Виробництва

3.1. СТАН ЛЮДИНИ ТА СЕРЕДОВИЩА, ДЕ РЕАЛІЗУЄТЬСЯ її ДІЯЛЬНІСТЬ

3.1.1. Середовище, де реалізується діяльність людини

Біосфера — сфера життя, простір на поверхні земної кулі, в яко­му поширені живі істоти.

Фундаментальною відмінністю живої речовини від іншої є те, що вона охоплена еволюційним процесом, під час якого безперервно виникають нові форми живих істот. Різноманітні форми життя і їх багатофункціональність створюють основу стійкого обігу речовин і каналізованих потоків енергії. В цьому специфіка і гарантія стійкої біосфери як унікальної оболонки земної кулі.

Таким чином, біосфера (за В.І. Вернадським) є одною з геологіч­них оболонок земної кулі, глобальною системою Землі, в якій геохімічні і енергетичні перетворення визначаються сумарною ак­тивністю всіх живих організмів — живої речовини.

Активна діяльність живих організмів охоплює відносно невели­кий прошарок оболонок нашої планети. Його межі визначаються комплексом умов, які забезпечують стійке існування сукупності живих організмів. До складу біосфери входять: нижня частина ат­мосфери, гідросфера і верхні шари літосфери, яка переважно змінила­ся під дією вивітрювання за участю живих організмів. Цим про­шарком максимальних змін є ґрунт.

Кожна з цих геологічних оболонок планети має свої специфічні властивості, які визначають не тільки набір форм живих організмів,

що мешкають в конкретній частині біосфери, але і їх основні фізіо­логічні особливості, які формують своїм впливом принципові шля­хи еволюції і становлення фундаментальних ознак життєвих форм організмів, в тому числі й людини.

Таким чином, повітряна, водна оболонки і прошарок ґрунту, за­повнені життям, є основними середовищами життя, що активно фор­мують його склад і біологічні властивості.

Біосферні зв'язки складалися протягом тривалого часу. В при­роді не існує нічого зайвого і непотрібного. Саме існування підтри­мується за рахунок зв'язків у біосфері. їх суть у біосфері надзви­чайно складна і визначена практично тільки у загальних рисах. Неживою частиною біосфери керують продуценти. Продуцентами керують консументи. Діяльність останніх визначають зворотні зв'яз­ки, що йдуть від продуцентів.

Продуценти або автотрофи — це організми, що створюють органіч­ну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекис­лого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини (їх близько 350 тис. видів, за масою становлять 2,4. 10¹² т).

Консументи або гетеротрофи — організми, що отримують енер­гію за рахунок харчування консументами. До них належать росли­ноїдні тварини, хижаки і паразити, а також рослини- та гриби-хи-жаки (їх близько 1,5 млн, за масою складають близько 2,3 • 10¹⁰ т).

Редуценти — мікроорганізми, що розкладають органічну речови­ну продуктів і консументів до простих сполук — води, вуглекислого газу і мінеральних солей. Взагалі їх налічується 75 тис.видів, а сумарна маса дорівнює 1,8 • 10⁸ т.

Внаслідок здійснення біотичного кругообігу речовин у біосфері відбуваються такі процеси:

1) продуценти (рослини) в межах реалізації механізму фотосин­тезу виробляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, воду, вуглекислий газ і мінеральні солі. Хемопродуценти викорис­товують енергію хімічних реакцій, наприклад, окислення сполук заліза або сірки, теж виробляють органічну речовину.

2) консументи (травоїдні тварини) живляться органічною масою рослин, консументи другого та третього порядків (хижаки, парази­ти, рослини- і гриби-хижаки) споживають інших консументів.

3) редуценти споживають частину поживних речовин, розклада­ють мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Найголовнішою ланкою управління в біосфері є енергія. Першо­рядною є енергія Сонця, а другорядною — енергія внутрішнього теп­ла Землі та радіоактивного розпаду елементів.

Сонячна радіація характеризується щільністю світлового пото­ку, який досягає земної атмосфери як сонячна константа (R = = 1352 Вт/м²). На одиницю площі всієї поверхні атмосфери припа­дає в середньому 1/4 сонячної константи. В цілому, близько 56 % R цієї енергії йде на випаровування води. Під час конденсації вологи це тепло, що вилучається разом із залишком — 44 %, витрачаєть­ся на нагрівання повітря, води, ґрунту. Обумовлені цим нагріванням конвекційні процеси в атмосфері і гідросфері реалізуються в при­роді як вітри та течії. Менше 1 % сумарної радіації вилучається при будь-яких фотохімічних реакціях в нижніх прошарках атмо­сфери, верхніх прошарках води і в клітинах рослин. Головна складо­ва цих фотохімічних реакцій — фотосинтез. Світловий фактор є основним джерелом енергії для фотосинтезу. Тому світло має фун­даментальне екологічне значення.

Основними факторами, що впливають на рослинний світ (крім світлового), є достатня температура, наявність високої концентрації С0₂, тривалість світлової доби.

Тривалість світлової доби визначається як фотоперіодизм.

Зміни фотоперіоду в середніх широтах випереджають зміни тем­ператури і пов'язані з ними "хвилі життя". Вони служать сигна­лом для початку періодичних сезонних змін життєдіяльності рос­лин, тварин і людини. Цей початок здійснює коригування шляхом впливу тривалості світлової доби на сигнальну систему з виробниц­тва визначених гормонів, які викликають відповідні фізіологічні зміни в організмі.

Всі живі організми мають потребу в їжі. Ця потреба має два зна­чення:

1) як джерело енергії для підтримки життя і здійснення своїх функцій;

2) як матеріал для побудови і оновлення своїх клітинних струк­тур, для продукції і розмноження.

Кількість їжі на Землі визначається чистотою первинної про­дукції рослин. Це приблизно 140 млрд т в рік сухої речовини фіто-маси, в якій міститься енергія обсягом 2,3 • 10²¹ Дж. Таку кількість їжі за рік використовують гетеротрофи, у яких біомаса на порядок

менша. Відповідно до правила одного відсотка на частку кінцевих консументів — в основному великих тварин — має припадати мен­ше одного відсотка об'єму деструкції. Використання біомаси і біо­генних продуктів не для споживання в природі відносно невелике, але надзвичайно значиме для людського господарства.

Вибірність споживання годувальних речовин має місце і в рос­лин, і у тварин. Будь-яка їжа є набором різних елементів у продук­тах споживання, які завжди обов'язкові і незамінні. В умовах відсут­ності будь-якого з цих елементів (лімітуючого фактора) виникає порушення життєдіяльності аж до загибелі організму. Для нормаль­ного розвитку в їжі має бути певна кількість амінокислот, вітамінів і мікроелементів. Вплив на фізіологічний стан окремих особин, якісний і кількісний вміст їжі дає можливість відповідно впливати і на стан тварин, людей як в цілому, так і на їх динамічні характери­стики — народження, інертність, темпи розвитку і якість потом­ства.

