Заняття № 1. Учені встановили, що за всю історію еволюції людини вона в анатомо-фізіологічному відношенні мало змінилася

Учені встановили, що за всю історію еволюції людини вона в анатомо-фізіологічному відношенні мало змінилася. Що ж являє собою організм людини? Це сукупність тілесних (сома-тичних), фізіологічних і психічних систем: нервової, серцево-судинної, кровообігу, травлення, дихання, сенсорної, опорно-рухової та ін. Однією з найбільш важливих систем людини є нервова система, що пов’язує між собою всі системи й частини тіла в єдине ціле. Центральна нервова система бере особливу участь у прийомі, опрацюванні та аналізі будь-якої інформації, що надходить від зовнішнього і внутрішнього середовища. При виникненні перевантажень на організм людини нервова система визначає ступінь їх впливу та формує захисно-адаптаційні реакції. Антропологи й фізіологи відзначають надзвичайно важливу фізіологічну особливість людського організму, його великі потенційні й часто не використані життям можливості.

Еволюція забезпечила людський організм високими резервами стійкості та надійності, які обумовлені взаємодією усіх систем, цілісністю, спроможністю до адаптації і компенсації у всіх ланках і станом відносної динамічної стабільності. Достатньо привести декілька прикладів. У першу чергу, це стосується людського мозку. Деякі дослідники вважають, що він використо-вується на 2–3 %, інші – на 5–6 % від потенційних можливостей. Запас міцності “конструкції людини” має коефіцієнт 10, тобто організм людини може витримувати навантаження в 10 разів більші, ніж у практичній діяльності. Серце людини являє собою орган кровообігу; воно протягом усього життя чинить більше 109 скорочень, у той час як найсучасніша система забезпечує 107, тобто у 100 разів менше. Із наведених прикладів видно, що резерви організму людини надзвичайно високі. Це дає можливість виживати людині як біологічному виду в складних умовах існування. У результаті своєї бурхливої трудової діяльності людина на рубежі сторіч досягла величезних успіхів у перетворенні навколишнього світу. Проте досягнення людини в області науки, техніки, виробництва при створенні комфортних умов життя призвели до утворення нових видів небезпеки та до деградації резервів організму людини.

Будова і властивості аналізаторів

Одним із основних завдань навчальної дисципліни “Безпека життєдіяльності” є з’ясування питання ідентифікації небезпек, визначення рівня та шляхів впливу цих небезпек на організм людини, розробка засобів запобігання або зниження їх наслідків до таких меж, що не створювали б загрозу здоров’ю та життю людини. Для вирішення цих питань необхідно, насамперед, розглянути фізіологічні спроможності організму людини та шляхи взаємодії людини з навколишнім середовищем і як саме всі зміни навколишнього середовища відображаються в його свідомості.

Людина отримує різноманітну інформацію про навколишній світ, сприймає всі його різноманітні сторони за допомогою органів чуття.

З позицій безпеки життєдіяльності особливо важливим є те, що органи чуття сприймають і сигналізують про різноманітні види та рівні небезпеки. Наприклад: людина бачить на своєму шляху автомобіль, що рухається, і відходить убік; шум грому, що наближається, змушує людину укритися, – і таких прикладів можна привести безліч. Отримана інформація передається в мозок людини; він її аналізує, синтезує і видає відповідні команди виконавчим органам. Залежно від характеру одержуваної інформації, її цінності, вирішальною буде наступна дія людини. Разом з тим, для з’ясування засобів відображення у свідомості людини об’єктів і процесів, що відбуваються у зовнішньому середовищі, необхідно знати, яким чином улаштовані органи чуття і мати уяву про їх взаємодію.

Сучасний етап розвитку фізіології органів чуття пов’язаний з іменами таких учених, як І.М. Сєченов (1829–1905) та І.П. Павлов (1849–1936). І.П. Павлов розвинув працю І.М. Сєченова про рефлекси головного мозку, створив учення про аналізатори як про сукупність нервово-рецепторних структур, що забезпечують сприйняття зовнішніх подразників, трансформацію їх енергії у процес нервового збудження і проведення його в центральну нервову систему. За думкою І.П. Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і центральної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значимості подразника.

У даний час наука про відчуття використовує декілька термінів, дуже близьких за значенням: “органи чуття”, “аналізатори”, “аферентні системи”, “сенсорні системи”, що часто розглядаються як рівнозначні.

У сучасній фізіології, враховуючи анатомічну єдність і спільність функцій, розрізняють вісім аналізаторів (хоч, звичайно, людина вважає, що їх у неї лише 5, припускаючи, що шосте чуття близьке до інтуїції): зоровий; слуховий; смаковий; нюховий; шкірний (або тактильний); вестибулярний; руховий; вісцеральний (або аналізатор внутрішніх органів). Проте в системі взаємодії людини з об’єктами навколишнього середовища головними або домінуючими при виявленні небезпеки все ж таки виступають зоровий, слуховий та шкірний аналізатори. Інші виконують допоміжну або доповнюючу дію. Але необхідно враховувати також і ту обставину, що в сучасних умовах є цілий ряд небезпечних чинників, що створюють надзвичайно важливу біологічну дію на людський організм, але для їх сприйняття немає відповідних природних аналізаторів. Це, насамперед, стосується до іонізуючих випромінювань і електромагнітних полів надвисоких діапазонів частот (так названі НВЧ-випромінювання). Людина не спроможна їх відчути безпосередньо, а починає відчувати лише їх опосередковані (в основному дуже небезпечні для здоров’я) наслідки. Для усунення цієї прогалини розроблені різноманітні технічні засоби, що дозволяють відчувати іонізуюче випромінювання, “чути” радіохвилі та ультразвук, “бачити” інфрачервоні випромінювання і т. д.

