Экология и безопасность жизнедеятельности / Kogan - Ekologicheskaya fiziologiya cheloveka 1990

Условия невесомости особенно сильно влияют на мышечную деятельность. Отсутствие тяжести, с одной стороны, облегчает работу мышц, в связи с чем траты энергии у космонавтов на космических кораблях — советском «Востоке» (Г. И. Воронин, А. М. Гении, А. Г. Фомин, 1967) и американском «Джемини» (Ч. Берри, 1973) — оказались сниженными. Даже незначительное уменьшение земной силы тяжести, имеющее место на Луне, существенно сократило траты энергии у высадившихся на ее поверхность космонавтов (Ч. Берри, 1970). С другой стороны, необычные условия локомоций, использования инструментов, обращения с предметами могут потребовать много лишних движений, избыточных напряжений и трат энергии, перекрывающих их «экономию» невесомостью (Ч. Берри, 1973).

При отсутствии сил земного тяготения исчезает тонус в первую очередь позной мускулатуры, особенно мышц шеи, спины и бедер (Е. М. Юганов, И. И. Касьян, Б. Ф. Асямолов, 1963). Из-за бездеятельности отмечаются явления атрофии (В. В. Португалов, Е. А. Савина, А. С. Капланский и др., 1976), уменьшаются мышечная сила и выносливость. Влияние невесомости на организм космонавта и меры его защиты представлены на рис. 60.

Адаптация организма космонавта к невесомости достигается как тренировками в искусственных средах, имитирующих состояние невесомости, так и средствами профилактики его вредного действия. Радикальное решение проблемы было указано еще К. Э. Циолковским (1919) в виде создания на космической станции искусственной гравитации. По решению этой задачи ведутся работы в Советском Союзе (Е. М. Юганов, П. И. Павлов, 1964) и за рубежом (А. Бродерсен, К. Ланге, 1969). Для задержки крови в нижних конечностях применяют надувные манжеты, надеваемые на верхнюю треть бедра, однако растяжение сосудов ног ведет к переполнению их кровью при переходе к нормальному вертикальному положению тела (И. Д. Пестов, 1970). Более эффективным средством является дыхание под давлением, превышающим атмосферное на 200 — 300 мм вод. ст., которое препятствует скоплению крови в сосудах малого круга, выходу плазмы, усилению диуреза и предупреждает ортостатические расстройства (Н. Хант, 1967). Аналогичное действие оказывает отрицательное давление на нижнюю половину тела. Так, понижение давления на 24 — 25 мм рт. ст. обеспечивает сохранение нормального водного баланса и ортостатической устойчивости (И. Д. Пестов, Б. Ф. Асямолов, 1972). Отток крови к нижним конечностям, предотвращающий возникающие в невесомости расстройства, достигается также вращением на центрифуге головой к центру и перегрузкой в области ног около 2 g (И. Рогге, А. Фазола, Б. Мартц, 1967). Применяются и различные гормональные препараты, нормализующие гемодинамику и водносолевой обмен.

На организм космонавта значительно влияет ограничение подвижности в условиях космического корабля. Такая гиподинамия углубляет дефицит проприорецепции от мышц и суставов, возникший в невесомости, ухудшает функциональное состояние бездеятельной мускулатуры и вызывает изменения в системах ее вегетативного обеспечения. Результаты проведенных экспериментов показали, что после 20—30 дней неподвижности животные теряли способность ходить и даже стоять, а у некоторых возникали сердечно-сосудистые нарушения, вплоть до инфаркта миокарда (А. Б. Коган, 1969). После первых космических полетов, когда подвижность космонавтов была вынужденно ограничена, выявились глубокие изменения в организме, прежде всего в двигательно-опорном аппарате, а затем и в вегетативных функциях, обусловленные гиподинамией. С целью предотвращения опасного влияния гиподинамии для космонавтов разработана система обязательных физических упражнений с использованием тредбанов, велоэргометров и других снарядов. В данном случае задача приспособления состоит в том, чтобы сохранить в условиях полета нормальное состояние скелетно-мышечной системы и связанных с ее деятельностью функций.