Кліматичні фактори, викликані потоками сонячної енергії, реалізуються тепловими процесами атмосфери. Виявлення цих про­цесів має місце в формуванні показників клімату.

В еколого-кліматичну характеристику місцевості входять: серед­ньорічні величини і сезонні (помісячні) коливання температури, її добовий хід, мінімуми та максимуми, термін переходу температури через 0°, кількість опадів, випаровування вологи, сила та напрями вітру, вологість повітря, термін сонячного сяйва, сумарна сонячна радіація, радіаційний баланс та інші показники.

З усіх кліматичних факторів, пов'язаних з енергетикою біосфери, температура має найбільше екологічне значення. Вона регулює пе­ретворення потоку енергії біля поверхні Землі та, в свою чергу, сут­тєво впливає на енергетику біоти.

Генеральна закономірність впливу температури на живі організ­ми виражається дією її на швидкість обмінних процесів. Відповід­но до загального правила для всіх хімічних реакцій, встановленого Вант-Гоффом, підвищення температури веде до пропорційного підви­щення швидкості реакції. Різниця полягає в тому, що в живому організмі хімічні процеси завжди проходять за участю складних ферментних систем. Активність цих систем і швидкість біохіміч­них реакцій кількісно змінюється залежно від зовнішньої темпе­ратури.

6200 м його значення зменшується вдвоє відносно рівня моря. Цей фактор важливий для фотосинтезу через залежність цієї реакції від парціального тиску С0₂ а також для аеробних організмів, бо процес газообігу напряму залежить від величини парціального тиску кисню.

Велике значення для життя на Землі має озоновий прошарок. Він знаходиться на висоті 10—100 км; максимальна концентрація на висоті близько 20 км. Озоновий екран має велике значення для зберігання життя на Землі. В прошарку озону поглинається більша частина сонячного ультрафіолетового випромінювання (особливо це стосується короткохвильової частини, яка дуже небезпечна для живих організмів). В умовах існування озонового прошарку до по­верхні Землі доходить тільки м'яка частина потоку цього випромі­нювання, яка необхідна для нормального розвитку і функціонуван­ня живих організмів без заподіяння їм шкоди.

Повітря як середовище життя має визначені особливості у впливі на еволюційний розвиток механізмів Землі. Високий зміст кисню (близько 21 % в повітрі) визначає високі енергетичні показники організмів.

З іншого боку — наявність зниженої і непостійної вологості впли­ває на водно-сольовий обмін і роботу легенів. Атмосфера є носієм тепла та вологи. Через неї відбувається також фотосинтез і обмін енергією. Атмосфера впливає на характер і динаміку всіх процесів на Землі.

Газова оболонка захищає все, що є на Землі від "зоряних уламків". Метеорити, що не перевищують розміру горошини, під впливом зем­ного тяжіння з великою швидкістю (від 11 до 64 км/с) потрапляють в атмосферу планети, нагріваються там в результаті тертя об по­вітря і на висоті 60—70 км згоряють. Атмосфера захищає Землю і від великих космічних уламків.

Велике значення атмосфери і в розподілі світла. Повітря атмо­сфери розбиває сонячні промені на мільйони малих променів, роз­сіює їх і утворює те рівномірне освітлення, до якого ми звикли. На­явність повітряної оболонки дає нашому небосхилу голубий колір.

Атмосфера є середовищем, в якому розповсюджуються звуки, без повітря на Землі була б невимовна тиша і не чутно було б людсько­го спілкування.

Літосфера — це "кам'яна оболонка" Землі, верхня частина зем­ної кори. Літосферу розглядають як частину біосфери. Звичайно

насамперед мають на увазі її поверхню, що подрібнена в процесі фізичного, хімічного і біологічного вивітрювання і яка містить по­ряд з мінеральними також і органічні речовини. Ця частина літо­сфери, що має особливі властивості і функції, зветься ґрунтом.

Ґрунт є складною полідисперсною трифазною системою, яка вклю­чає тверду (мінеральні частини), рідку (ґрунтова волога) і газоподіб­ну фази. Співвідношення цих трьох складових визначає основні фізичні властивості ґрунту як середовища помешкання живих істот. Хімічні властивості ґрунту суттєво залежать від органічної речови­ни, яка також є невід'ємною складовою часткою ґрунту.

Склад і розмір мінеральної частки (тверда фаза) визначає ме­ханічні властивості ґрунту. За розмірами тверді частки в ґрунті поділяються на великі (більше ЗО мм в діаметрі) уламки материн­ської породи, гальку та хрящ (діаметр 3—ЗО мм), гравій (3—1 мм), пісок (1—0,25 мм), пил (0,25—0,01 мм) та мул (частки діаметром менш як 0,01 мм). Співвідношення цих категорій часток формує механічний (гранулометричний) склад ґрунту. За цими ознаками розрізняють ґрунти піщані (вміщують більше 99 % піску), супіщані (90—80 %), легкі, середні і важкі суглинки (відповідно 80—70 %, 70— 55 % і 55—40 %) і глини — легкі (40—30 %), середні (30—20 %) і важкі (менше 20 % піску). Тип ґрунтів залежно від їх механічного складу розподіляють за ступенем важкості їх обробітку.

Окремі мінеральні частки в складі ґрунту звичайно склеюються одна з іншою, формуючи більш чи менш великі агрегації, простір між котрими заповнений повітрям (газоподібна фаза) і водою (ріди­на). Співвідношення різних за величиною агрегацій мінеральних часток і відповідно розміри простору між ними (ступінь пористості чи бурильності ґрунту) визначають структуру ґрунту: брилоподібна, грудкувата, горіхувата, крупнозерниста, мілкозерниста, пилувата й ін. За ступенем пористості розрізняють ґрунти тонкопористі (діаметр пор менше 1 мм), пористі (1—3 мм), губчасті (3—5 мм), ніздрюваті (5—10 мм), коміркові (більше 10 мм), трубчасті (пори чи порожнеча з'єднуються в канальці).

Механічний склад і структура ґрунту — провідний фактор фор­мування його властивостей як середовища помешкання живих орга­нізмів: аерації ґрунту, їх вологості і вологомісткості, тепломісткості і термічного режиму, а також умов переміщення в ґрунті тварин, розподіл коріння рослин та ін.

Мінеральні частки займають 40—70 % загального об ему ґрун­ту. Залишки простору становлять систему пор, порожнечі і канальців, які зайняті повітрям та водою.