Будова аналізаторів.

У цілому аналізатори являють собою сукупність взаємодіючих утворень периферичної і центральної нервової системи, що здійснюють сприймання та аналіз інформації про явища, що відбуваються як у навколишньому середовищі, так і всередині самого організму. Усі аналізатори в принциповому структурному відношенні однотипні. Вони мають на своїй периферії апарати, що сприймають – рецептори, у яких і відбувається перетворення енергії подразника у процес збудження. Від рецепторів по сенсорних (чуттєвих) нейронах і синапсах (контактах між нервовими клітинами) надходять у центральну нервову систему.

Розрізняють такі основні види рецепторів: механорецептори, що сприймають механічну енергію: до них належать рецептори слухової, вестибулярної, рухової, тактильної, частково віс-церальної чутливості; хеморецептори – нюх, смаки судин і внутрішніх органів; терморе-цептори, що мають шкіряний аналізатор; фоторецептори – зоровий аналізатор та інші види.

Кожен рецептор виділяє із множини подразників зовнішнього і внутрішнього середовища свій адекватний подразник. Цим і пояснюється дуже висока чутливість рецепторів.

Властивості аналізаторів. Усі аналізатори, завдяки своїй однотипній будові, мають загальні психофізіологічні властивості:

1. Надзвичайно високу чутливість до адекватних подразників. Ця чутливість близька до теоретичної межі й у сучасній техніці поки що не досягнута. Кількісною мірою чутливості є гранична інтенсивність, тобто найменша інтенсивність подразника, вплив якої дає відчуття.

2. Абсолютну, диференційну та оперативну межі чутливості до подразника. Абсолютна межа має верхній та нижній рівні. Нижня абсолютна межа чутливості – це мінімальний розмір подразника, що викликає чутливість. Верхня абсолютна межа – максимально допустима величина подразника, що не викликає в людини болю. Диференційна чутливість визначається найменшим розміром, на якому варто змінити силу подразника, щоб викликати мінімальну зміну відчуття. Це положення вперше було введено німецьким фізіологом А. Вебером і кількісно описано німецьким фізиком Г. Фехнером. Основний психофізичний закон фізіології Вебера – Фехнера: інтенсивність відчуттів пропорційна логарифму інтенсивності подразника. У математичній формі закон Вебера – Фехнера виражається так: S = C х lgI, де S – інтенсивність (або сила) відчуття; I – розмір чинного подразника; С – коефіцієнт пропорційності. У наступних дослідженнях закон Вебера – Фехнера був доповнений американським ученим С. Стівенсом. Детально дослідивши залежність між інтенсивністю відчуття і розміром подразника, що безпосередньо впливає, він прийшов до висновку, що вона виражається степеневою кривою. Згідно із ученням С. Стівенса, залежність між інтенсивністю відчуття (S) і значенням зовнішнього подразника (I) можна уявити так: S = K х Іn, де К – константа, що залежить від обраної одиниці виміру, n – показник, що залежить від модальності відчуття. Дискусія про те, який закон більш повно відображає зв’язок інтенсивності відчуття і сили подразника, продовжується і нині. Проте, не заглиблюючись у тонкощі цієї дискусії, можна сказати, що за своїм змістом вони дуже близькі: 1) існують кількісні відношення між інтенсивністю відчуття та інтенсивністю подразника; 2) відчуття змінюються непропорційно інтенсивності подразника; 3) інтенсивність відчуття росте набагато повільніше, ніж сила подразників.

3. Спроможність до адаптації, тобто можливість пристосовувати рівень своєї чутливості до подразників. При високій інтенсивності подразників чутливість знижується і, навпаки, при низьких – підвищується. Це досить часто ми зустрічаємо у повсякденному житті й не потребує коментарів.

4. Спроможність тренуватися. Дана властивість виражається як у підвищенні чутливості, так і прискоренні адаптації (наприклад, часто говорять про музичний слух, чуттєві органи дегустаторів і т. д.).

5. Спроможність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника. Наприклад, людина може відновити у своїй свідомості на коротку мить побачену характеристику або почуті звукові інтонації. Така “інерція” відчуттів визначається як наслідок. Тривалість послідовного образу значно залежить від інтенсивності подразника та в деяких випадках навіть обмежує можливість аналізатора.

6. Постійна взаємодія один з одним. Відомо, що оточуючий нас світ – багатогранний, і лише завдяки властивості аналізаторів взаємодіяти здійснюється повне сприйняття людиною об’єктів і явищ зовнішнього середовища.

