На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаБезопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая среда

Закономерности динамики природных и других процессов в окружающей среде


Реакция биосферы и ее объектов на внешние воздействия часто носит нелинейный характер и изменяется во времени. Характер и сила реакции могут не соответствовать параметрам внешних воздействий. Это вообще характерно для систем, находящихся в неустойчивом или критическом состоянии, - они могут реагировать на внешние воздействия аномально сильно. При этом даже очень слабое воздействие может перевести систему к другому динамическому режиму или к неожиданному быстро протекающему событию.


В разные интервалы времени один и тот же объект биосферы может реагировать на одинаковые воздействия по-разному. Однотипные объекты в одно и то же время могут по-разному реагировать на одни и те же внешние воздействия. Отдельно взятый объект может проходить через один или несколько видов реакции.


Причины изменения реакции биосферы и ее объектов на воздействия обусловлены не только изменением характера воздействий, но и свойствами самих объектов. Это означает, что способность конкретного объекта воспринимать внешнее воздействие зависит от его внутреннего состояния в конкретный момент, от готовности именно в данное время откликаться на данное внешнее воздействие.


Изменения состояния объектов биосферы характеризуются различными типами временных вариаций - трендовыми, ритмическими, импульсными и шумовыми, а также изменениями уровня. Структура наблюдаемых временных рядов, имеющая обычно сложную форму, часто в большой степени бывает обусловлена суперпозицией доминирующих в этих рядах гармоник (хотя принцип суперпозиции работает не всегда). Характер суперпозиции может быть как конструктивным, так и деструктивным. Конструктивная суперпозиция может привести к большим, даже критическим отклонениям вариаций.


Ритмы - один из важнейших компонентов упорядоченного состояния биосферы и ее частей, они варьируют в очень широких пределах. Одновременно процессы могут характеризоваться множеством ритмов (полиритмичность), находящихся в определенных иерархических соотношениях, однако в некоторые интервалы времени могут доминировать один из них или группа ритмов.


Ритмы могут меняться по амплитуде, сменяться другими ритмами, исчезать. Можно сказать, что процессам свойственна переменная полиритмичность. Наиболее известные и часто встречающиеся ритмы - суточные и годовые, однако и они претерпевают изменения в интенсивности. Известны также ритмы, связанные с приливными явлениями, солнечной активностью, социальной неделей и др.


Одна из причин изменения доминирующих ритмов - десинхронизация (или ресинхронизация) процессов, которая может быть вызвана сильными стрессами, например в земной коре - сильными землетрясениями или ядерными взрывами, в организме человека - физическими или психологическими стрессами.


Для биосферы и ее объектов характерны самоорганизация и хаотизация. Самоорганизация проявляется, в частности, в установлении стабильных и продолжительных ритмических изменений состояния среды, хаотизация - в усложнении характера ритмических изменений, вплоть до их исчезновения. Смена относительно упорядоченных и хаотических состояний также происходит то ритмично, то беспорядочно.


Из-за смены режимов в ряде случаев могут наблюдаться переменные корреляционные связи, когда два процесса на одних отрезках времени характеризуются большими положительными коэффициентами корреляции, на других, - наоборот, большими отрицательными коэффициентами корреляции, а на третьих - вообще отсутствием коррелированности.


В конкретном временном интервале каждый отдельно рассматриваемый объект биосферы имеет свои собственные режимы изменений. Индивидуальные черты происходящих в нем процессов заключаются в различной интенсивности, размахе, продолжительности и степени упорядоченности наблюдаемых вариаций, наличии собственных ритмов. В то же время имеют место общие черты протекания процессов у разных объектов, в том числе разнородных и разномасштабных, находящихся в разных частях земного шара. Эти общие черты могут быть вызваны глобальными причинами.


Эффект от внешнего воздействия на отдельно взятый объект часто характеризуется большей амплитудой, большей контрастностью и упорядоченностью, чем эффект воздействия на совокупность объектов, когда становится трудно установить однозначные соответствия или найти значимые корреляции между рядами внешних факторов и реакцией объектов. Объекты обладают индивидуальными режимами, но в совокупности объектов индивидуальные эффекты смешиваются.


Различия динамики процессов - это разная их выраженность: разные амплитуды, контраст, степень зашумленности, различная продолжительность прослеживания ритмов.


Таким образом, можно с достаточной долей уверенности считать, что определен свод особенностей динамики разных процессов, среди которых (особенностей) есть ранее неизвестные. Непосредственным толчком к развитию некоторых чрезвычайных ситуаций в разных масштабах могут быть неожиданные - как сильные, так и слабые - природные, техногенные или социальные события. Разные объекты по-разному реагируют на динамику внешних воздействий. Если говорить о литосфере, то такими объектами являются разные слои или блоки горных пород разного размера, причем особенно сильно реагируют наиболее неоднородные участки - зоны разломов или месторождения углеводородов.