Вода (ґрунтова волога) може знаходитися в ґрунті в трьох ста­нах: гравітаційному, капілярному і міцнопов'язаному (гігроскопіч­ному). Гравітаційна вода заповнює відносно великі (які не мають властивостей капілярності) пори і порожнечі в ґрунті; вона доступ­на для рослин. Попадаючи в ґрунт з поверхні переважно як резуль­тат атмосферних опадів, ця частка рідини є складним розчином, який має властивості залежно від складу розчинених речовин. Так, на­приклад, рН ґрунтового розчину може коливатися від 3—3,5 (боло­та) до 10—11 (солонці). Від складу розчинених речовин залежить і роль ґрунтової вологи у водному режимі і харчуванні рослин.

Коли ґрунтові води знаходяться відносно неглибоко, ближня до них частина гравітаційної вологи через підпір залишається нерухо­мою (підперта нерухома волога). Непов'язана з ґрунтовими водами гравітаційна волога знаходиться в рухомому стані, рухаючись під дією сили тяжіння у вертикальному напрямі.

Вода, що заповнила пори малого діаметра, підпадає під вплив сил поверхневого натягнення капілярного меніску і "підсмоктується" доверху на відстань, обернено пропорційну діаметру капіляра. На цьому механізмі засновані зволоження ґрунту знизу (від горизонту підземних вод), а також втрата вологи ґрунтом випаровуванням її з ґрунтової поверхні. Останній процес у відповідних умовах (в по­сушливу, жарку пору року, особливо в степових, напівпустельних і пустельних регіонах) приводить до підняття сольового горизонту. Цю частину ґрунтової вологи звуть капілярною; вона утворює зво­ложений горизонт ґрунту.

Молекула води — диполь, тому через молекулярне притягання молекули легко утворюють плівки навколо дрібних мінеральних і колоїдних часток у ґрунті. Така плівка товщиною 2—3 молекули води утримується на поверхні часток з більшою силою, тому гігро­скопічна (міцно пов'язана) волога недоступна для рослин. В засуху можуть виникати фізіологічні сухості ґрунту: волога в ґрунті є, але тільки в гігроскопічній, не вилученій рослинами формі.

Визначені типи структур ґрунту в сукупності з будь-якими фор­мами вологи формують властивості вологоутримання, а також волого-проникнення і вологопідйому. Випаровуючись, ґрунтова волога ви-

значає майже 100-відсоткову вологість ґрунтового повітря (крім верх­ніх горивонтів ґрунту).

Повітря заповнює пори і порожнечі, вільні від води. Воно проникає в ґрунт з атмосфери шляхом дифузії газів між атмосферою і поверх­невими горизонтами ґрунту за градієнтом тиску. Практично газо-обіг йде безперервно. Тому, в цілому, склад газоподібної фази ґрунту якісно наближається до складу атмосферного повітря, але відрізняється більш широкими коливаннями співвідношення будь-яких газів. По­яснюється це тим, що кисень активно поглинається ґрунтом у про­цесі дихання живих організмів і розкладання органічних залишків, активно продукуючи С0₂. Як наслідок, має місце (особливо влітку) вертикальний градієнт 0₂ і С0₂ в ґрунтовому повітрі.

Органічна речовина є обов'язковим компонентом ґрунту. Вона утворюється внаслідок розкладання загиблих організмів. Частина органічної речовини формується у самому ґрунті, значна частина потрапляє в ґрунт з наземних екосистем.

Склад органічних речовин різноманітний і включає компоненти, які утворюються на будь-яких стадіях розпаду складних вуглеводів, білків, жирів та інших речовин.

Найважливішою складовою, що формується у верхньому прошар­ку Землі є гумус. Накопичення гумусу на поверхні — результат життєдіяльності черв'яків, які збагачують ґрунт речовинами і сприя­ють його утворенню. Наявність гумусу в ґрунті обумовлює його ро­дючість.

Як середовище життя ґрунт займає проміжне положення між атмосферою і гідросферою. Він характеризується структурованістю. В ньому можливе помешкання організмів, які дихають як за вод­ним, так і за повітряним типом. В ґрунті має місце вертикальний градієнт проникнення світла, ще більш різкий, ніж в гідросфе-рі. Все це визначає проникнення життя в ґрунт.

Гідросфера — сукупність всіх вод на Землі: материкових (гли­бинних, ґрунтових, поверхневих), океанічних і атмосферних. Океан займає близько 71 % поверхні Землі, внутрішні водоймища — 5 %.

Вода на Землі виконує чотири дуже важливі екологічні функції:

1) найважливішої мінеральної сировини, головного природного ресурсу споживання (людство використовує її в тисячу разів більше, ніж вугілля чи нафту);

2) основного інструменту у механізмі здійснення взаємозв'язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);

3) головного агента-переносника глобальних біоенергетичних екологічних циклів;

4) основної складової всіх живих організмів.

Більшість сучасних вчених вважають, що життя народжувалося в океані, бо властивості водного океанічного середовища в багатьох випадках випередили хіміко-фізичну еволюцію всіх форм життя. Так, набір хімічних елементів, а частіше і кількісне співвідношення окремих іонів у тканинах живих організмів, близькі до складу мор­ської води навіть у земних тварин, рослин і людини. Але в більшості випадків кількісний вміст іонів у тілі навіть морських організмів може відрізнятися від співвідношення їх у морській воді. Це пояс­нюється активним характером обміну речовин живих істот, їх здат­ністю вибіркового вилучення із середовища і затримання в своєму організмі солей.

Величезну роль відіграють води в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку будь-яких процесів, перенесенні хімічних речовин вглиб планети і на її поверхні, транспортуванні забруднюва­чів довкілля. Водяна пара в атмосфері виконує функцію потужного фільтра сонячної радіації, а на Землі — нейтралізатора екстремаль­них температур, регулятора клімату.

Вода, що придатна для пиття, регламентується за ГОСТ 2874-82. Виділяють три групи показників, які визначають якість води:

а) показники, які характеризують властивості води;

б) які характеризують хімічний склад води;

в) які характеризують епідемічну безпеку води.

Визначені групи показників співвідносяться з загальними вимо­гами, які висуваються до якості питної води:

1) вода повинна бути прохолодною, мати гарні органолептичні властивості (бути прозорою, безбарвною, без присмаку і запаху);

2) вода має бути придатна за своїм хімічним складом. Концен­трація токсичних хімічних речовин не повинна перевищувати ГДК, а для ряду нетоксичних речовин (солі, заліза, карбонатів та ін.) до­пустимі концентрації, які погіршують її органолептичні властивості;

3) вода має бути безпечною в епідемічному відношенні. Не мати в своєму складі патогенних бактерій, вірусів та іншого.