У повсякденному житті ми постійно стикаємося з проявом закону Вебера – Фехнера. Наприклад, тінь від свічки непомітна при світлі сонця, при сильному шумі ми не чуємо тихих звуків тощо. Така реакція людського організму обумовлена процесом тисячолітнього відбору, у ході якого наша свідомість виробила потужну систему самозбереження і самозахисту організму. Якби організм людини фіксував усі, без винятку, зовнішні подразники, то була б втрачена захисна реакція всієї нервової системи. Саме тому зовнішні подразники фіксуються не за їх абсолютною величиною, а тільки за відносною.

Існує поріг, заборонена границя зовнішнього впливу на організм людини, у межах якої відбувається її фізична та психічна деградація аж до повного руйнування генофонду. Такі явища спостерігаються в зонах стихійного лиха.

Характеристика основних аналізаторів безпеки життєдіяльності

Зоровий аналізатор. У житті людини зір відіграє першорядну роль. Достатньо сказати, що більше 90 % інформації про зовнішній світ ми одержуємо через зоровий аналізатор. Відчуття світла виникає у результаті впливу електромагнітних хвиль довжиною 380 – 780 нанометрів (нм) на рецепторні структури зорового аналізатора. Тобто першим етапом у формуванні світловідчуття є трансформація енергії подразника у процес нервового збудження. Це відбувається у сітчастій оболонці ока. Характерною рисою зорового аналізатора є відчуття світла, тобто спектрального складу світлового (сонячного) випромінювання.

Людина розрізняє приблизно 150 відтінків кольорів. У техніці, відповідно до Держстандарту 12.04.026-76, встановлено 4 сигнальних кольори: червоний, жовтий, зелений і синій. Червоний колір сигналізує про безпосередню небезпеку; жовтий застосовується для попередження небезпеки; зелений застосовується для знаків, що наказують робити саме так; синій – для вказівних знаків. Для транспорту зелене світло дозволяє рух. Фарбування у визначені різноманітні кольори для сприятливого (повноцінного) відчуття сприймання образу дуже часто використовується при будівництві будинків, квартир, офісів. Особливо велике значення має колір при доборі одягу. Психологи підтверджують, що колір одягу може впливати не тільки на настрій, але і на самопочуття людини: зелений – діє заспокійливо на нервову систему, знімає головний біль, втому, дратівливість; червоний – збільшує вміст адреналіну в крові, підвищує працездатність; жовтий – стимулює мозкову діяльність; фіолетовий – покращує роботу серця, судин, легень, цей колір збільшує витривалість організму, жовтогарячий – підвищує настрій і тому незамінний у стресових ситуаціях.

Для гігієнічної оцінки умов праці використовуються світлотехнічні одиниці, що застосовуються у фізиці: світловий потік, освітленість, яскравість поверхні. (Детальну інформацію про світлотехнічні розміри можна одержати в курсі “Охорона праці”). Зоровий аналізатор має найбільшу адаптацію, вона триває 8–10 хвилин. Щодо сприйняття об’єктів, у тривимірному просторі розрізняють поняття “гострота зору”, “глибина зору”, “поле зору”. Бінокулярне поле зору по горизонталі – 120…160о, по вертикалі вверх – 55…60о, вниз – 65…72о. Зона оптимальної видимості складає: вгору – 25о, униз – 35о, вправо і вліво – по 32о. Помилка оцінки віддаленості об’єктів (на відстані до 30 м) становить приблизно 12 % відстані.

Слід зазначити, що зоровий аналізатор має деякі своєрідні характеристики: інерцію зору, зорове відображення (міражі, гало, ілюзії й ін.), видимість. Останнє говорить про складність процесів, що відбуваються в зоровій системі щодо сприйняття реальної дійсності й безумовної участі в цій діяльності нашого мислення.

Слуховий аналізатор – другий за значимістю сприйняття людиною навколишнього середовища і безпеки життєдіяльності. У той час як око чутливе до електромагнітної енергії, вухо реагує на механічні впливи, пов’язані з періодичними змінами атмосферного тиску у від-повідному діапазоні. Коливання повітря, що діють із визначеною частотою, характеризуються періодичними проявами областей високого й низького тиску, сприймаються нами як звуки.

У середовищі, що оточує людину, постійно відбуваються різноманітні механічні процеси, що викликають коливання повітря. Тому більшість таких коливань мають велике сигнальне значення. Тобто несуть інформацію про явища, походження яких стало причиною цих коливань. Завдяки слуховому аналізатору людина сприймає (відчуває) коливання повітря.

Слуховий аналізатор являє собою спеціальну систему для сприйняття звукових коливань, формування слухових відчуттів і впізнання звукових образів. Допоміжний апарат периферичної частини аналізатора – вухо. Розрізняють зовнішнє вухо (вушна раковина, зовнішня слухова і барабанна перетинки), середнє вухо (молоточок, ковадло і стремені) і внутрішнє вухо (де розташовані рецептори, що сприймають звукові коливання).

