Функциональные возможности человека и его совместимость со средой обитания. 
Организм как целое

Совместимость человека со средой обитания неразрывно связана с физиологией и анатомией его организма. Если этого не учитывать, то невозможно создать нормальные и безопасные условия жизнедеятельности человека.

Целостность организма. Организм представляет единую систему. В сложном организме клетки и межклеточное вещество образуют ткани, из тканей построены органы, органы объединены в системы. Все клетки, ткани, органы и системы органов тесно связаны друг с другом и взаимно друг на друга влияют.

В основе жизнедеятельности клеток, тканей, органов и всего организма лежит обмен веществ, включающий два взаимосвязанных процесса: усвоение питательных веществ (ассимиляция) и распад органических веществ (диссимиляция).

В клетках и тканях происходит постоянное расщепление сложных веществ, входящих в их состав, на более простые, одновременно осуществляется их восстановление за счет других веществ, постоянно поступающих в клетки и ткани извне.

Диссимиляция в клетках и тканях сопровождается выделением энергии, за счет которой совершаются все процессы в органах и тканях (сокращения мышц, работа сердца, мозга и т. д.), в том числе и ассимиляция.

В процессе жизнедеятельности организма, в основе которой лежит обмен веществ, устанавливается тесная связь и взаимодействие между различными органами и системами органов.

Рассмотрим это положение на примере скелетной мышцы. В мышце, как и в других органах, происходит обмен веществ. Поэтому необходимо постоянное поступление питательных веществ и кислорода, которые доставляются кровью по кровеносным сосудам. В свою очередь в кровь эти питательные вещества поступают из пищеварительной системы, а кислород — из дыхательной системы (через легкие). Образующиеся в процессе обмена продукты распада из мышц поступают в кровь, доставляются в органы выделения и через них выводятся наружу. Движение крови по сосудам происходит благодаря сокращениям сердца, работа которого, как и других органов, регулируется нервной системой и т. д.

Однако, надо также знать, что продукты распада, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма, представляют безусловную опасность для самого человека при нахождении его в замкнутом пространстве. Количество выделяемых человеком за сутки вредных продуктов метаболизма из легких, желудочно-кишечного тракта, через кожу, волосы составляет (мг) [5]:

аммиака и аминосоединений 297,6… 155,6.

окиси углерода 278,0… 160,8.

альдегидов 0,59… 0,28.

кетонов 232,2… 132,8.

меркаптанов и сероводорода 4,95… 1, 1.

жирных кислот 89,45… 11,5.

Взаимосвязь между различными системами органов проявляется и в согласованном изменении их деятельности. Усиление деятельности одного органа или системы органов сопровождается изменениями и в других системах. Так, во время физической работы резко возрастает обмен веществ в мышцах, что приводит к согласованной перестройке деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной и других систем органов.

Зависимость между отдельными органами и всем организмом выявляется при заболеваниях. Патологические изменения в том или ином органе отражаются на других системах органов. Из принципа целостности организма вытекает положение о том, что заболевание различных органов нужно рассматривать не только как местное нарушение, а как болезненное состояние всего организма.

Организм и среда. Организм и необходимые для его жизнедеятельности внешние условия представляют единство. Различные внешние факторы — температура и влажность воздуха, состав и количество пищи и т. д. — оказывают влияние на организм. На организм человека воздействуют также условия работы и отдыха, жилищные и другие социально-бытовые условия.

Многие внешние факторы вредны для человека (напр., болезнетворные микробы) и при известных условиях могут быть причиной его болезней. Однако организм человека обладает защитными свойствами как внешними — кожный покров, так и внутренними — иммунная система.

Кожа — внешний покров тела — представляет собой орган с весьма сложным строением (рис. 5) [7], выполняющий ряд важных жизненных функций. Кроме защиты организма от вредных внешних воздействий, кожа выполняет рецепторную, секреторную, обменную функции, играет значительную роль в терморегуляции и др.

В коже различают два слоя: верхний эпителиальный (эпидермис) и нижний — соединительнотканный (собственно кожа — дерма). В коже имеется большое количество кровеносных и лимфатических сосудов. Нервный аппарат кожи состоит из многочисленных пронизывающих дерму нервных волокон и особых концевых образований.

Одной из основных функций кожи является защитная (орган защиты). Так, растяжение, давление, ушибы обезвреживаются упругой жировой подстилкой и эластичностью кожи.