Біотичний кругообіг. Кругообіг біогенних елементів обумовле­ний синтезом і розпадом органічних речовин в екосистемі. В ос­нові цих процесів лежить реакція біотичного кругообігу речовин. Крім біогенних елементів в біотичний кругообіг залучені найваж-

ливіші для біоти мінеральні елементи і множина будь-яких сполук. Тому весь циклічний процес хімічних перетворень, обумовлених біо­тою, особливо коли мова йде про всю біосферу, звуть ще біогеохіміч­ним кругообігом.

Для рівноваги в екосфері дуже велике значення має глобальна замкненість біотичного кругообігу. Кругообіг буде замкнений, коли існує точне рівняння сум прямих і зворотних витрат. Головними учасниками кругообігу є енергія, вуглець, азот, кисень, фосфор, вода.

Біосфера виступає взагалі як цілісна система. Найважливішою функцією біосфери є стійке підтримання життя, заснованого на без­перервному кругообігу речовин, пов'язаному зі спрямованими пото­ками енергії. На рівні біосфери всі процеси поєднуються в єдину систему глобальної функції живої речовини.

В цілому біосфера дуже схожа на єдиний гігантський суперор-ганізм, у якому автоматично підтримується сталість фізико-хімічних і біологічних властивостей внутрішнього середовища.

Крім енергетичних, хімічних і харчових зв'язків, величезну роль відіграють інформаційні зв'язки.

3.1.2. Людина як об'єкт середовища

Складні взаємовідносини, що підтримують стійкий кругообіг ре­човин, а разом і існування життя як глобального явища нашої пла­нети, сформувалися протягом значного періоду історії Землі. Ос­таннім часом ситуація різко змінилася. Протягом практично лише одного століття стрімкий прогрес науки і техніки привів до того, що за масштабами впливу на біосферні процеси діяльність людства стала співвідносна з факторами, що визначали розвиток біосфери у попе­редню її історію.

В наш час вступає в силу розроблена академіком В.І. Вернадським концепція ноосфери (мислення, розум) — сфери провідного значення людського розуму. "Людство в цілому, — писав В.І. Вернадський, — стає могутньою геологічною силою. І перед ним, перед його мислен­ням і працею постає питання про перебудову біосфери в інтересах вільно мислячого людства як єдиного цілого. Цей новий етап біосфери, до якого ми, не помічаючи цього, наближаємося, і є ноосфера."

Характер і масштаби впливу людини на навколишнє середовище визначається подвійним її положенням в біосфері. З одного боку, людина — біологічний об'єкт, що є часткою загальної системи кру-

гообігу і пов'язаний з середовищем складною системою енергетич­них й інших взаємодій і адаптацій. У цій системі зв'язків людина як вид займає нішу гетеротрофного консументу — поліфаги з аероб­ним типом обміну.

З іншого боку, людство, котре є високорозвиненою соціальною системою, ставить до середовища широке коло небіологічних вимог, зумовлених технічними, побутовими, культурними потребами, які збільшуються відповідно до розвитку науки, техніки, культури. Вна­слідок цього, масштаби використання природних (насамперед біоло­гічних) ресурсів істотно перевищують біологічні потреби людини. У зв'язку з цим має місце ситуація підвищених вимог до експлуа­тації біологічних та інших ресурсів, порушуються природні зв'язки, збільшується частина органічної речовини, що не повертається в кругообіг.

Соціально-технічні потреби людини пов'язані з вилученням із навколишнього середовища речовин, які не входять в біогенний кругообіг і відповідно не повертаються в початкове становище і не поновлюються. Так виникає проблема непоновлених ресурсів. У свою чергу, багато продуктів технологічної переробки також не включа­ються в кругообіг. Не маючи специфічних біологічних деструкторів, вони не розкладаються, а накопичуються як забруднювачі біосфери. Таким чином, забруднення біосфери — прямий наслідок сучасних форм господарювання. Токсичність багатьох продуктів, що виділя­ються в навколишнє середовище, порушує структуру і функції при­родних і біологічних систем.

Наближається кризова ситуація: людство як соціальна система функціонує значно ширше, ніж біологічна, порушуючи збалансова­ний в процесі еволюції біологічний кругообіг. Як наслідок, немину­че погіршується стан середовища. Вихід із ситуації — у викори­станні розуму людства (у вигляді суми знань і технологічних розро­бок) не тільки для експлуатації природних ресурсів, але і для їх зберігання і збільшення.

Ситуація, що склалася, не може бути змінена природною еволю­цією за рахунок дії систем регуляції на рівнях організації живої матерії. Рішення проблеми передбачає активне регулююче втручан­ня людини в біосферні процеси, аж до спрямованого контролю чи­сельності і біологічної активності економічно значущих видів і формування штучних екосистем із запланованими властивостями. В основі вирішення цієї проблеми мають бути глибокі знання при-

4 4-295

родних законів формування і функціонування біологічних систем будь-якого рангу.

В підходах до вирішення цих проблем є два аспекти. Перший пов'язаний з вивченням механізмів впливу антропогенних дій на біологічні системи, адаптивних реакцій на впливи, діапазонів при­стосування біологічних систем до окремих факторів і їх комплексів. За суттю, це проблема стійкості біологічних систем до середовищ-них і антропогенних факторів. Отримані дані відкривають можли­вості розробки екологічних параметрів оцінки стану систем, а та­кож нормативів господарчого навантаження, гранично допустимих доз небезпечних речовин, квот вилучення об'єктів з експлуатації тощо.

Другий аспект дослідження пов'язаний з тим, що навіть за відсут­ності прямих впливів на природні системи людство всією своєю повсякденною діяльністю змінює умови їх існування. Зміни ланд­шафтів, режиму вод, ненавмисне завезення багатьох видів з-за кор­дону, природних ареалів, як і багато інших впливів, що ведуть до перебудови складу і структури екосистем. Міста і промислові райо­ни, агроценози і біокультури — нові екосистеми, що виникли за законами екології. Постає проблема свідомого управління екологіч­ними системами з метою підвищення продуктивності, конструюван­ня в умовах антропогенних ландшафтів стійких екосистем будь-якого цільового призначення.

Рішення цих проблем на рівні біосфери в цілому виходить за межі суто біологічних проблем. В ноосфері діє комплекс факторів, що включає технологічні, економічні, політичні, юридичні, моральні й інші соціальні аспекти.

3.1.3. Потреби людини на рівні забезпечення життєдіяльності

У розділі 1.2 вже наводився перелік потреб людини. Повернемо­ся до більш докладного розгляду цього питання щодо людини як об'єкта середовища, що потребує захисту.

Основні матеріально-енергетичні потреби. В табл. 3.1 наве­дено середні нормативні значення потреб людини в енергії, кисні, найважливіших речовинах живлення і воді.

Показники, близькі до нижніх меж норм дорослої людини, найбільш точно відображають середні значення потреб людини з

Таблиця 3.1. Добова фізіологічна речовинно-енергетична потреба людини

Склад потреб	на 1 кг маси тіла
Енергія харчування (білки, жири, вугле­води), кДж
Кисень, л	7,2
Вода, мл
Білки (20 % калорійності), мг
Мінімум незмінних амінокислот, мг
Полінасичені жирні кислоти, мг
Фосфоліпіди, мг
Вітаміни, мг
Мінеральні речовини, мг

масою тіла понад 70 кг. Ці показники можуть істотно змінюватися, в основному в бік підвищення (на 30—50 %), залежно від віку, статі, маси тіла, умов теплообміну, стану вагітності, а за енергією — в декілька разів при значному фізичному навантаженні. До зазначе­них долучаються також вимоги до екологічної чистоти води, по­вітря і продуктів харчування — відсутності в них шкідливих домі­шок і порушення природного складу.

Тепловий комфорт. Відповідно до фізіологічних характерис­тик людини умови теплового комфорту досягаються, коли величина тепловіддачі знаходиться в межах 40—45 Вт/м². Ці умови забезпе­чуються різними сполученнями температури і швидкості руху по­вітря, величини теплового випромінювання, випаровування вологи і теплоізоляційних властивостей одягу. Найлегше тепловий комфорт досягається за температури 18—25 °С, швидкості руху повітря не більш 0,2 ^м/_с відсутності прямого сонячного випромінювання, віднос­ної вологості в межах 40—60 % і теплоізоляції одягу в межах 0,14— 0,18 град-м²/Вт, що відповідає звичайному робочому чи домашньо­му одягу європейця.

Просторовий комфорт і потреби в діяльності. Для забезпе­чення первинних потреб людини потрібен визначений просторо­вий мінімум. Відповідно до існуючих середніх оцінок він скла­дається з 250 м² території помешкання (житло, службові і вироб-

ничі приміщення, транспортно-шляхова мережа), 750 м² лісу чи зелених насаджень, 2800 м² — оранки і 3200 м² — пасовища — всього 7 тис. м².

Природжена потреба у визначенні особистого чи групового про­стору в сучасної людини значною мірою редукована. Це виявляєть­ся в зв'язку зі скороченням простору життєдіяльності і пристосу­ванні до існування в приміщеннях. Щільність людської популяції знаходиться в широких межах — від найнижчих значень у поляр­них зонах до десятків тисяч чоловік на 1 км² у великих містах. У приміщеннях і в громадському транспорті ще більша скупченість людей. В таких умовах багаторазово підвищується гігієнічна і пси­хологічна критичність мікросередовища людини. Потреби в про­сторовому комфорті передбачають захищеність людини від інфекцій і від стану стресу, викликаних надзвичайно великою щільністю лю­дей і надлишками анонімних контактів.

Людина за своєю біологічною природою — активна істота. Для її нормального фізіологічного стану потрібен певний рівень діяль­ності, рухомої активності і сприйняття пов'язаного з ним потоку інформації. Дефіцит рухів і фізичних навантажень значно частіше, ніж залишкова рухомість чи напружена праця, призводять до за­хворювань. Спрямованість на позбавлення людини від тяжкої праці поступово приводить до усунення і більш легкої фізичної праці, а потреби діяльності все більше переміщуються в сферу емоційно-інформаційних потреб і операційно-ігрових занять.

Сексуальна потреба людини тісно пов'язана з унікальною у тваринному світі властивістю — можливістю безперервного стате­вого життя протягом тривалого репродуктивного періоду. У люди­ни сексуальна активність вища, ніж у приматів, і висока автономіза­ція сексуальності відносно дітородної функції.

Реалізована статева активність відображає тільки частку сексу­альної потреби. В цю сферу у людини залучений широкий і склад­ний комплекс почуттів, нервових і гормональних реакцій, творчих імпульсів, особливостей поведінки. На біологічну основу сексуаль­ності нанизані різні етичні, психологічні, етнічні, релігійні, соціальні й інші стимули, традиції і регламенти, які привносяться вихован­ням і культурою. Існуюча дисгармонія в статевих відносинах збіль­шується екологічним впливом.

Соціально-психологічні і соціальні потреби. Ці потреби щільно пов'язані з біологічними і мають глибоке коріння в минулому. До

соціально-психологічних потреб належать, насамперед, потреби у біо-соціально спорідненому угрупованні людей, починаючи з сім'ї. На­слідком цього є:

— потреба в спілкуванні з іншими членами угруповання; визна­чення свого місця в ієрархії взаємовідносин всередині угруповання і свого соціального статусу; потреба створення сім'ї;

— володіння основами поведінки і культури, що властиво цьому суспільству людей; усвідомлення етнічної належності; оволодіння навичками, що визначають характер діяльності і становище суб'єкта в системі загальновідомого розподілу праці;

— потреби вибору життєвих можливостей — засобів отримання благ; естетичні й інтелектуальні потреби;

— потреби в умовах і діяльності, що сприяє прояву індивідуаль­ності, самооцінки особистості, реалізації її творчого потенціалу, обі­знаності у своїх соціальних потребах;

— потреби в похвалі і заохочуванні, суспільному визнанні, со­ціальному престижі та ін.

Економічні потреби включають в себе питання матеріального забезпечення біологічних і соціальних потреб, які реалізуються че­рез будь-які засоби і речі споживання, більшість з котрих є товара­ми (в широкому значенні слова) першого вжитку. Існують також товари другорядного вжитку.

В матеріальному забезпеченні є потреби не тільки щодо матері­ально-енергетичних, а й інформаційних, соціально-психологічних, со­ціальних та інших питань.

3.1.4. Класифікація основних форм трудової діяльності людини

Розрізняють працю фізичну, коли переважає робота м'язової сис­теми, та розумову, коли основне навантаження падає на ЦНС, її вищі відділи.

Поділ праці на фізичну та розумову є умовним, оскільки будь-яка діяльність людини не може здійснюватись без участі вищих відділів ЦНС, так само як будь-яка розумова діяльність не може відбуватися без участі м'язової системи.

У трудовій діяльності людини на сучасному виробництві перева­жають функції управління, контролю, спостереження, що пред'яв­ляє вимоги до розумової діяльності (сприйняття та переробка інфор-

мації, вирішення логічних задач тощо). Фізичне зусилля, як прави­ло, зводиться до рухів, пов'язаних з управлінням пультами машин, механізмів, переміщенням тіла у просторі та підтриманням певної робочої пози.

М'язова діяльність, у свою чергу, може бути пов'язана з роботою м'язів, що супроводжується зміною довжини м'язових волокон та переміщенням тіла або його частин, а разом з ними знарядь та предметів праці. Така м'язова діяльність одержала назву динаміч­ної роботи. Розрізняють позитивну динамічну роботу, коли рух здійснюється в напрямі, протилежному дії сили тяжіння (підняття вантажу), та негативну, коли рух здійснюється в напрямі дії сили тяжіння (опускання вантажу).