Фізична одиниця, за допомогою якої оцінюється частота коливань повітря в секунду – герц (Гц), чисельно рівна 1 повному коливанню, що здійснюється за одну секунду. Чим більша частота коливань тиску, тим сильніший за висотою звук, що сприймається. Людина може чути звуки, при яких частота коливань тиску повітря знаходиться в діапазоні від 16 до 20 тис. гц. Діапазон коливання повітря, що сприймається різними живими істотами, різноманітний. Наприклад, кажани й собаки здатні сприймати значно вищі звуки, ніж людина, тобто їм доступний діапазон хвиль звукового порядку, частота яких набагато вища, ніж у людини. Висота звука, що суб’єктивно сприймається, залежить не тільки від частоти коливань тиску повітря. На неї впливає і сила звука, або його інтенсивність, тобто діапазон, амплітуда або різниця тиску між найвищою і найнижчою точками, що відбивають розмір тиску повітря.

Для оцінки суб’єктивної гучності сприйманого звука запропонована спеціальна шкала, одиницею виміру якої є децибел.

Шкіряний або тактильний аналізатор відіграє, безумовно, виняткову роль у житті людини, особливо при його взаємодії із зоровим і слуховим аналізаторами при формуванні в людини цілісного сприйняття навколишнього світу. У першу чергу, це стосується трудової діяльності людини. При втраті зору і слуху людина за допомогою тактильного аналізатора за рахунок тренування і різноманітних технічних пристосувань може “чути”, “читати”, тобто діяти і бути корисним суспільству. Тактильна чутливість зобов’язана функціонуванню механорецепторів шкіряного аналізатора. Джерелом тактильних відчуттів є механічні впливи у вигляді дотику або тиску.

У шкірі розрізняють три прошарки: зовнішній (епідерміс), з’єднувально-тканинний (власне шкіра – дерма) і підшкірна жирова клітковина. У шкірі дуже багато нервових волокон і нервових закінчень, які розподілені вкрай нерівномірно і забезпечують різним ділянкам тіла різну чутливість. Наявність на шкірі волосяного покрову значно підвищує чутливість тактильного аналізатора.

Механізм дії тактильного аналізатора можна описати в такий спосіб. Механічна дія на шкіру викликає деформацію нервового закінчення, у результаті якого виникає рецепторний потенціал і поява нервового імпульсу. Цей імпульс (або порушення нервового імпульсу), що несе інформацію подразника, передається до центральної нервової системи у її вищий відділ – кору головного мозку, де і формуються відчуття. Відмінна риса цього аналізатора полягає в тому, що рецепторна площа дотику більша, ніж в інших органів чуття. Це забезпечує шкіряному аналізатору високу чутливість. Закономірності в будові провідних шляхів є такими ж, як і для інших аналізаторів.

У цьому поділі ми розглядаємо шкіряний аналізатор як один із представників сенсорної системи, проте шкіра виконує ще ряд важливих функцій у забезпеченні життєдіяльності людського організму. По-перше, шкіра охороняє людину від шкідливих зовнішніх впливів: механічних ушкоджень, сонячних променів, мікроорганізмів і хімічних речовин. По-друге, шкіра виконує секреторну, обмінну й інші функції, бере участь у підтримці постійної температури тіла, тобто в процесах терморегуляції. Секреторна функція забезпечується сальними і потовими залозами. Обмінна функція шкіри полягає в процесах регуляції загального обміну речовин в організмі, особливо водяного, мінерального і вуглеводів.

Температурно-сенсорну систему розглядають як частину шкіряного аналізатора завдяки збігу, розташуванню рецепторів і провідникових шляхів. Оскільки людина є теплокровною істотою, то всі біохімічні процеси в її організмі можуть протікати з необхідною швидкістю і напрямом при визначеному діапазоні температур. На підтримку цього діапазону температур і спрямовані теплорегуляційні процеси (теплопродукція і тепловіддача). При високій температурі зовнішнього середовища судини шкіри розширюються і тепловіддача посилюється, при низькій температурі – судини звужуються і тепловіддача зменшується. Температурна чутливість має цікаві особливості при аналізі зовнішнього середовища: добре виражена адаптація і наявність температурного контрасту.

Аналізатор внутрішніх органів. Надзвичайно важливу роль для здоров’я і життя людини відіграє аналізатор внутрішніх органів або вісцеральний аналізатор. Якщо зовнішні аналізатори попереджають людину про явну небезпеку, то цей аналізатор визначає небезпеки схованого, неявного характеру. Проте ці небезпеки роблять серйозний вплив на життєдіяльність людського організму. Для розуміння біологічної значимості внутрішнього аналізатора необхідно визна-чити поняття “внутрішнє середовище організму”. Коли ми говоримо про поганий стан здоров’я, то це говорить, у першу чергу, про порушення рівноваги внутрішнього середовища організму.

Людина є складовою частиною природного середовища й протягом тривалого періоду еволюції організм адаптувався до будь-яких змін цього середовища та знаходиться в стані стійкої динамічної рівноваги. У чому це виражається? У сталості температури тіла (36,5 – 37оС), тиску приблизно (760 мм рт. ст.), утриманні води (приблизно 70 %), складі повітря, чергуванні біоритмів і т. д.