Нормальный роговой слой предохраняет глубокие слои кожи от высыхания и весьма устойчив по отношению к различным химическим веществам. Пигмент меланин, поглощающий ультрафиолетовые лучи, предохраняет кожу от воздействия солнечного света. Особенно большое значение имеют стерилизующие свойства кожи и устойчивость к различным микробам.

Неповрежденный роговой слой непроницаем для инфекций, а кожное сало и пот создают кислую среду, неблагоприятную для многих микробов.

Важной защитной функцией кожи является ее участие в терморегуляции (поддержании нормальной температуры тела) — 80% всей теплоотдачи организма осуществляется кожей. При высокой температуре внешней среды кожные сосуды расширяются и теплоотдача конвекцией усиливается. При низкой температуре сосуды суживаются, кожа бледнеет, теплоотдача снижается. Отдача тепла осуществляется также испарением пота.

Секреторная функция осуществляется сальными и потовыми железами. С кожным салом могут выделяться некоторые лекарственные (йод, бром и др.), а также токсические вещества. Функция потовых желез регулируется нервной симпатической системой.

Обменная функция кожи сводится к участию в регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного.

В организме человека функционирует система иммунной защиты. Это свойство организма, обеспечивающее его невосприимчивость или устойчивость к действию чужеродных белков, болезнетворных (патогенных) микроорганизмов и их ядовитых продуктов.

Различают естественный и приобретенный иммунитет. Естественный, или врожденный, иммунитет — это видовой признак, передающийся по наследству (напр., люди не заражаются чумой рогатого скота).

Организм располагает естественными защитными приспособлениями против различных патогенных микробов: так, неповрежденная кожа является надежным препятствием для проникновения в организм болезнетворных микроорганизмов.

Кроме того, слизистым оболочкам и коже, выделения которых (секреты) губительно действуют на микробы, присуще бактерицидное действие. Выделение слизи, а также ряд рефлекторных реакций (кашель, чихание, рвота, усиление кишечной перистальтики) ведет к механическому удалению микробов из организма. Желудочный сок, в состав которого входит соляная кислота, разрушает некоторые микроорганизмы. В слезах, слюне, мокроте, крови, лейкоцитах, хрящах, материнском молоке содержится лизоцим — вещество, убивающее бактерии. Если микробы все-таки проникли в организм, их распространение в нем задерживается благодаря развивающейся реакции воспаления. Печень, селезенка, лимфатические узлы также способны задерживать и частично обезвреживать микробы, распространяющиеся по организму с током крови и лимфы. Уничтожение микробов в организме может осуществляться путем захватывания их лейкоцитами (фагоцитоз). Значительная роль в иммунитете принадлежит специфическим защитным факторам сыворотки крови (гуморальные факторы) — антителам, которые проявляются в сыворотке после перенесенного заболевания, а также при искусственной иммунизации. Они обладают специфичностью в отношении антигена (микробов или продуктов их жизнедеятельности), вызвавшего их появление. К неспецифическим факторам крови относится ее компонент (алексин) — термолабильная субстанция (разрушается при t = 56 °C в течение 30 мин), обладающая свойством усиливать действие антител в отношении некоторых микроорганизмов. В процессе активной иммунизации изменяется чувствительность организма к повторному введению соответствующего антигена, т. е. изменяется иммунореактивность организма, которая может выражаться как в повышении, так и в понижении чувствительности отдельных органов и тканей к микробам, ядам или другим антигенам. Изменение иммунореактивности, однако, не всегда полезно для организма. При повышении его чувствительности к какому-нибудь антигену могут развиваться аллергические заболевания. Иммунологическая реактивность организма во многом зависит от возраста. У новорожденных она резко снижена, у пожилых выражена в меньшей степени, чем в среднем возрасте.

Понятие о регуляции функций организма. Регуляция функций клеток, тканей и органов, взаимосвязь между ними, т. е. целостность организма, а также единство организма и внешней среды осуществляются нервной системой и гуморальным путем. Другими словами, имеется два механизма регуляции функций — нервный и гуморальный.

Нервная регуляция осуществляется нервной системой — головным и спинным мозгом через нервы, которыми снабжены все органы нашего тела. На организм постоянно воздействуют те или иные раздражения. На все эти раздражения организм отвечает определенной деятельностью или, как принято говорить, происходит приспособление функций организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Так, понижение температуры воздуха сопровождается не только сужением кровеносных сосудов, но и усилением обмена веществ в клетках и, следовательно, повышением теплообразования. Благодаря этому устанавливается определенное равновесие между теплоотдачей и теплообразованием, не происходит переохлаждения организма, сохраняется постоянство температуры тела.

