройную структуру магнитосферы.

Геомагнитное поле — всепроникающий и всеохватываю­щий физический фактор, неизбежно воздействующий на все живое. Известно, что в периоды магнитных бурь ухудшается ■состояние больных, растет количество сердечно-сосудистых заболеваний.

Геомагнитные и геоэлектрические поля могут влиять на показания приборов и приводить к авариям самолетов.

Таким образом, магнитное поле Земли, магнитные бури необходимо принимать во внимание при анализе условий без­опасности и расследовании катастроф.

Космические излучения

Космические лучи —это энергия, приходящая к нам из космоса, в виде корпускулярной и электромагнитной компо-"неций.

В биосфере интенсивность космических лучей мала. Основ­ную опасность они представляют для космических полетов.

Влияние космических излучений на обитателей Земли об­щепризнано. Установлена связь между вспышками на Солнце и увеличением смертельных исходов при инфарктах и инсуль­тах, обострением хронических заболеваний.

К границам биосферы подходят различные виды космиче­ских лучей: видимый свет, тепловые инфракрасные лучи, уль­трафиолетовое и радиоактивное излучение, коротковолновое и рентгеновское излучение. .60

Невесомость

Жизнь на Земле возникла и происходит в условиях по­стоянного действия силы тяжести. Поэтому есть основания ожидать, что и состоянии невесомости возможны функцио­нальные и морфологические перестройки.

Эксперименты в космосе это подтвердили.

В настоящее время накоплен обширный материал по адаптации организмов к состоянию невесомости и реадапта­ции их к земным условиям.

Фактор невесомости следует учитывать в системе БЖД.

Естественные лучевые нагрузки

Космические лучи и ионизирующее излучение, испускае­мое природными радиоактивными веществами, содержащими­ся в почве и воде, образуют так называемое фоновое излу­чение, к которому адаптирована ныне существующая биота.

В разных частях биосферы естественное фоновое излуче­ние может различаться в 3—4 раза.

Радиоактивность растений и животных колеблется в ши­роких пределах и обуславливается многими факторами.

Стихийные явления

Опасные природные процессы — землетрясения, засухи, извержения вулканов, ураганы, цунами, ториадо, наводнения, развитие пустынь, град, снегопады, оползни, снежные лави­ны, сели, эрозия почв — приурочены к определенным зонам земного шара. Однако временные координаты этих явлений труднопредсказуемы. Ущерб, наносимый мировой экономике стихийными явлениями, достигает 30 млрд. долларов ежегод­но, а число погибающих оценивается в 250 тыс. человек.

Стихийные явления следует учитывать при проектирова­нии объектов различного назначения.

v 2.3. Антропогенные воздействия на биосферу

Загрязнение атмосферы

Основные вещества, загрязняющие атмосферу, делят на две группы — газы и твердые частицы. При этом газы состав­ляют 90%, а твердые частицы 10% от общей массы загряз­нений. Определяющую роль в загрязнении атмосферы играет сжигание ископаемого топлива — угля и нефти.

Основным источником загрязнения атмосферы являются природные и производственно-бытовые процессы.

6!

К природным источникам загрязнения относятся пыльные или черные бури, вулканические извержения, космическая

^ПЫЛЙсто^Тч.шкн искусственного загрязнения атмосферы-теп-„оэчектростанцш. ' (выбрасывают сернистый и углекислый газ) металлургические предприятия (выорасывают окислы азота сероводород, сероуглерод, хлор, фтор, аммиак, соеди­нения фосфора, ртуть, мышьяк), химические, цементные за­воды и другие промышленные предприятия.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, по-ступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, явля­ющиеся результатом превращений последних. Так, поступаю­щий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного анги-дрнда, который активно взаимодействует с водяным паром и образует капельки серной кислоты.

Охрана воздуха

Основным документом, регламентирующим деятельность по. охране воздушного бассейна, является закон Союза ССР «Об охране атмосферного воздуха».

Поиск по сайту: