Физические явления и их значение для человека: Примеры физических и химических явлений:в чем их значение в жизни человека?

Содержание

Физические качества человека — Департамент физической культуры и спорта

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

При движении спортсмена можно зафиксировать его перемещение (положение в пространстве, скорость, ускорение) силу взаимодействия с предметами, и производные переменные — мощность, работа. В педагогике эти физические явления получили иную интерпретацию. Появилось понятие физическое качество и его разновидности — сила, быстрота, выносливость, гибкость и ловкость (В. М. Зациорский, 1966). Для развития этих качеств описываются методы тренировки.

Измерить явления, связанные с физической активностью спортсмена возможно, но развивать физические качества нельзя. В организме человека нет физических качеств. В организме есть, например, мышцы, которые могут сокращаться и являть исследователям силу и скорость перемещения костей и тела в целом в пространстве. Для увеличения максимальной силы тяги мышцы требуется изменить строение мышечных волокон (увеличить количество миофибрилл).

К сожалению, в педагогической науке все физические явления остаются без глубокого биологического анализа. Спортивная педагогика обособилась, специалисты этой области знаний считают, что у них имеется своя область знаний. Наблюдения в этой области должны составлять основу для образования понятий и положений науки. Это справедливо, в рамках эмпирического изучения объекта исследований. Только надо понимать, что эмпирик признает себя «за полного дурака», ему не доступна суть явлений, он может лишь как пастух в степи петь о том, что видит перед собой. Поэтому в разделе физическая подготовка спортсменов вместо определения смысла физических проявлений занимаются производством новых терминов. Например, способность к прыжкам называют прыгучестью, способность к бегу — бегучесть, способность к ползанию — ползучесть.

Давайте рассмотрим обычные педагогические представления о физических качествах с точки зрения биологических наук.

Сила

Под силой понимают способность человека преодолевать внешнее сопротивление за счет активности мышц.

По В. М. Зациорскому (1966) сила человека зависит от:

    — интенсивности напряжения мышц;

    — угла тяги мышцы;

    — разминки.

Педагоги выделяют виды силовых качеств — максимальная сила, скоростная сила, силовая выносливость, взрывную силу, стартовую силу, динамическую силу, статическую силу, эксцентрическая сила. Разумеется, творческие возможности педагогов этим не исчерпываются и можно придумать еще не одну сотню проявления силы, например, в цикле движения во всех видах спорта, что обычно обзывают специальной силой.

С точки зрения биологии и развития силы, в долгосрочной перспективе, максимальное проявление силы зависит от:

    — количества мышечных волокон;

    — количества миофибрилл в каждом мышечном волокне.

Срочное проявление силы зависит от управления МВ и активности ферментов мышечных волокон.

Центральная нервная система имеет в коре двигательные зоны с нейронами иннервирующими мотонейроны спинного мозга, а те иннервируют мышечные волокна определенную мышцу.

Увеличение силы тяги мышцы связано с рекрутированием двигательных единиц (ДЕ). Каждый двигательный мотонейрон спинного мозга иннервирует множество мышечных волокон, поэтому совокупность «мотонейрон — группа иннервируемых им мышечных волокон», называется двигательная единица.

Каждая двигательная единица имеет свой порог активации (возбуждения) и максимальную частоту. Поэтому при увеличении силы тяги происходит рекрутирование сначала низкопороговых ДЕ, а затем все более высокопороговых ДЕ. При достижении максимальной частоты импульсации мотонейрона мышечные волокна функционируют в режиме тетануса.

У В. М. Зациорского (1966) рассматривается механизм синхронизации работы ДЕ, эту точку зрения сейчас можно рассматривать как ошибку интерпретации физиологических данных. ДЕ работают практически в режиме «все или ничего», иначе говоря, в режиме гладкого тетануса, поэтому нечего синхронизировать. Внутримышечная координация в основном связана с рекрутированием ДЕ с разным порогом активации.

Активность ферментов мышечного волокна зависит от температуры, степени закисления, концентрации адреналина и норадреналина в крови. Этот эффект достигается с помощью разминки (вводной части тренировочного занятия).

Таким образом, срочный механизм управления силой связан с физиологическим законом рекрутирования ДЕ. Способность человека рекрутировать ДЕ существенно различается у мужчин и женщин, молодых и пожилых людей и представителей различных видов спорта. Поддается тренировке с проявлением максимальных силовых возможностей.

Быстрота

Быстроты как физического явления в природе не существует, это обобщающее понятие всех спортивных явлений, которые могут быть описаны как быстрые. Например, различают быстроту простой и сложной двигательной реакции. Эти явления к физике не имеют никакого прямого отношения. А вот скорость сокращения мышцы, темп движений являются физическими явлениями.