Раздражение пищей вкусовых рецепторов полости рта вызывает отделение слюны и других пищеварительных соков, под воздействием которых происходит переваривание пищи. Благодаря этому в клетки и ткани поступают необходимые вещества и устанавливается определенное равновесие между диссимиляцией и ассимиляцией. По такому принципу происходит регуляция и других функций организма.

Нервная регуляция носит рефлекторный характер. Различные раздражения воспринимаются рецепторами. Возникшее возбуждение из рецепторов по чувствительным нервам передается в центральную нервную систему (ЦНС), а оттуда по двигательным нервам — в органы, которые и отвечают определенной деятельностью. Такие ответные реакции организма на раздражения, осуществляемые через ЦНС, называют рефлексами.

Гуморальная регуляция (от лат. «humor» — жидкость) осуществляется через кровь и другие жидкости, составляющие внутреннюю среду организма, различными химическими веществами, которые вырабатываются в самом организме или поступают из внешней среды. Примером таких веществ являются гормоны, выделяемые железами внутренней секреции и витамины, поступающие в организм с пищей. Химические вещества разносятся кровью по всему организму и оказывают воздействие на различные функции, в частности на обмен веществ в клетках и тканях. При этом каждое вещество влияет на определенный процесс, происходящий в том или ином органе.

Нервный и гуморальный механизмы регуляции функций взаимосвязаны. Так, нервная система оказывает регулирующее влияние на органы не только непосредственно через нервы, но также и через железы внутренней секреции, изменяя интенсивность образования гормонов в этих органах и их поступление в кровь. В свою очередь многие гормоны и другие вещества влияют на нервную систему.

В живом организме нервная и гуморальная регуляция различных функций осуществляется по принципу саморегуляции, т. е. автоматически. По этому принципу регуляции поддерживаются на определенном уровне кровяное давление, постоянство состава и физико-химических свойств крови, температура тела, в строго согласованном порядке изменяется обмен веществ, деятельность сердца, дыхательной и других систем органов во время физической работы и т. д. Благодаря этому сохраняются определенные сравнительно постоянные условия, в которых протекает деятельность клеток и тканей организма, или, другими словами, сохраняется постоянство внутренней среды.

Следует отметить, что у животных, стоящих на высокой ступени развития, и у человека ведущую роль в регуляции жизнедеятельности организма играет нервная система.

Из вышеизложенного вытекает, что действия любого опасного или вредного факторов на отдельный орган человека (уши, глаза, легкие и т. п.) заставляет фактически перестраиваться весь организм с тем, чтобы обезопасить себя. Для этой цели в нашем организме функционирует десяток систем обеспечения безопасности. Например, глаза обеспечивают зрение, но глаза имеют веки, две кожно-мышечные складки, при смыкании закрывающие глазное яблоко. Веки несут функцию защиты глазного яблока, предохраняя орган зрения от чрезмерного светового потока и механического повреждения, способствуют увлажнению его поверхности и удалению со слезой инородных тел. Уши обеспечивают слух, но при чрезмерно громких звуках, когда хочется закрыть уши, на выручку приходит защитная реакция: две самые маленькие мышцы нашего среднего уха резко сокращаются и три самые маленькие косточки (молоточек, наковальня и стремечко) перестают колебаться совсем; наступает блокировка, и система косточек не пропускает во внутреннее ухо чрезмерно сильные звуковые колебания. Существуют защитные реакции и у носа. Чихание относится к группе защитных рефлексов носа и представляет форсированный выдох через нос (при кашле — форсированный выдох через рот). Благодаря высокой скорости и большому давлению эта воздушная струя уносит за собой из полости носа все попавшие туда инородные тела и раздражающие агенты.

Слезотечение может возникать при вдыхании вредных примесей воздуха, при попадании раздражающих веществ на слизистую оболочку носа. Слеза стекает не только из глаза наружу, но и через слезоносный канал в полость носа (вот почему при плаче «хлюпают носом»), смывая тем самым вредное вещество. Поэтому же хозяйка плачет, когда режет лук.

Еще один пример естественной защиты — это движение, обеспечиваемое костно-мышечной системой. Активное движение нередко приглушает и душевную, и физическую боль.

Если кошке нечаянно прищемили хвост, она начинает мяукать, извиваться, царапаться, выражать свой протест в весьма активной форме. И человек при сильной боли кричит, плачет, делает массу, казалось бы, ненужных движений. Боль, испуг, всякое сильное раздражение немедленно передается в кору головного мозга. А клетки коры чрезвычайно хрупки. Если они получают слишком большой заряд импульсов, возникает угроза срыва их деятельности. Чтобы помешать этому, защитить нежные корковые клетки, организм выработал специальную охранительную систему. Кошка мяукает и бросается на стенку. Человек закусывает губу… Так инстинктивно создаются конкретные очаги возбуждения. Два очага ослабляют, гасят друг друга.

Предположим, человека обидели словом, нанесли сильную, болезненную душевную травму. Первое инстинктивное движение — создать конкурирующий очаг возбуждения в коре головного мозга: закричать, броситься на обидчика, бить его, царапать, кусать. Это возможно лишь в естественном мире животных, а в мире людей будет расценено как хулиганство. Вот тутто на помощь приходит неожиданный механизм — слезы. «Поплачьте — легче будет». В этом простом древнем совете сокрыт глубокий смысл. Обильное мгновенное орошение слезами сильно раздражает рецепторы носовой полости. В мозгу создается новый мощный очаг возбуждения, который отводит от корковых клеток опасность перенапряжения. Этот механизм бдительно стоит на страже нервного благополучия, готовый в случае надобности охранять мозг от слишком большого горя и слишком большой радости.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЧЕЛОВЕКА Организация нервной системы Изменение жизнедеятельности организма в ответ на изменение внешних условий осуществляется благодаря регулирую щей функции нервной системы. Нервная система — центр деятельности всего организма. Это обусловлено тем влиянием, которое она одновременно оказывает и на взаимодействие организма с внешней средой, и на такие его внутренние процессы, как, например, кровообращение или пищеварение. Таким образом, нервная система выполняет две важные функции.

Первая из этих функций — коммуникационная. С одной стороны, это передача различным нервным центрам информации, получаемой рецепторами, находящимися в коже, глазах, ушах, носу, рту и других органах; с другой — это проведение сигналов от нервных центров к эффекторам (железам и мышцам), что дает возможность адекватным и специфическим образом реагировать на те события во внешней среде, с которыми сталкивается организм.

Эту двоякую функцию обеспечивает периферическая нервная система, состоящая, во-первых, из соматической системы, ответственной за взаимодействие организма с внешним миром, и, во-вторых, из вегетативной системы, регулирующей деятельность таких внутренних органов, как сердце, легкие, пищеварительный тракт, почки и т. д., и таким образом координирующей «вегетативную жизнь» организма.

Второй важной функцией нервной системы, без которой теряет смысл и ее первая функция, является интеграция и переработка получаемой информации и программирование наиболее адекватной реакции. Эта функция принадлежит центральной нервной системе и включает широкий диапазон процессов — от простейших рефлексов на уровне спинного мозга до самых сложных мыслительных операций на уровне высших отделов головного мозга.

Рецепторы Человек осуществляет непосредственную связь с окружающей средой при помощи своих рецепторов. Характеристики рецепторов учитываются при создании безопасных систем.

Особенностью рецепторов является их парность, обеспечивающая высокую надежность их работы за счет частичного дублирования сигналов.

Основной характеристикой рецепторов является их чувствительность. Не всякий раздражитель, воздействующий на рецептор, вызывает ощущение. Для возникновения ощущения интенсивность раздражителя должна достичь некоторой определенной величины. С увеличением интенсивности раздражителя наступает момент, когда анализатор перестает работать адекватно. Всякое воздействие, превышающее по интенсивности некоторый предел, вызывает боль. Боль представляет собой ощущение, от которого организм старается избавиться. Желание избежать боли или устранить ее — одна из самых важных мотиваций безопасного поведения человека.

Боль одновременно служит и информационным сигналом, и стимулом, вызывающим реакцию организма.

Выполняя функцию сигнала, боль сообщает о повреждении или угрозе повреждения тканей. Таким образом, это сигнал тревоги, способный оттеснять на второй план другие сигналы, поступающие в мозг от различных рецепторов. Но теперь уже известно, что мозг способен блокировать сигнал, идущий из поврежденной зоны. Это, например, происходит, когда человек всецело сосредоточен на каком-то одном деле (так бывает со спортсменом, который полностью увлечен ходом игры и «не чувствует» получаемых ударов), или при сильном стрессе (например, солдат, идущий в атаку, может сразу не осознать, что одна из его конечностей только что оторвана осколком снаряда).