М'язова робота, коли напруження м'язів підтримується без зміни довжини м'язових волокон, називається статичною. При цьому не відбувається переміщення тіла та його частин у просторі. Завдяки статичній роботі м'язів здійснюється підтримання вантажу в пев­ному положенні, тиск на важелі управління, збереження певного положення тіла тощо.

Динамічна робота — це складний цикл рухових актів, які є осно­вою трудової діяльності. Фізіологічна вартість виконуваної роботи визначається її інтенсивністю і тривалістю. Вона ставить вимоги не тільки до м'язової системи, а й до організму в цілому — ЦНС, серце­во-судинної, дихальної, видільної систем тощо.

Негативна динамічна робота за інших умов ставить менше вимог до організму, ніж позитивна. Робота при опусканні вантажу стано­вить приблизно 50 % роботи під час його підняття.

Статична м'язова робота полягає в довільному і тривалому ско­роченні м'язів. При цьому в руховий центр, що регулює діяльність відповідних груп м'язів, безперервно надходить потік імпульсів, що досить швидко викликає виснаження його функціонального потен­ціалу і розвинення втоми. Статичне напруження м'язів викликає також механічне стиснення кровоносних судин, що перешкоджає кровообігові та знижує функціональні можливості відповідних груп м'язів.

Описані різновиди трудової діяльності людини не завжди мо­жуть чітко схарактеризувати різноманітність її видів на сучасному етапі розвитку виробництва. У зв'язку з цим було запропоновано інші класифікації, серед яких найпоширенішою є така: праця, що вимагає значної м'язової активності, механізована, автоматизована і

напівавтоматизована, групова, пов'язана з дистанційним управлін­ням та розумова інтелектуальна праця.

Форми праці, які потребують значної м'язової активності, (землекопа, коваля, лісоруба, косаря, вантажника) займають на сьо­годні мізерно малу частку і належать до відмираючих. Ці роботи характеризуються високою енерговитратою (понад 21 кДж/хв). У роботі бере участь більшість скелетних м'язів тулуба та кінцівок, що сприяє розвитку та високому ступеню тренованості ССС, ДС, м'я­зової системи. Однак варто відзначити низьку продуктивність цих форм праці. Так, при роботах із затратою енергії понад 25 кДж/хв відпочинок при оптимальному режимі має становити близько 50 % загального робочого часу. Крім того, односторонній розвиток м'язо­вої системи, поряд з високими фізичними навантаженнями, створює несприятливі умови для гармонійного розвитку особистості. Отже, важка м'язова праця не має бути поширеною на сучасному вироб­ництві і може бути допустимою лише в окремих короткочасних ситуаціях.

Механізована праця є найбільш розповсюдженою формою тру­дової діяльності, до якої належать професії, пов'язані з роботою, що виконується за допомогою машин, верстатів та іншого обладнання (токар, слюсар, шліфувальник, фрезерувальник та ін.). Енерговитра­ти робітників цих професій становлять 10,5—21 кДж/хв. Робота характеризується зниженням м'язових зусиль та підвищенням вимогливості до точності та швидкості рухів. Програма дій за такої форми праці значно ускладнюється. Основне навантаження припа­дає на дрібні групи м'язів. Робота супроводжується вимушеною ро­бочою позою. Підвищується компонент розумової діяльності, пов'я­заний з необхідністю обслуговування складної конструкції облад­нання, що використовується, а також вмінням читати креслення і користуватися технічною документацією. Основними несприятли­вими факторами цього виду трудової діяльності є монотонність в роботі, навантаження на дрібні групи м'язів, вимушена робоча поза.

Форми праці, пов'язаної з напівавтоматичною роботою на виробництві, характеризуються повним виключенням людини з процесу обробки предметів праці, що виконується механізмами. Завдання робітника полягає у виконанні простих операцій з обслу­говування машин та агрегатів, подачі вихідного матеріалу тощо, наприклад праця, пов'язана із штампуванням деталей або виробів на напівавтоматах. Енерговитрати при виконанні такого роду робіт

коливаються в межах 8—13 кДж/хв. Робота полягає у швидких і точних рухах і характеризується монотонністю, вимушеною робо­чою позою, не потребує високої кваліфікації. Людина за такої фор­ми праці стає немовби придатком обладнання. З фізіологічного по­гляду така робота заслуговує негативної оцінки.

Основною професією, пов'язаною з автоматизованою працею, є професія наладчика, який виконує роботу з налагодження, ремонту та нагляду за роботою автоматичних ліній. Робота потребує високої кваліфікації, оскільки потрібно детально знати обслуговувані агре­гати, вирішувати складні завдання при налагодженні та експлуа­тації їх, швидко реагувати і виконувати робочі рухи. При цьому досить велику частку в робочому часі може становити час оператив­ного спокою.

Групова праця характеризується подрібненням виробничого процесу на дрібні операції, які виконуються групою робітників. Характерною особливістю групової форми праці є синхронізація окремих ділянок. Групова праця при нераціональній організації може характеризуватись монотонністю, гіподинамією, вимушеною позою, спрощенням та беззмістовністю.

Праця з дистанційним керуванням виникла в процесі автома­тизації виробництва. За цієї форми трудової діяльності усі процеси, які відбуваються за технологічним процесом, реєструються елек­тронними приладами, кодуються й у вигляді сигналів подаються на пульти управління. Там їх сприймає, аналізує, розробляє рішення та надсилає відповідні команди через органи управління (важелі, кнопки, тумблери тощо) оператор. З фізіологічного погляду робота операторів характеризується монотонністю, нервово-емоційним на­пруженням, гіподинамією, напруженням аналізаторів, підвищеною вимогливістю до таких функцій, як увага, пам'ять, швидкість сприй­мання та переробки інформації тощо. Ступінь виявлення цих не­сприятливих характеристик залежить від форми організації дистан­ційного управління, системи сигналізації та управління, параметрів електронного обладнання, що використовується.

Удосконалення форм дистанційного управління має бути направ­лене на звільнення людини від ролі оперативної ланки шляхом використання системи саморегуляції та створення роботів. Підклю­чення оператора до автоматичного обладнання проходить тільки в екстрених випадках, які потребують усунення недоліків або внесен­ня змін у роботу окремих технологічних етапів.

До інтелектуальних належать професії сфери матеріального виробництва (інженерно-технічні працівники, обліковці та ін.) та поза ним (працівники науки, мистецтва, прикладних знань).

Розумову працю характеризують низькі енергетичні затрати (8— 8,2 кДж/хв), незначна м'язова активність, відсутність, як правило, чіткого обмеження у часі робочого стану, складність та мінливість програм дії, велика кількість переробленої інформації, підвищені вимоги до уваги, пам'яті, емоційної сфери. Основними негативними характеристиками інтелектуальної праці можуть бути нервово-емо­ційне напруження, гіподинамія, перенапруження аналізаторів і пси­хічних процесів.