Выход в космос предъявляет к организму человека необычные требования, связанные с особенностями систем жизнеобеспечения, дыхания, питания и т. д. Так, повышенное давление воздуха, состав которого несколько отличается от естественного атмосферного, вызывает приспособительные изменения легочной вентиляции и газообмена. Процессы пищеварения приспосабливаются к обработке полужидкой концентрированной пищи, выдавливаемой из туб. Для обеспечения длительного пребывания космонавтов вне Земли разрабатываются проекты создания искусственных замкнутых экологических систем (рис. 61).

Для космонавта экстремальным фактором является отрыв от привычной среды обитания, разнообразия впечатлений внешнего мира, радостей общения с друзьями и близкими. Он замыкается в ограниченном мирке космического корабля и его экипажа. Чтобы приспособиться к такому переходу, необходима серьезная психологическая перестройка. Здесь многое зависит от предварительной специальной подготовки, учета индивидуальных особенностей и психологической совместимости членов экипажа.

Рис. 61. Искусственная замкнутая экологическая система жизнеобеспечения космонавта в межпланетном полете (М. Шарп, 1971). 1 — насос; 2 - запас воды; 3 — отходы жизнедеятельности людей; 4 — мельница; 5 — кислород; 6 — фильтр: 7 — теплообменник: 8 — аквариум с рыбками; 9 — фильтр; 10 — оранжерея

Космонавтика стремительно развивается. Так, на базе советской космической станции «Мир» создан орбитальный комплекс, где накапливается опыт многомесячного пребывания людей вне Земли. Рассматриваются проекты организации постоянной научной станции на Луне, пилотируемого полета на Марс с высадкой экспедиции. Их реализация связана с решением новых задач космической физиологии, прежде всего жизнеобеспечения космонавтов в условиях длительного отрыва от земных баз.

§ 4. Болезнь движения

Технический прогресс делает все более безопасными и комфортабельными средства наземного, водного и воздушного транспорта. Однако до настоящего времени не исключены связанные с ними расстройства здоровья человека, обозначаемые как болезнь движения, или

укачивание. Они возникают при качке на море (морская болезнь), при длительной тряске в поезде или автобусе, при езде на автомашине но извилистой дороге, при «болтанке» самолета. Расстройства могут наступать под действием невесомости в космическом полете и при имитации качки разнонаправленными зрительно-моторными стимулами. Практическое значение изучения этих расстройств и их профилактики определяется массовым использованием населением всех видов транспорта и задачами охраны труда и обеспечения высокой работоспособности экипажей морских судов, особенно долго находящегося в море рыболовного и рыбообрабатывающего флота, летного состава гражданской и поенной авиации, медицинского персонала санитарной авиации, геологов авиаразведки, космонавтов.

Наиболее общее определение условий, при которых наступает укачивание, сводится к тому, что его вызывают необычные механические и оптокинетические раздражители во время пассивных или активных перемещений тела человека в пространстве (Г. Л. Комендантов, 3. Н. Найденова, К. А. Пименова и др., 1978). Ниже приведены различные виды болезни движения и условия их возникновения.

Космическая	Невесомость на космическом	корабле и орбитальной
	станции
Воздушная	«Полтанка» самолета или вертолета
Морская	Качка судна
Железнодорожная	Тряска в поезде или трамвае
Автомобильная	Быстрые повороты и тряска в автомобиле или автобусе
Лифтная	Быстрый подъем или спуск в лифте
Без специального	Длительная верховая езда на лошадях, верблюдах,
названия	слонах; еда в рессорных экипажах и машинах на гусеничном
	ходу; качание на качелях; вращение на карусели; быстрые
	танцы тина вальса; длительное хождение по кочкам в
	болотистой местности