Существует нижний и верхний порог чувствительности рецептора. Интервал от нижней величины чувствительности и до верхней, при котором еще сохраняется адекватность ощущения, определяет диапазон чувствительности рецептора. Опытами было установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя. Исходя из этого, Г. Фехнером на основании работ физиолога Е. Вебера был сформулирован закон (закон Вебера-Фехнера), который гласит, что «ощущение изменяется пропорционально логарифму силы раздражителя» [7]. Он имеет приближенное значение и выражается формулой:

Е = К lg J + С, где Е — сила ощущения; J — сила раздражителя; К и С — константы.

Диапазон чувствительности рецепторов не является стабильным и может изменяться под действием различных факторов (напр., на чувствительность зрения влияет шум, вибрация, температура и т. д.). Поэтому в реальных условиях жизнедеятельности человека (особенно в производственных), где на человека действуют одновременно несколько раздражителей, это свойство рецепторов необходимо учитывать.

Рассмотрим некоторые характеристики рецепторов, которые могут тем или иным способом влиять на условие безопасности.

Со времен Аристотеля традиционно выделяют пять видов ощущений, информирующих человека об изменениях в окружающей среде. Это осязание, вкус, обоняние, слух и зрение.

В настоящее время, однако, установлено, что существует также много других ощущений и что организм для восприятия непрерывно атакующих его бесконечно разнообразных стимулов снабжен очень сложными механизмами, обеспечивающими постоянное взаимодействие его органов чувств между собой.

В функциональном отношении можно выделить: кожное чувство, или соместезию — ощущения, возникающие при прямом контакте с предметами внешнего мира; кинестезию, которую обеспечивают внутренние рецепторы, расположенные в мышцах и суставах и ответственные за информацию о степени напряжения или растяжения мышц, а также о положении конечностей; чувство равновесия, осведомляющее нас о положении тела в пространстве благодаря рецепторам, находящимся во внутреннем ухе; химическое чувство, включающее вкус и обоняние и информирующее нас о структурных особенностях молекул, растворенных в слюне или взвешенных в воздухе; слух, т. е. способность к восприятию звуковых волн, связанных с колебанием молекул воздуха; и, наконец, зрение, обусловленное восприятием световых волн путем поглощения «квантов энергии», называемых фотонами.

Кожная или соместетическая чувствительность. Всякий контакт с внешним предметом может вызывать ощущения четырех типов, способные объединяться в комплексные восприятия. Это чувства давления, тепла, холода и боли. Рецепторы, образованные нервными окончаниями, разбросаны по всей поверхности тела, но расположены более плотно на ладонях, коже живота и спины. Так, рецепторы на кончиках пальцев способны различать два стимула, расстояние между которыми всего лишь 2 мм, в то время как на предплечье для раздельного восприятия стимулов это расстояние должно быть не менее 10 мм.

Существует несколько типов кожных рецепторов. Свободные нервные окончания разбросаны по всей поверхности кожи и реагируют на температуру или давление либо сразу на оба воздействия. Рецепторы, расположенные в более глубоких слоях кожи, воспринимают главным образом давление (см. рис. 5).

Говоря о температурных рецепторах, следует отметить, что на теле имеются точки, чувствительные только к теплу или только к холоду. Они активизируются в зависимости от температуры кожи: если кожа разгорячена (напр., когда человек выходит из бани), всякий более холодный предмет будет казаться холодным, пусть даже его температура сравнительно высока; и наоборот, предмет, температура, которого выше температуры кожи, будет казаться теплым. Таким образом, тепло и холод — понятия весьма относительные.

Тактильные ощущения возникают в результате передачи информации различными кожными рецепторами при их контакте с предметом. Например, когда рука скользит по предмету с гладкой поверхностью, возбуждаются все рецепторы, и все они одинаковым образом сообщают головному мозгу о своем возбуждении. Напротив, при скольжении руки по шероховатой поверхности в каждый данный момент ведет к возбуждению лишь определенной группы рецепторов, которые, по мере того как рука продвигается по неровностям, сменяются другими, в результате чего мозг получает информацию о характерных особенностях поверхности предмета.

Болевые ощущения возникают при нарушении нормального течения физиологических процессов в организме, обусловленном воздействием негативных для него факторов. Субъективно человек воспринимает боль как тягостное, гнетущее ощущение. Объективно боль сопровождается рядом вегетативных реакций (расширение зрачков, повышение кровяного давления, бледность лица и др.), характерной позой и движениями, направленными на уменьшение боли. Характер болевых ощущений зависит от особенностей органа и силы разрушительного воздействия. Например, боль при ранении кожи отличается от головной и т. д.