3.1.5. Зміни у фізіологічному стані людини під час роботи

Виконання роботи супроводжується розвитком функціональних змін в органах, які працюють (м'язах, нервових центрах, аналізато­рах), і в так званих обслуговуючих системах — дихальній, серцево-судинній, центральній нервовій, системі крові тощо.

Дихальна система. Під час переходу із стану спокою до роботи у дихальній системі настають зміни, зумовлені потребою у підви­щеній кількості кисню та видаленні з організму надлишку вугле­кислоти. Основним підсумовуючим показником функціонального стану ДС є об'єм легеневої вентиляції (ОЛВ) — об'єм повітря, яке проходить легені за хвилину (хвилинний об'єм дихання). У спокої ОЛВ становить 4—8 л/хв. Під час роботи, при максимальних навантаженнях, він може підвищуватись до 100 л/хв.

Об'єм легеневої вентиляції може збільшуватись рівномірно за рахунок глибини та частоти дихання (найчастіше), переважно за рахунок частоти дихання (при відсутності тренування, при незручній позі робітника) або глибини дихання (найбільш сприятлива реак­ція на виконання роботи, яка спостерігається у тренованих осіб).

Ступінь збільшення ОЛВ при переході до роботи у більшості ви­падків пропорційний величині виконуваної роботи і підвищенню споживання 0₂ та виділення С0₂. Виняток становлять випадки, коли робітник виконує важку м'язову роботу і споживання 0₂ нижче потре­би у ньому. В цих випадках ОЛВ може збільшуватись, а споживан­ня кисню залишатись на одному рівні — на рівні так званої кисне­вої межі.

Якщо розвивається втома, може спостерігатись збільшення ОЛВ за рахунок стимуляції ДС кислими продуктами обміну, які накопи-чуються у м'язах, а також за рахунок включення в роботу додатко­вих груп м'язів, коли сила м'язів, які виконують ці операції, починає падати.

Тривале вимушене положення тіла (наприклад, навпочіпки), при виконанні деяких виробничих процесів утруднює зовнішнє дихан­ня. За рахунок нераціональної робочої пози знижується життєва ємність легень (ЖЄЛ). Так, якщо ЖЄЛ у вільному вертикальному положенні тіла прийняти за 100 %, то при згинанні тулуба вперед вона буде становити 88,5 %, а при розгинанні — 75 %.

При важкій м'язовій роботі видих здійснюється активно, тобто за участю м'язів, скорочення яких також може зменшувати ЖЄЛ. Зменшення ЖЄЛ за цих умов компенсується перерозподілом об'ємів легень. Зокрема, об'єм альвеолярного повітря доповнюється за ра­хунок резервного та додаткового.

Серцево-судинна система. Підсумовуючим показником діяль­ності ССС є хвилинний об'єм крові (ХОК) — об'єм крові, яка вики­дається серцем в аорту за одну хвилину. У спокої ХОК становить З—6 л/хв. При м'язовій роботі ХОК зростає прямо пропорційно важ­кості виконуваної роботи.

Максимальне значення ХОК становить 30—40 л/хв. Збільшення ХОК можливе за рахунок як ударного об'єму серця, так і частоти серцевих скорочень, частіше, особливо при великому та інтенсивно­му навантаженні, за рахунок першого і другого. У нетренованих людей ХОК збільшується за рахунок частоти серцевих скорочень, у тренованих — за рахунок ударного об'єму. Систолічний, або удар­ний, об'єм серця (УОС), який у спокої становить 60—80 мл, при роботі може збільшуватись у 2—3 рази, досягаючи у тренованих людей 200 мл. Частота серцевих скорочень у спокої становить 60— 80 мл за 1 хв, при важкому фізичному навантаженні — 200—250 за 1 хв. ХОК під час важкої фізичної роботи збільшується за рахунок інтенсивнішого припливу крові до серця. При цьому крові може притікати більше, ніж виштовхується в аорту. Частина крові зали­шається у порожнині шлуночка, що веде до розширення його, а за тривалої роботи це може стати причиною розвитку робочої гіпер­трофії лівого шлуночка.

Під час роботи серця за рахунок збільшення частоти серцевих скорочень, а також зменшення тривалості діастоли зменшується час

серцевого циклу. Так, за частоти пульсу 75 за 1 хв серцевий цикл становить 0,1 + 0,3 + 0,4 = 0,8 с Тривалість систоли передсердь та шлуночків зменшується на кілька сотих секунди, тоді як тривалість діастоли може зменшитись у 1,5—2 рази. Ось чому фізіологічно несприятливою є зміна ХОК тільки за рахунок серцевих скорочень.

Таким чином, за умов фізичної роботи між інтенсивністю робо­ти та частотою серцевих скорочень існує майже лінійна залежність. Позитивною ознакою пристосування ССС до трудової діяльності потрібно вважати усталену на тривалий час на певному рівні часто­ту серцевих скорочень. Різкі коливання її протягом робочої зміни мають бути нормалізовані.

ХОК, УОС, а також частота серцевих скорочень є показниками функціонального стану ССС під час роботи. Стан ССС слід вважати сприятливим, якщо ХОК під час роботи збільшується переважно за рахунок ударного об'єму серця, а частота пульсу протягом робочої зміни утримується на постійних величинах.

Під час роботи підвищується рівень артеріального тиску (AT). Особливо збільшується систолічний (максимальний), менше — діас-толічний (мінімальний), а, отже, зростає пульсовий артеріальний тиск. Максимальний тиск за більшого фізичного напруження може дося­гати 33,3 кПа, мінімальний — 10—13,3, пульсовий — 19,95— 21,28 кПа. Найбільш сприятливою реакцією ССС на м'язову робо­ту є помірне підвищення (на 1,33—2,66 кПа) максимального AT та помірне зниження мінімального (на 1,33 кПа).

У спокої в судинах циркулює не вся кров, що є в організмі. Деяка частина (1—1,5 л) її міститься у кров'яних депо — печінці, селезінці, шкірі. Під час роботи під впливом нервових та гуморальних фак­торів додаткова кількість крові з депо надходить у кровоносне рус­ло. Деяка частина капілярів під час роботи розширюється (у спо­кої — чергові капіляри), і кровопостачання органів, які працюють, збільшується. Кількість розкритих капілярів під час роботи може збільшуватись у 30 разів.

Водний обмін. Під час роботи спостерігаються зміни водного обміну (співвідношення введеної та виведеної рідин). Значення води для організму дуже велике і порушення водного обміну викликає зміни його стану. Встановлено, що зневоднення організму на 10— 15 % призводить до втрати працездатності. Робітники важкої фізич­ної праці протягом робочого дня за рахунок профузного потовиді­лення можуть втрачати 6—10 л рідини.

