2.2. Некоторые основные законы, лежащие в основе оценки неблагоприятного действия опасных и вредных факторов среды обитания на организм человека

Закон толерантности или терпимости (В.Шелфорд, 1913г.): лимитирующим фактором благополучия организма может быть как минимум, так и максимум биологического или экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Выносливость организма зависит от возраста и пола. Это значимо в текущей жизни и в процессе эволюции: женский организм более чуток к факторам среды обитания в ходе эволюции вида, чем мужской. Эта закономерность известна, как правило Геодекяна или правило меньшей эволюционно-экологической толерантности женского организма.

Закон физико-химического единства живого вещества (В.И.Вернадский): все живое вещество Земли физико-химически едино. Вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или вредное для одних видов существ, вредно и для других. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов к данному фактору (агенту).

Закон минимума (Ю.Либих)

Основной закон: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его биологических или экологических потребностей, т.е. жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму, дальнейшее их снижение ведет к гибели организма.

Дополнительное правило взаимодействия факторов: организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором (например, одно вещество другим функционально или химически близким).

Закон эффективной компенсации (взаимозаменяемости) факторов. Этот закон Рюбеля (1930г.), который углубляет закон минимума Либиха: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другим близким (аналогичным) фактором. Пример: недостаток света может быть компенсирован для растений большим объемом углекислого газа СО2. Для человека потеря зрения, как правило, сопровождается повышением слуховой и тактильной чувствительности.

Стремлению сузить сферу действия закона «минимума» противостоит закон независимости фундаментальных факторов Вильямса (1949г.): полное отсутствие в среде фундаментальных физиологических (экологических) факторов (свет, вода и т.п.) не может быть заменен ничем.

Закон равнозначности всех условий жизни: все условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначную роль (сюда входят как факторы природной, так и социальной среды).

Закон неоднозначного (селективного) действия фактора на различные функции организма: любой фактор среды обитания неодинаково влияет на функции организма, оптимум для одних процессов, например, дыхания, не есть оптимум для других, например, пищеварения, и наоборот.

Закон или правило фазовых реакций («польза – вред»): малые концентрации вредного вещества (токсиканта) действуют на организм в направлении усиления его функций (их стимулирования), тогда как более высокие концентрации угнетают, повреждают или даже приводят его к гибели (нашатырный спирт, уксус, синильная кислота). Эта токсикологическая закономерность справедлива для многих, но не всех вредных веществ, и особенно спорна для радиоизотопов.

Благоприятное воздействие малых доз вредных экологических (физиологических) факторов называют гормезисом.

Закон «Все или ничего» – «вин» (Х.Боулич, 1871г.): подпороговые раздражения не вызывают нервного импульса («ничего») в возбуждаемых тканях, а пороговые стимулы (раздражители) или суммирование подпороговых воздействий создают условия для формирования максимального ответа («все»).

Физиологический в своей основе закон «вин» при перенесении на широкий круг систем в формулировке «слабые воздействия могут не вызывать у природной системы ответных реакций до тех пор, пока наконец, они не приведут к развитию бурного динамического (ответа) процесса», полезен в экологическом прогнозировании. Даже подпороговые воздействия иногда вызывают непропорционально сильные ответные реакции (например, воздействие радиации на живую клетку). Однако надо иметь в виду, что между воздействиями нет линейной пропорциональности и интегрироваться могут различные факторы (температура и влажность, радиация и нервный стресс и т.д.).

Закон Вебера – Фехнера (1860г.) – закон субъективной оценки раздражителя. Хотя слабые раздражения по принципу закона Боулича «ничего» не воспринимаются, но по закону Вебера – Фехнера: «чем сильнее раздражитель, тем труднее субъективно оценивать его количественно». Чем чувствительнее принимающее устройство (анализатор), тем ниже предел, за которым наступает насыщение, и перестают различаться оттенки раздражителя.

Все анализаторы человека обладают дифференциальной или контрастной чувствительностью, т.е. обладают способностью устанавливать различие по интенсивности между раздражителями. Эта функция анализатора определяется наименьшей величиной (называемой разностными или дифференциальным порогом), на которую следует изменить силу раздражителя, чтобы вызвать едва заметное минимальное изменение ощущения.

Данное положение впервые было введено немецким физиологом Э. Вебером и подвергнуто математическому анализу Г. Фехнером, который показал, что интенсивность наших ощущений пропорциональналогарифму интенсивности раздражителя. Данное положение вошло в физиологию как основной психофизический закон Вебера-Фехнера. Поэтому и возникла другая формулировка закона Вебера-Фехнера: “Наши органы чувств устроены так, что наши ощущения (реакции организма) прямо пропорциональныотносительному изменению раздражителя”. Это определение было положено в основу разработки допустимых значений некоторых факторов (шума, вибраций и др.) в децибелах.