Вкус — ощущение, возникающее при воздействии определенных химических веществ, растворимых в воде, на специфические вкусовые рецепторы, расположенные на различных участках языка. Вкус складывается из четырех основных вкусовых ощущений: кислое, соленое, сладкое и горькое. Все остальные вариации вкуса являются результатом комбинации основных ощущений. Различные участки языка имеют различную чувствительность к вкусовым веществам. Кончик языка имеет наибольшую чувствительность к сладкому, края языка — к кислому, кончик и края — к соленому и корень языка наиболее чувствителен к горькому.

Жизнь рецепторных вкусовых клеток сравнительно коротка. Через четыре дня они фактически деградируют и примерно через семь дней обновляются полностью.

Обоняние — способность воспринимать запахи. Для большинства низших животных обоняние — самое важное из чувств. Это единственный вид ощущения, обусловленный прямой передачей информации в кору, минуя промежуточные низшие центры головного мозга. В каждой половине носовой полости, в ее верхней части насчитывается около 30 млн. рецепторных клеток, ответственных за распознавание присутствующих в воздухе пахучих веществ.

Человек обладает различной степенью обоняния к разным пахучим веществам. Чувствительность к некоторым веществам особенно высока. Например, этилмеркаптан вызывает обонятельное ощущение при содержании его в количестве 0,19 мг в 1 л воздуха.

Приятные запахи способствуют улучшению самочувствия человека, а неприятные могут оказывать угнетающее влияние, вызывать отрицательные различные реакции вплоть до тошноты, рвоты, обморока (от сероводорода, бензина и др.), они способны изменять температуру кожи, вызывать отвращения к пище, обострять чувствительность нервной системы, вести к подавленности или раздражительности. Обнаружено, что запах бензола и герантиола в значительной степени улучшает слух, а индола — ухудшает. Запахи пиридина и толуола повышают остроту зрения в сумерках. Запах камфары обостряет чувствительность глаза к зеленому цвету и понижает к красному.

Слух — способность организма воспринимать звуковые колебания. Вибрации какого-либо предмета вызывают поочередное образование уплотненных и разреженных зон воздуха, которые затем в виде последовательных волн распространяются в пространстве со скоростью около 330 м в секунду.

Функция уха заключается в преобразовании этих колебаний в нервные импульсы. Слуховое ощущение зависит главным образом от характеристик звуковой волны. Так, громкость звука определяется амплитудой волны, а его высота — частотой колебания.

Известно, что человеческое ухо может безболезненно воспринимать звук, интенсивность которого в тысячу миллиардов (10¹²) раз выше интенсивности едва слышимого звука. В логарифмическом масштабе эта разница составляет 12 бел или 120 децибел (децибел — десятая часть бела), а это значит, что, например, звук интенсивностью 100 децибел в 10 раз сильнее звука в 90 децибел и в тысячу раз сильнее звука в 70 децибел.

Что касается частоты звуковых колебаний, то воспринимаемый человеческим ухом диапазон простирается от 20 колебаний в секунду (20 Гц) до 20 тыс. Гц.

Орган слуха воспринимает далеко не все многочисленные звуки окружающей среды. Частоты, близкие к верхнему и нижнему пределам слышимости, вызывают слуховое ощущение лишь при большой интенсивности и по этой причине обычно не слышны. С другой стороны, звуки очень большой интенсивности могут вызвать боль или даже повредить слух.

Зрение — эта функция организма играет исключительно важную роль в жизни человека. Посредством зрения мы познаем форму, цвет, величину предмета, направление и расстояние, на котором он находится от нас.

Свет, воспринимаемый глазом, это всего лишь узкая полоса в спектре электромагнитных колебаний с длиной волн от 0,38 до 0,77 мкм.

Глаз представляет собой сложную оптическую систему и функционирует наподобие фотоаппарата.

Свет, проникающий в глаз, воздействует на фотохимическое вещество элементов сетчатки глаза и разлагает его. Достигнув определенной концентрации, продукты распада раздражают нервные окончания, возникающие при этом импульсы поступают в нервные клетки зрительного центра, и мы видим цвет, форму и величину объекта.

От момента получения рецептором импульса до реакции организма на это воздействие проходит некоторое время. Это так называемая сенсомоторная реакция организма на раздражитель. В таблице 2 приведены значения простой сенсомоторной реакции человека для типовых раздражителей [13].