Система крові. Під час роботи середньої важкості спостерігається збільшення еритроцитів та вмісту гемоглобіну в крові, яке пояс­нюється втратою води внаслідок потіння і виділення її через легені, а також надходженням у кровоносне русло згущеної крові з депо.

За важкої і тривалої роботи в деяких випадках одночасно із збільшенням кількості еритроцитів спостерігається зменшення (на 18—20 %) вмісту гемоглобіну за рахунок виходу в кров з крово­творних органів великої кількості бідних на гемоглобін молодих еритроцитів.

Під час фізичної праці підвищується вміст лейкоцитів — так званий робочий, або міогенний, лейкоцитоз. За важкої та інтенсив­ної роботи він може сягати високих цифр (до 40 ' 10⁹ на 1 л).

Зміни гемопоезу при фізичній праці можуть проходити у три стадії: 1) лімфоцитарний лейкоцитоз — за легкої та короткочасної роботи; 2) нейтрофільний лейкоцитоз — за середньої і тривалої роботи; 3) інтоксикаційна, яка характеризується значним збільшен­ням кількості лейкоцитів (ЗО • 10⁹ на 1 л та більше), за важкої та інтенсивної роботи.

Під час роботи в крові збільшується вміст молочної та вугільної кислот. За важкої роботи вміст молочної кислоти може досягати 2,2 ммоль/л (у спокої — близько 0,2 ммоль/л). У зв'язку з надхо­дженням у кров кислот знижуються лужні резерви крові: за важ­кої роботи — до 60 %, за середньої — на 10 —12 %.

Газо- та енергетичний обмін. При фізичній праці у більшості випадків установлена прямо пропорційна залежність між величи­ною фізичного навантаження та споживанням кисню.

Споживання кисню за роботи великої потужності може досяга­ти такого рівня, який перевищує його у стані спокою в 10—15 разів і більше. Так, у тренованих людей споживання кисню може збільшу­ватись з 200—300 мл у спокої, до 3—4 л/хв за важкої роботи.

Кількість кисню, яка потрібна організму для окислення створе­них під час роботи недоокислених продуктів обміну речовин, позна­чається як кисневий запит (рис. 3.1,1, AB1). Якщо кількість кисню, яку фактично споживає організм під час роботи, дорівнює киснево­му запиту, це означає, що концентрація недоокислених продуктів в організмі не зростає, і встановлюється постійний рівень споживан­ня кисню — стан рівноваги. Він підтримується приблизно на одно­му рівні протягом усього періоду виконання роботи. Стан рівнова­ги між створенням недоокислених продуктів та їх окисленням називається стійким станом.

Недостатня активізація дихання та кровообігу на початку робо­ти призводить до того, що споживання кисню відстає від кисневого запиту. Це позначається як кисневий борг (див. рис. 3.1, І, ABBj), величина якого залежить від важкості та інтенсивності виконува­ної роботи. При підсиленні діяльності ДС та ССС споживання 0₂ досягає необхідного для виконання роботи рівня, і встановлюється стійкий стан (див. рис. 3.1, І, ВС). Після закінчення роботи спожи­вання кисню та кисневий борг, який виник у період втягування в оботу, поступово знижуються (див. рис. 3.1,1, CDD1).

Під час важкої роботи кисневий запит може перевищити функ-іональні можливості ДС та ССС організму (киснева межа — рис. 3.1, II, CCj), внаслідок чого виникає киснева заборгованість (див. рис. 3.1, II, B1B), яка зростає протягом усього періоду роботи.

Споживання кисню при цьому встановлюється на постійному рівні в межах кисневої межі. Цей стан одержав назву хибного, або уявно­го, стійкого стану. Ліквідація кисневого боргу здійснюється після закінчення роботи (див. рис. 3.1, II, CDDj).

► D1

Час, год

Рис. 3.1. Динаміка споживання кисню при фізичній роботі:

штрихування в клітинку — споживання кисню під час роботи, горизон­тальне штрихування — кисневий запит, вертикальне — киснева межа; І — робота середньої важкості; II — важка робота з прогресуючою кисне­вою заборгованістю

ня функціонального стану аналізаторів, переважання ресинтезу в органах та нервових центрах, які працюють.

У фазі гальмування спостерігаються зворотні процеси: подовжен­ня латентного періоду та послаблення умовних рефлексів, частіше зустрічається диференційоване розгальмовування, зменшення швид­кості сенсомоторних реакцій, поява повільних (Д та 9) ритмів біо-токів мозку, порушення закону силових відносин (фазні стани), зни­ження лабільності, погіршення функціонального стану аналізаторів, переважання процесів асиміляції.

Відновний період. Після закінчення роботи всі фізіологічні функції поступово повертаються до вихідного доробочого рівня. Відновний період характеризується переважанням процесів асимі­ляції, тоді як стан роботи пов'язаний з процесами дисиміляції.

Слід зазначити, що відновлення біохімічних та фізіологічних показників починається вже під час роботи. Згідно з даними робіт Ю.В. Фольборта та його школи, в органах, які працюють, матері­альні зміни (біохімічні, фізичні) є основними збудниками процесу відновлення.

Функції відновлюються, як правило, хвилеподібно. В ЦНС після припинення роботи настає стадія післяробочого збудження, далі ста­дія післяробочого гальмування, стадія відновлення збудження, яка проходить через стадію екзальтації (підвищена збудженість). Віднов­лення функцій дихальної та серцево-судинної систем, газообміну йде по низхідній кривій з періодами швидкого та повільного повер­нення до вихідного стану.

Тривалість відновного періоду залежить від сили і тривалості передуючого фізичного або нервово-емоційного напруження під час роботи, від умов, у яких вона проходила, тренованості та вихідного стану організму працюючого. Так, в умовах високої температури повітря, інтенсивного шуму, дії токсичного фактора відновлення всіх функцій уповільнюється і в нетренованих робітників іде довше, ніж у тренованих.

Після легких робіт відновлення йде досить швидко і закінчуєть­ся, як правило, протягом ЗО—40 хв. Під час роботи середньої важ­кості відновний період затягується до кількох годин. Нарешті, після довготривалої важкої роботи відновлення функцій організму може не закінчуватись до початку наступної зміни. Слід зазначити, що різні функції після одного й того самого виду праці відновлюються до вихідного рівня через різні проміжки часу. Насамперед повер-

таються до вихідного рівня пульс та дихання, потім ударний об'єм серця та глибина дихання, разом з ними ХОК, ОЛВ, AT, напруга 0₂ і С0₂ в крові, ліквідується кисневий борг. Пізніше відновлюються функціональний стан ЦНС, зміни м'язової системи, морфологія крові, лужні резерви, водний обмін, вміст катехоламінів.