По-разному реагируют на динамику внешних источников различные контингенты больных. Наиболее уязвимыми, по-видимому, можно считать больных такими заболеваниями, как гипертония, сердечно-сосудистые нарушения, заболевания желудочно-кишечного тракта, психические нарушения, заболевания иммунной системы, астма и т.д.


Отметим, что реакция одних и тех же больных на близкие по своим характеристикам воздействия в разное время может быть различной. Реакция разных больных (даже внутри одного и того же контингента) на одно и то же воздействие также может быть различной. Этот вывод является достаточно общим.


Один из важнейших вопросов - это вопрос о причинно-следственных связях между процессами, в частности между процессами, протекающими в трех окружающих нас средах, и процессами, описываемыми медицинскими показателями. Этот вопрос разрабатывается давно, но продвижение в его решении идет медленно. Понятно, что влияние некоторых процессов на медицинские показатели бесспорно, - это касается, например, сильнейших стрессов, вызванных какими-то причинами, в результате чего у некоторых людей возникает острый сердечный приступ.


Многим заболеваниям свойственны сезонные вариации, которые находят отражение в увеличении количества вызовов скорой помощи в зимнее время по сравнению с летним. Очень сложным является вопрос о влиянии на здоровье людей космоса, в частности, динамики солнечной и геомагнитной активности. На эту тему имеются сотни публикаций, и во многих из них это влияние не подвергается сомнениям.


В то же время представляется необходимым отметить следующее. Действительно, влияние Солнца на Землю и на все живое на Земле - решающее. Процессы, происходящие на Земле в целом и в отдельных ее регионах, так или иначе зависят от динамики процессов, разыгрывающихся на Солнце. Это относится, в частности, к процессам в атмосфере - таким, как изменение климата и погоды. Поэтому одна из первопричин изменений в биосфере и в показателях нашего здоровья и качества жизни - это изменения солнечной активности, проявления которой очень сложны и многообразны; они измеряются различными показателями.


Однако непосредственное влияние динамики солнечной активности на медицинские показатели может быть несравнимо мало по сравнению с влиянием других факторов, которые проявляются вследствие вариаций солнечной активности. Примером может быть та же сезонность или сильные изменения атмосферного давления. По-видимому, процессы, протекающие в космосе, явились и причиной некоторых близких по своим периодам ритмов. Приведем некоторые примеры. Скорость вращения Земли имеет такой же годовой ритм, как смена сезонов, обусловленная выполнением полного оборота Земли вокруг Солнца.


Различают лунные месяцы, имеющие продолжительность от примерно 27.5 до примерно 29.5 сут. Т.К. Бреус и А.А. Конрадов пишут: «Магнитосфера Земли... заполнена заряженными частицами околоземного происхождения, и на них оказывают влияние приливные силы..., создавая электрические токи в ионосфере Земли. Оба этих периода, как вращение Солнца вокруг своей оси, так и обращения Луны вокруг Земли, составляют примерно 27-28 суток. Как следствие, ритмы вариаций геомагнитного поля имеют периоды, соответствующие гармоникам и субгармоникам основного периода: около 14 дней, 7 дней, 3.5 суток и т.д.)». Авторы упомянутой работы приводят амплитудный спектр, где отмечены гармоники 26.09, 13.73, 9, 6.74, 5.37, 4.52, 3.9 сут.


Ритмы с периодами около 7 и 9 сут отмечены также в вариациях скорости вращения Земли. Заметим, что недельный ритм известен в биохронологии, хрономедицине и криминалистике и, несмотря на то, что он существует в природе, вряд ли его наличие может быть во многих случаях объяснено чем-либо иным, кроме как социальными причинами. При попытках выявления причинно-следственных связей между процессами, имеющими ритмические вариации с известными периодами (около 1, 2, 4 недель и ряда других, в том числе и 1 года), мы пытаемся быть сугубо осторожными.


Так же осторожно мы относимся к выводам о существовании причинно-следственных связей заболеваний или других явлений с неритмическими, внезапно возникающими событиями, такими, как магнитные бури, ураганы, социальные потрясения. С нашей точки зрения, нельзя рассматривать вариации медицинских показателей в связи только с каким-то одним фактором.


Обработка временных рядов данных проводилась одними и теми же унифицированными способами анализа нестационарных процессов, в значительной мере по программам СИ. Александрова. Использовались различные методы анализа: спектрально-временной, спектральный, корреляционный (в том числе, в скользящем временном окне), в ряде случаев вейвлет-анализ, способ основанный на расчетах структурных функций и др.