Уявлення про існування двох середовищ (зовнішнього і внутрішнього) та про найважливіше значення сталості внутрішнього середовища (при очевидній мінливості зовнішнього середовища) були сформульовані французьким фізіологом К. Бернаром (1813–1878). Як відомо, параметри зовнішнього середовища існування людини мають різноманітні й часто значні коливання, що створюють загрозу для здоров’я і життя людини. Наприклад, добові, сезонні коливання температури, тиск, вологість повітря, освітленість, звуковий тиск, електромагнітні характеристики і т. д. Ці показники не однакові на різних висотах і широтах. До цього варто додати зміни у зовнішньому середовищі, викликані урбанізацією та антропогенним впливом на зміну хімічного складу води, повітря, ґрунту, бактеріально-вірусного оточення і т. д., а також перебування людини в екстремальних ситуаціях.

Внутрішнє середовище (кров, лімфа, тканинна рідина, з якими контактує кожна клітина живого організму), не дивлячись на всі зміни зовнішнього середовища, зберігає відносну сталість. “Сталість середовища припускає таку досконалість організму, щоб зовнішні зміни в кожну мить компенсувалися і врівноважувалися”, – писав К. Бернар. Американський фізіолог У. Кеннон (1871–1945) цю властивість назвав гомеостазом. Отже, у сучасному розумінні “гомеостаз” – стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи, що підтримується регулярним поновленням основних її структур, матеріально-енергетичним складом і постійною функціональною саморегуляцією у всіх її ланках. Слід зазначити, що це досить складне визначення говорить про те, що дотепер ще не зрозумілі закономірності існування внутрішнього середовища і його мінливості.

Зовнішнє і внутрішнє середовище діалектично єдині. Коли на організм діють надзвичайні подразники, він сам активно формує таке внутрішнє середовище, що дозволяє оптимізувати фізіологічні процеси в нових умовах існування.

Для стабілізації внутрішнього середовища існує спеціальний регуляторний апарат, що вирівнює, компенсує всі зміни внутрішнього середовища. Однією із складових такого апарата є інтероцептивний аналізатор, що сприймає і передає в центральну нервову систему сигнали не тільки про стан внутрішнього середовища, але й про діяльність внутрішніх органів людини. Цей апарат координує діяльність внутрішніх органів і приводить їх у відповідність з потребами всього організму. У даний час відомо, що внутрішні органи мають величезну кількість різноманітних рецепторів. Вони знаходяться на внутрішній поверхні судин, у слизистих оболонках майже у всіх порожнинах внутрішніх органів, у товщині їхніх стінок і на їхній поверхні. Вони поділяються на механорецептори, хіморецептори, терморецептори, осморецептори, рецептори болю.

Необхідно відзначити, що механізм дії інтероцептивного аналізатора ще розкритий не повністю і пояснюється складністю і непевністю відчуттів, що виникають. Проте це не зменшує значущості аналізаторів внутрішніх органів для життєдіяльності всього організму людини.

Загальні уявлення про обмін речовин та енергію

Фізіологічні особливості організму людини необхідно розглядати з урахуванням його взаємодії з навколишнім середовищем. У цьому випадку можливе більш повне уявлення про джерела небезпек для здоров’я та життя людини. Така взаємодія здійснюється шляхом обміну речовин. Життєві процеси організму пов’язані з постійним поглинанням речовин з навколишнього середовища та виділенням кінцевих продуктів розпаду в це середовище. Сукупність цих двох процесів складає обмін речовин. Саме обмін речовин створює те єднання, яке існує між живими організмами та навколишнім середовищем. Обмін речовин властивий як живій, так і неживій природі. Однак між ними існує принципова різниця. Внаслідок обміну речовин неживих тіл останні необоротно руйнуються, тоді як обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем є основною умовою його існування.

Обмін речовин складається з двох процесів: асиміляції, або анаболізму, – засвоєння речовин та синтез специфічних для кожної тканини сполук, і дисиміляції, або катаболізму, – ферментативного розщеплення органічних речовин та виведення з організму продуктів розпаду.

Внаслідок процесів дисиміляції харчових речовин утворюються продукти розпаду та енергія, які забезпечують хід процесів асиміляції. Взаємозв’язок цих процесів забезпечує існування тваринного організму.

В основі обміну речовин лежить велика кількість хімічних реакцій, які відбуваються в певній послідовності й тісно пов’язані одна з одною. Ці реакції каталізуються ферментами і знаходяться під контролем нервової системи.

Обмін речовин можна умовно розділити на зовнішній обмін, який включає надходження харчових речовин в організм та видалення кінцевих продуктів розпаду, і внутрішній, який охоплює всі перетворення харчових речовин у клітинах організму.

Харчові речовини, що потрапили в організм, витрачаються на енергетичні та будівельні процеси, які протікають одночасно. При розпаді харчових речовин виділяється енергія, яка витрачається на синтез специфічних для даного організму сполук, на підтримку постійної температури тіла, проведення нервових імпульсів та ін.