При своем возникновении болезнь движения, патогенез которой представлен на рис. 62, проходит четыре фазы (Г. Л. Комендантов, В. И. Копанев, 1962). Первая фаза характеризуется общим возбужденным стоянием, обострением восприятий, особенно зрительных, учащением дыхания и сердечных сокращений, несколько увеличивается кровяное давление, возрастает содержание сахара в крови, слегка повышается температура тела. При наступлении второй фазы состояние возбуждения сменяется общей подавленностью, снижается работоспособность, ухудшаются зрительные восприятия, дыхание и сердечные сокращения замедляются, кровяное давление падает ниже исходного уровня, уменьшается содержание сахара в крови, кожа бледнеет и покрывается потом. В третьей фазе отмечаются периодические приступы тошноты и рвоты, общее возбуждение и депрессия сменяют друг друга, при этом соответственно изменяются сердечная деятельность, кровяное давление

итемпература тела, резко падает работоспособность. Наконец, переход к четвертой фазе выражается глубоким общим угнетением, ступорозным состоянием, возникает сильное головокружение, заканчивающееся обмороком, падает тонус мышц, снижаются 'сердечная деятельность, кровяное давление, температура тела, содержание сахара в крови, развивается сонливость.

Взависимости от характера протекания болезни движения и степени выраженности тех или иных симптомов различают разные ее клинические формы. При нервной форме преобладают признаки общего угнетении и слабости, головокружения, головной боли, быстро наступают прострации и обмороки. При желудочно-кишечной форме на первый план выступают явления тошноты и многократной рвоты, болей в области живота. При сердечно-сосудистой форме частые сердечные сокращения и повышенное кровяное давление быстро сменяются брадикардией и гипотонией, которые могут углубляться до сосудистого коллапса.

На основании наблюдений за развитием явлений укачивания у людей и данных экспериментов на животных В. И. Воячек (1909-1966)

иК. Л. Хилов (1927-1969) разработали теорию возникновения и проявлений болезни движения. Согласно этой теории, болезнь возникает в результате суммации эффектов столкновения противоречивых установочных рефлексов, вызываемых многократными разнонаправленными перемещениями тела в пространстве. Например, при качке в бурном море броски человека то в одну, то в другую сторону, вперед и назад, вверх и вниз сменяют друг друга несколько раз в минуту, сообщая каждый раз его телу ускорение от 0,1 до 0,35 g (В. Н. Барнацкий, А. Г. Кузнецов, Г. Ф. Николашин и др., 1968). «Болтанка» самолета может создавать разнонаправленные ускорения до 1 g (М. В. Забутый, 1970). Противоречивые установочные рефлексы возникают также в условиях невесомости в космосе или во время полета самолета при параболе. Их можно вызвать даже у неподвижного человека при помощи создания иллюзии его перемещений относительно окружающих предметов, воздействуя соответствующими раздражителями (А. И. Онуфраша, 1969).

Многократные столкновения противоречивых установочных рефлексов создают своего рода «сшибки» центральных нервных процессов, расстраивающие регуляторную деятельность как в области соматических, так и вегетативных функций. При этом снижается адаптационно-трофическое влияние симпатического отдела нервной системы, обеспечивающей в норме высокий уровень функционального состояния всех систем организма, в том числе и системы восприятия пространства и равновесия тела (Г. Л. Комендантов, 1965). Такое состояние может быть вызвано условнорефлекторно. Русские морские врачи описывали случаи так называемой «береговой болезни», когда человек, тяжело перенесший укачивание в море, испытывал приступы тошноты и даже рвоты, находясь на берегу, при одном только виде корабля (П. Н. Пыпин, 1888). Симптомы болезни движения можно вызвать, используя и второсигнальные раздражители (Н. А. Разсолов,

1978).

Поскольку устойчивость водителя к укачиванию имеет большое значение для безопасности движения и определения его профессиональной пригодности, были разработаны соответствующие системы обследования и оценок. Существует много методик оценки различных показателей для разных контингентов водительского состава. Так, статокинетическая устойчивость оценивается по времени до наступления признаков укачивания (К. Л. Хилов, 1929), изменению частоты сердечных сокращений и кровяному давлению (Н. Н. Лозанов, 1938), реакциям на функциональные нагрузки (Н. А. Разсолов, 1963). Профессиональная работоспособность в условиях статокинетических нагрузок определялась по успешности операций на приборных досках самолета (М. Б. Забутый, 1970) и количественно оценивалась в системе баллов (О. П. Яковлев, 1974). Для обследования летного состава используются и другие методики (С. С. Маркарян, 1963; И. И. Брянов, 1963). Рис. 63 дает представление о выявленных упомянутыми выше методиками качествах профессиональных операций у пилотов с высокой и сниженной статокинетической устойчивостью.