С помощью рецепторов человек получает огромную информацию о внешнем мире. Количество информации принято измерять в двоичных знаках — битах (наличие или отсутствие импульса обозначают таким понятием, как «бит»). У человека поток информации через зрительный рецептор равен 10⁸…10⁹ бит/с; нервные пути пропускают 2· 10⁶ бит/с; до сознания доходит 50 бит/с; в памяти прочно задерживается только 1 бит/с. Таким образом, за 80 лет жизни память удерживает информацию порядка 10⁹ бит. Следовательно, мозг сохраняет не всю, а наиболее важную информацию.

Получаемая извне информация определяет работу функциональных систем организма и поведение человека. Для управления поведением человека и активностью его функциональных систем (т. е. выходной информацией, идущей из мозга) достаточно около 10⁷ бит/с при подключении программ, содержащихся в памяти.

В таблице приведены максимальные скорости передачи информации, принимаемой человеком с помощью различных органов чувств [5].

СОВМЕСТИМОСТЬ ЧЕЛОВЕКА СО СРЕДОЙ ОБИТАНИЯ Чтобы система «человек-среда» функционировала эффективно и не приносила ущерба здоровью человека, необходимо обеспечить совместимость характеристик среды и человека. 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. 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.

В целях безопасности деятельности размеры тела человека необходимо учитывать, например, в следующих случаях:

• — при определении оптимальной высоты от уровня пола или рабочей площадки зон наблюдения за работой машины, включая зону обработки, органы настройки, приборы контроля и сигнализации;
• — при расположении по высоте и фронту ручного управления машиной и особенно аварийных органов «стоп»;
• — при выборе формы и размеров органов управления.

Биофизическая совместимость подразумевает создание такой окружающей среды, которая обеспечивает приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние человека. Эта задача стыкуется с требованиями безопасности.

Особое значение имеет терморегулирование организма человека, которое зависит от параметров микроклимата. Теплообмен осуществляется благодаря теплопроводности, конвекции, тепловому испарению и теплоизлучению.

Биофизическая совместимость учитывает также требования организма к виброакустическим характеристикам среды, освещенности и другим физическим параметрам.

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

Силовые и энергетические параметры человека имеют определенные границы. Для приведения в действия 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 человек не почувствует сопротивления рычагов.

Возможности двигательного аппарата представляют 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 для правой и 450 Н для левой руки, может увеличиваться в два и более раза.

В таблице 4 приведены величины физических нагрузок человека, не вызывающих отклонения в состоянии здоровья [13].

Информационная совместимость имеет особое значение в обеспечении безопасности. В сложных системах человек обычно непосредственно не управляет физическими процессами.

Объекты управления могут быть невидимы, неосязаемы и неслышимы, а сам человек может быть удален от них на значительные расстояния. Человек видит показания приборов, экранов, мнемосхем, слышит сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Поэтому основная задача информационной совместимости — это создание такого количества информации, которая отражала бы все нужные характеристики машины или процесса в данный момент времени и позволяла бы человеку безошибочно принимать и перерабатывать информацию, не перегружая его внимание и память. Чтобы обеспечить информационную совместимость, необходимо знать характеристики органов чувств человека.

Психологическая совместимость связана с учетом психических особенностей человека. В настоящее время уже сформировалась особая область знаний, именуемая психологией деятельности. Это один из разделов безопасности жизнедеятельности.

Проблемы аварийности и травматизма на современных производствах невозможно решать только инженерными методами. Опыт свидетельствует, что в основе аварийности и травматизма лежат не инженерно-конструкторские дефекты, а организационно-психологические причины: низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности, 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 безопасность деятельности специалиста.

Эффективность деятельности человека базируется на уровне психического напряжения. Еще в начале нашего столетия Р. Иеркс и Дж. Додсон показали зависимость работоспособности 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 человека не должна превышать 40−60% максимальной нагрузки, т. е. нагрузки до предела, когда наступает снижение работоспособности.

Социальная совместимость предопределена тем, что человек — существо биосоциальное. Решая вопросы социальной совместимости, учитывают отношения человека к конкретной социальной группе и социальной группы к конкретному человеку. Социальная совместимость органически связана с психологическими особенностями человека. Поэтому часто говорят о социально-психологической совместимости, которая особенно ярко проявляется в экстремальных ситуациях в изолированных группах. Но знание этих социально-психологических особенностей позволяет лучше понять аналогичные феномены, которые могут возникнуть в обычных ситуациях в производственных коллективах, в сфере обслуживания и т. д. Академик И. П. Павлов сказал: «Конечно, самые сильные раздражения — это идущие от людей. Вся жизнь наша состоит из труднейших отношений с другими, и это особенно болезненно чувствуется» [13, с. 33].