Основним методом дослідження обміну речовин є метод визначення балансу речовин, які потрапили в організм та видалились зовні, а також їх енергетичної цінності. Баланс енергії визначається на основі даних про калорійність харчових речовин, які вживаються, а також кінцевих продуктів, які виводяться з організму.

Потреба людини в енергії визначається дослідним шляхом і виражається в калоріях. Кількість калорій, які надходять в організм з будь-якими продуктами, називається калорійністю їжі. Енергозабезпечення їжі повинне відповідати енерговитратам організму, тобто енергетичні потреби людини повинні повністю покриватися за рахунок енергетичної цінності харчових продуктів, які входять у раціон людини.

Роль біоритмів у забезпеченні життєдіяльності людини

Біологічні ритми – це періодичний повтор змін характеру та інтенсивності біологічних процесів та явищ у живих організмах.

Усі матеріальні об’єкти у Всесвіті здійснюють циклічний рух. Так, Місяць обертається навколо Землі приблизно за 30 діб, а Земля навколо Сонця – за 365 діб. Період обертання Сонця навколо центра Галактики складає близько 200 млн. років.

Ритми притаманні також усім об’єктам мікросвіту і людині у тому числі. Вони пронизують усе живе на Землі: на клітинному, тканинному, функціональному рівнях.

Видатний хронобіолог Ф. Хальберг поділив усі біологічні ритми на три групи:

1. Ритми високої частоти з періодом, що не перевищує півгодинного інтервалу. Це ритми скорочення серцевих м’язів, дихання, біострумів мозку, біохімічних реакцій, перистальтики кишечнику.

2. Ритми середньої частоти з періодом від півгодини до семи діб. Сюди входять: зміна сну і бадьорості, активності і покою, добові зміни в обміні речовин, коливання температури, артеріального тиску, частоти ділення клітин, коливання складу крові.

3. Низькочастотні ритми з періодом від чверті місяця до одного року: тижневі, місячні і сезонні ритми. До біологічних процесів цієї періодичності відносяться ендокринні зміни, зимова сплячка, статеві цикли.

Найменший відрізок часу, на який може реагувати мозок людини і її нервова система, складає від 0,5 до 0,8 секунди. Тому невипадково скорочення нашого серця в середньому складає 0,8 секунди. Приблизно такий же темп руху наших ніг і рук при ході. Інтервал часу в 0,5–0,7 секунди відповідає швидкості наших слухових та зорових рецепторів.

Крім цих малих ритмів установлена ще одна розповсюджена періодичність, яка дорівнює 90 хвилинам. Сюди відносяться цикли сну, скорочення м’язів шлунку, коливання уваги і настрою, а також статева активність. Спить людина або не спить, вона через кожні півгодини зазнає то низьку, то підвищену збудженість, то спокій, то тривогу.

Добові ритми людини цікаві, перш за все, тим, що максимум і мінімум активності різних біологічних процесів не співпадають у часі.

Існують експериментальні дані про наявність добового ритму у роботі органів травлення. Утворення жовчі у печінці чергується з утворенням глікогена. У першій половині дня жовчі утворюється найбільша кількість, що забезпечує оптимальні умови для перетравлення, зокрема, жирів. У другій половині дня печінка накопичує глікоген і воду.

У ранкові години посилюється перистальтика кишечнику і моторна функція шлунку, відбувається очищення кишечнику.

Увечері найбільш виражена виділяюча функція нирок, мінімум її припадає на період між 2 годиною ночі та 5 годиною ранку.

Протягом доби людина має декілька піднесень фізіологічної активності. Вдень вони спос-терігаються з 10 до 12 години і з 16 до 18 години. У ці години організм максимально стійкий до кисневого голоду. Цей час найбільш сприятливий для виконання фізичної роботи, прийняття рішень, нових починань. Вночі піднесення фізіологічної активності припадає на час від 0 до 1 години. Нерідко цей час використовується для творчості працівникам інтелектуальної сфери.

Встановлено, що на 5–6 годину ранку припадає найзначніший добовий підйом і потенційно має місце сама висока працездатність людини. Саме в цей час зростає тиск, серце б’ється частіше, пульсує кров. Опір організму дуже сильний. При зустрічі з вірусами і бактеріями існує найбільший шанс уникнути інфекції. У цей час ні в якому разі не можна вживати спиртне, щоб не перевантажувати печінку, яка вивела всі шлаки.

Шкода, що лише небагато людей використовують на користь ці часи. Більшість їх просипає. Найбільш придатний час для укладання на ніч – 21–23 години – припадає на один із фізіологічних спадів. І якщо не вдається заснути до 23 години, то пізніше це зробити важче, бо о 24 годині починається фізіологічний підйом.

Після 12 годин дня проходить перший період денної активності. Починається відчуватися втома, реакції людини уповільнюються. Після 14 години самопочуття знову починає поліпшуватись, а в 16 годин бере початок новий добовий підйом. У цей час можуть інтенсивно тренуватися спортсмени, тому що організм відчуває потребу в рухах, але психічна активність поступово вгасає, організм стає чутливим до болю.

Після 18 години зростає тиск крові, ми стаємо нервовими, легко виникають сварки через дрібниці. Це поганий час для алергиків, часто в цей період починається головний біль.

Після 19 години наша вага досягає максимуму, реакції стають незвичайно швидкими. У цей час реєструється найменше дорожньо-транспортних пригод.

Після 20 години наш психічний стан знову стабілізується. Цей час придатний для заучування текстів, оскільки покращується пам’ять.

Після 21 години температура тіла знижується, продовжується обмін клітин, організм необхідно готувати до сну.

Вночі падає загальний тонус людини. Між 2 і 4 годинами погіршується пам’ять, координація рухів, з’являється уповільненість у рухах, зростає кількість помилок при виконанні розумової роботи; на 2–4 кг зменшуються м’язові зусилля; на 15–20 ударів скорочується частота серцебиття; на 4–6 видихів знижується частота дихання; на 2–2,5 літри у хвилину зменшується вентиляція легень; на 4–5 % падає насичення крові киснем. Лише печінка використовує цей період для інтенсивного обміну речовин, виводячи із організму всі отруйні речовини. У нашому організмі відбувається “велике очищення”.

Із усіх виявлених у людини циклів найбільш вивченим виявився добовий як найголовніший. Біологічний годинник, запущений зміною дня і ночі, веде за собою близько 50 ритмів, які змінюють свої характеристики від дня до ночі. Усі ритми організму під поряд-ковуються ієрархічної залежності – поділяються на ті, що провідні (головні) і залежні. Перші – біоритми центральної нервової системи. Причина їх “керівництва” зрозуміла, вони від-повідають за зв’язок із навколишнім середовищем, від ступеня їх готовності і здатності адекватно реагувати на вплив середовища залежить безпека організму.

Прикладом досконалості їх взаємодії може служити налаштування організму на пробуд-ження. До моменту пробудження від сну в іншому режимі починають працювати провідні рит-ми головного мозку, вони включають залежні: прискорюється пульс, підвищується артеріаль-ний тиск, підвищується температура тіла – організм активізується, готується до нового стану.

Добовий ритм фізіологічних функцій є біологічним і доречним. Враховуючи його, людина може напружено працювати в години оптимального стану організму і використовувати періоди порівняно низького рівня активності функцій для поновлення сил.

При порушеннях природного ритму зовнішніх умов виникає десинхронізація добових ритмів різних фізіологічних функцій, що подальшому призводить до захворювань. Довготривала робота в нічний час супроводжується перебудовою добових ритмів і виявляється важкою для багатьох людей не стільки через зниження працездатності вночі, скільки через порушення режиму життя.

Числу “сім” із прадавніх часів приділялась велика увага. Ще Піфагор проголошував семирічність основою світопорядку. Деякі вчені вважають, що у формуванні тижневого біоритму велику роль приділяють місячно-приливним явищам, інші посилаються на міжпланетне магнітне поле.

Тижнева циклічність зумовлює в нашому організмі кров’яний тиск, м’язову силу, концентрацію в крові лейкоцитів та еритроцитів. Встановлено тижневу періодичність інтелектуальних емоційних і фізичних проявів. Протягом тижня працездатність людини нерівномірна. У перші дні тижня вона збільшується, досягає найвищого рівня на третій день, а потім поступово зменшується, помітно спадаючи в останній день. Встановлення робочого періоду тривалістю більше 6 днів недоцільно, бо праця стає непродуктивною.

Ще Гіппократ і Гельвецій помітили взаємозв’язок функцій організму людини з порою року. Сьогодні, внаслідок багаточисельних досліджень, встановлено, що рівень основного обміну речовин, досягає максимуму весною і з початком літа. Давно визнано, що багато захворювань носять сезонний характер.

Не можна ігнорувати вплив на живу природу нашої планети Місяця. Важливий внесок у вивчення цієї проблеми вніс С. Арреніус – автор теорії електролітичної дисоціації. Тіла живих організмів у більшості випадків складаються з рідин, які представляють собою розчини різних хімічних елементів.

Так як атмосферна іонізація і земний магнетизм певною мірою змінюються залежно від положення Місяця, то цей фактор обумовлює малі обурення в електромагнітній взаємодії іонів живих організмів і іонів атмосфери Землі. Ці обурення можуть викликати загострення соматичних і психічних захворювань у людей з ослабленим здоров’ям або порушенням нервової системи.

Встановлено, що фаза Місяця позначається на стані людей і в періоди повного Місяця зростає агресивність, особливо тих, хто емоційно неврівноважений. На цей період, як свідчать дослідження А. Либера і К. Шеріна, припадає найбільше вбивств і самогубств. Вчені припускають, що під впливом гравітаційних сил, що викликані зміною взаєморозміщених небесних тіл, земного магнетизму або іонізації атмосфери, відбуваються відповідні зрушення в організмі і психіці людини, які позначаються на її стані і поведінці.

Ще більш відчутні зрушення в організмі викликають спалахи активності Сонця. Видатний вчений А.Л. Чижевський переконливо довів, що існує тісний зв’язок між підвищенням сонячної активності і подіями на Землі – числом смертей, самогубств, апоплектичних ударів, епілептичних нападів і інших тяжких захворювань. Він прийшов до висновку, що нещасні випадки пов’язані з сонячною активністю.