Профилактика укачивания состоит прежде всего в тренировке органов восприятия пространства и сохранения равновесия тела к нормальной работе в условиях разнообразных статокинетических нагрузок. Активная тренировка заключается в быстрой смене движений, воспроизводящих разное положение тела, особенно головы, в пространстве (А. И. Яроцкий, 1951), пассивная использует специальные качающиеся и вращающиеся установки (С. С. Маркарян, Р. А. Вартбаронов, 1966).

Рис. 63. Реакции пилотов с высокой (1) и сниженной (2) устойчивостью к укачиванию в условиях нарастающей статокинетической нагрузки (Н. А. Разсолов, О. П. Яковлев, 1970). А — реакции на вращение; Б - работоспособность при последовательных воздействиях вращения

Профилактическими средствами являются и лекарственные вещества, принимаемые примерно за 30 мин до наступления укачивания, которые оказываются вдвое менее эффективными при использовании для лечения уже развившейся болезни движения. Испытания разных препаратов в реальных условиях полетов показали различную их эффективность для предупреждения укачивания (табл. 30). Для профилактики и лечения укачивания используется также гидрокарбонат натрия, применявшийся ранее в виде внутривенных вливаний, а теперь в виде свечей (В. Н. Барнацкий, 1977). Оказываются полезными такие отвлекающие средства, как сосание лимона, глубокое дыхание, обтирание лица и шеи холодной водой. Однако радикальное решение проблемы болезни движения будет достигнуто лишь с успехами технического прогресса, обеспечивающего высокую комфортабельность земного транспорта и условия привычной для человека гравитации в космосе.

Таблица 30

Сравнительная эффективность лекарственных средств для профилактики воздушной болезни (Н. А. Разсолов, И. С. Майшева, 1978)

Препарат	Доза, мг	Число пасса	Индекс	Эффективно
		жиров, у	защиты, по	сть в
		которых не	Холлингу	сравнении с
		развивалось		дибазолом,
		укачивание,		%
		%
Плацебо	1000	44	Нет свед.	Нет свед.
(глюкоза)
Дедалон	50	62	32,1	52,8
Дибазол	20	78	60,7	100
Смесь:
Кофеин	200
(бензоат натрия)
диспразин	25	80	64,3	105,8
Витамин В6	100	84	71,4	117,6
Смесь:
кофеин	200
(бензоат натрия)
дибазол	20	96	94,6	155,8
диспразин	25
Витамин В6	100

Глава 10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЗАДАЧИ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ

Современный человек своей интенсивной производственной деятельностью оказывает все более мощное и глубокое влияние на природу. Создатель учения о биосфере Б. И. Вернадский писал, что «человечество на наших глазах становится мощной геологической силой» (1926). Вез преувеличения можно сказать, что люди, изменяют весь облик планеты: реки текут по новым руслам, создаются рукотворные моря, распахиваются целинные земли, извлекаются на поверхность полезные ископаемые. Вместе с тем промышленность, транспорт и бытовая техника, сжигай топливо, выбрасывают в атмосферу колоссальное количество вредных газов и пыли, отходов производства, часто ядовитых, отравляют реки и моря, разрушают плодородную почву, истощают запасы нефти, газа и угля.

Ученые считают, что наступает некий экологический кризис, угрожающий не только живой природе, но в конечном итоге и жизни людей. В значительной мере его возникновение является результатом хищнического отношения к природе и ее ресурсам. Об отношении общества к природе К. Маркс (1868) писал: «Цивилизация, развивающаяся стихийно, оставляет после себя пустыню». В противоположность капитализму социализм предусматривает плановое развитие производительных сил, связанное с рациональным использованием ресурсов природы, сохранением ее богатств дли будущих поколений. Однако в результате различного рода деформаций социализма в нашей стране природные ресурсы далеко не всегда используются рационально.