Технико-эстетическая совместимость заключается в обеспечении удовлетворенности человека от общения с техникой, цветового климата, от процесса труда. Всем знакомо положительное ощущение при пользовании изящно выполненным прибором или устройством.

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

В психологии безопасности рассматриваются психические процессы, психические свойства и особенно подробно анализируются различные формы психических состояний, наблюдаемые в процессе трудовой деятельности [23].

Психические процессы составляют основу психической деятельности человека. Без них невозможно формирование знаний и приобретение жизненного опыта. Различают познавательные, эмоциональные и волевые психические процессы (ощущения, восприятие, память и др.).

Психические свойства — это качества личности, включающие интеллектуальные, эмоциональные, волевые, моральные, трудовые и другие свойства. Свойства личности устойчивы и постоянны.

Психические состояния отличаются разнообразием и временным характером и определяют психическую деятельность человека в конкретный момент времени.

Исходя из проблем безопасности деятельности человека, особое значение имеют психические состояния человека, возникающие в результате напряжения (стресса) при трудовой деятельности. Это так называемые запредельные формы психического состояния человека, которые нередко лежат в основе ошибочных действий и неправильного поведения человека в сложной обстановке. При таком состоянии у человека может утратиться живость поведения, нарушиться координация движений и т. д. В зависимости от преобладания возбудительного или тормозного процессов можно выделить два типа запредельного психического состояния — тормозной и возбудимый.

Тормозной тип характеризуется скованностью и замедленностью движений. Специалист не способен с прежней ловкостью производить профессиональные действия. Снижается скорость ответных реакций, замедляется мыслительный процесс, ухудшается воспоминание, появляются рассеянность и другие отрицательные признаки, не свойственные данному человеку в спокойном состоянии.

Возбудимый тип проявляется гиперактивностью, многословностью, 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.

Среди особых психических состояний, имеющих значение для психической надежности работающего, необходимо выделить пароксизмальные расстройства сознания, психогенные изменения настроения, состояния, связанные с приемом психически активных средств (стимуляторов, транквилизаторов, алкогольных напитков). Они не являются постоянным свойством личности, но, возникая спонтанно или под влиянием внешних факторов, существенно изменяют работоспособность человека. Пароксизмальные состояния — группа расстройств различного происхождения (органические заболевания головного мозга, эпилепсия, обмороки), характеризующихся кратковременной от секунд до нескольких минут утратой сознания. При выраженных формах наблюдается падение 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.

Психогенные изменения настроения и аффективные состояния возникают под влиянием психических воздействий. Снижение настроения и апатия могут длиться от нескольких часов до 1−2 месяцев. Снижение настроения наблюдается при гибели родных и близких людей, после конфликтных ситуаций.

При этом появляются безразличие, вялость, общая скованность, заторможенность, затруднение переключения внимания, замедление темпа мышления. Снижение настроения 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 травматизма 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 препаратов, оказывающих влияние на психическую деятельность и состояние людей.

Практический опыт свидетельствует о том, что прием легких стимуляторов (чай, кофе) может способствовать повышению работоспособности на короткий период. Однако прием активных стимуляторов (первитин, фенамин) может вызвать отрицательный эффект — ухудшается самочувствие, уменьшается 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, замедлить реакции, вызывать апатию и сонливость.

Пьянство и алкоголизм также представляют серьезную проблему для безопасности. Недопустимость употребления алкогольных напитков в рабочее время из-за отрицательного влияния их на работоспособность общеизвестна. По различным данным, автомобильный травматизм в 40−60% случаев связан с употреблением алкоголя. Имеется сообщение, что смертельные случаи на производстве в 64% случаев являются следствием принятия алкоголя и некоординированных действий погибших.

С позиций безопасности особенно отрицательные последствия имеет посталкогольная астения (похмелье). Развиваясь в последующие дни после употребления алкоголя, она не только влияет на работоспособность человека, но и ведет к заторможенности и снижению чувства осторожности. Кроме того, снижается сопротивляемость организма действию различных химических веществ и электрического тока, что повышает опасность отравления или поражения его электрическим током.

Длительное употребление алкоголя ведет к алкоголизму — болезненному привыканию к алкоголю, сопровождающемуся различной степенью деградации личности.