Усі відомі людині явища, що відбуваються як у цілому у Всесвіті, так і в Сонячній системі, пронизані ритмами. Цілком природно, що ритми організму людини та інших біологічних об’єктів, що є частиною цієї системи, підпорядковуються її законам: адже за тривалу еволюційну історію свого розвитку життя біологічних організмів сформувалося саме завдяки цим ритмам.

Сучасній науці відомі закони взаємозв’язку між енергією, інформацією і управлінням. Біоритми ніби зводять разом енергетичну, інформаційну і управлінську характеристики. Ось чому біологічні ритми – дуже тонкий і точний важіль для управління життєдіяльність людини. Вони дозволяють заздалегідь розрахувати хід процесів в організмі: якщо порушилось управління, якийсь процес чи порушилась функція якоїсь системи, то на ранній стадії можна визначити відхилення.

Біоритмологія дозволяє не лише визначати, а й прогнозувати, передбачати той стан організму, який характеризується як стан на межі хвороби, який і визначає межу організму. Біоритмологія допомагає визначити межу, коли може настати перевищення можливостей організму і виникнути серйозне порушення у ньому. Знаючи, що межа не дана кожному із нас раз і назавжди, вона підказує як відсунути її далі, як поширити “територію можливостей” організму – тренуванням, збільшенням навантаження тощо.

Адаптація організму до зовнішніх факторів середовища

Усе життя людини проходить у безперервному зв’язку із зовнішнім середовищем, тому здоров’я людини не можна розглядати як щось незалежне, автономне. Воно є результатом дії природних, антропогенних та соціальних факторів і віддзеркалює динамічну рівновагу між організмом і середовищем його існування.

Великий італійський художник, скульптор, вчений, інженер Леонардо да Вінчі (1452–1519) стверджував: “Треба зрозуміти, що таке людина, життя, здоров’я. І як рівновага, узгодження стихій його підтримує, а неузгоджених руйнує і губить”.

Здоров’я потрібно розглядати не в статиці, а в динаміці змін зовнішнього середовища і в онтогенезі. У цьому відношенні заслуговує уваги вислів, що здоров’я визначає процес адаптації. Це не результат інстинкту, але автономна і культурно окреслена реакція на соціально створену реальність. Він створює можливість пристосуватися до зовнішнього середовища, що змінюється, до росту і старіння, лікування при порушеннях, стражданнях і мирного очікування смерті.

Людина при взаємодії з навколишнім середовищем реагує індивідуально за допомогою фізіологічних реакцій.

У силу загальних соматичних властивостей фізіологічного пристосування організм може адаптуватися або виробити імунітет до найрізноманітніших зовнішніх факторів. Усі люди здатні проявляти необхідну пластичність реакцій у відповідь на зміни зовнішніх умов. Адаптація допомагає підтримувати стійким внутрішнє середовище організму, коли параметри деяких факторів навколишнього середовища виходять за межі оптимальних.

Адаптація залежить від сили дії факторів навколишнього середовища та індивідуальної реактивності організму. Критерієм ступеня адаптації є збереження гомеостазу незалежно від тривалості дії фактора, до якого сформувалася адаптація. В умовах захворювання наступає компенсація, під якою треба розуміти боротьбу організму за гомеостаз, коли включаються додаткові захисні механізми, які протидіють виникненню і прогресуванню патологічного процесу. Якщо надходить сигнали про велику небезпеку і включених механізмів не вистачає, виникає картина стресових захворювань, характерних для нашої цивілізації.

Індивідуальне пристосування до нових умов існування відбувається за рахунок зміни обміну речовин (метаболізму), збереження сталості внутрішнього середовища організму (гомеостазу); імунітету, тобто несприйнятливість організму до інфекційних та неінфекційних агентів і речовин, які потрапляють в організм ззовні чи утворюються в організмі під впливом тих чи інших чинників; регенерації, тобто відновлення структури ушкоджених органів чи тканин організму (загоювання ран і т. ін.); адаптивних безумовних та умовно-рефлекторних реакцій (адаптивна поведінка).

В організмі людини утворюється динамічний стереотип зі збереженням гомеостазу здорової людини, який виробився у процесі еволюційного розвитку в умовах навколишнього середовища. Здоров’я людини, забезпечення її гомеостазу може зберігатися і при деяких змінах параметрів, факторів навколишнього середовища. Такий вплив викликає в організмі людини відповідні біологічні зміни, але завдяки процесам адаптації (пристосування) у здорової людини фактори навколишнього середовища до певних меж дозволяють зберігати здоров’я.

До того часу, доки організм спроможний за допомогою адаптаційних механізмів та реакцій забезпечити стабільність внутрішнього середовища при зміні зовнішнього середовища, він знаходиться у стані, який можна оцінити як здоров’я. Якщо ж організм потрапляє в умови, коли інтенсивність впливу факторів зовнішнього середовища переважає можливості його адаптації, наступає стан, протилежний здоров’ю, тобто хвороба, патологія.