С точки зрения биологии скорость сокращения мышцы зависит от:

    — внешнего сопротивления, в соответствии с законом «сила-скорость» Хилла;

    — мышечной композиции;

    — максимальной силы.

Темп зависит как от скорости одиночного сокращения, так и от скорости расслабления мышц антагонистов. Скорость расслабления зависит от мощности работы кальциевых насосов, а те, в свою очередь, от массы сарколемальных митохондрий.

Выносливость

Под выносливостью понимают способность спортсмена выполнять заданное физическое упражнение без потери мощности, преодолевая утомление.

Педагоги различают общую и специальную выносливость.

Биологи (Н. И. Волков) рассматривают проявление выносливости в зависимости от разных типов энергообеспечения мышечной деятельности и сторон ее проявления:

    — алактатная мощность, эффективность и емкость;

    — анаэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

    — аэробная гликолитическая мощность, эффективность и емкость;

    — мощность липолиза, эффективность и емкость.

Алактатная мощность зависит от мышечной массы, которая предопределяет запасы АТФ и КрФ, т. е. скоростную и силовую выносливость.

Анаэробная гликолитическая мощность зависит от массы и буферных свойств гликолитических мышечных волокон, окислительных МВ и крови.

Аэробная гликолитическая мощность зависит от массы митохондрий в окислительных и промежуточных мышечных волокнах.

Мощность липолиза зависит от массы митохондрий в окислительных мышечных волокнах.

Надо заметить, что эти представления были прогрессивными в 60–80-е годы, поскольку позволяли внедрять биологическое знание в теорию и практику физического воспитания. В XXI веке эти представления выглядят слишком примитивными. Представлять организм человека в виде пробирки, в которой крутятся шестеренки четырех метаболических процессов некорректно. Модель организма человека (спортсмена) должна быть сложнее. Сейчас она должна, как минимум, включать совокупность мышц пояса верхних и нижних конечностей в каждой мышце надо предусмотреть наличие мышечных волокон разного типа. Сердечнососудистую и дыхательную системы. Блок управления работой этих систем.

При рассмотрении процессов энергообеспечения на более сложной моделе существенно меняются представления о построении тренировочного процесса. В дальнейшем эти особенности будут рассмотрены более подробно.

Гибкость

Под гибкостью понимают подвижность в суставах. Различают пассивную и активную гибкость, а также анатомическую. Ограничения подвижности могут быть анатомическими, физиологическими и морфологическими.

Анатомические ограничения связаны с упором в кости или мышцы.

Физиологические ограничения связаны с тонусом растягиваемых мышц и рефлексом на растяжение.

Морфологические ограничения связаны с длиной миофибрилл в мышечных волокнах. Миофибриллы имеют разную длину и самые короткие ограничивают подвижность в суставе. Для увеличения подвижности следует разрывать самые короткие миофибриллы.

Новое методическое направление — стретчинг, основано на понимании основных физиологических законов. При растягивании мышцы возникает рефлекс на растяжение.

Чем быстрее растягивается активная мышца тем сильнее она сопротивляется благодаря рекрутированию большего числа ДЕ. Поэтому маховые резкие движения приводят к разрывам активных машечных волокон или их миофибрилл. Для снижения травмирующего эффекта в стретчинге предлагают выполнять растяжение легкими рывками с очень маленькой амплитудой. В этом случае рефлекс на растяжение срабатывает, механические нагрузки малы и травм не возникает.

Ловкость

Под ловкостью понимают способность человека рационально строить свои двигательные действия в изменяющихся условиях внешней и внутренней среды. В тех случаях, когда внешние условия стабильны, то говорят о координационных способностях.

С точки зрения физики ловкость конечно нельзя рассматривать как физическое качество. Эту проблему следует рассматривать с позиции технической подготовки спортсмена, проблемы формирования двигательных навыков.

Наследуемые аспекты физических качеств

Спортсмены выбирают вид спорта не только по желанию, но и в результате успешности выступления в соревнованиях.

Успех в избранном виде спорта во многом определяется наследственной предрасположенностью.

Проявление силы и темпы ее развития зависят от количества мышечных волокон, мощности функционирования эндокринной системы. Проявление максимальной скорости сокращения мышцы зависит от мышечной композиции. Проявление выносливости связано с активностью ферментов, отвечающих за различные механизмы энергообеспечения. Некоторые из ферментов, например, анаэробного гликолиза (пируватдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа и др.) могут плохо функционировать, ограничивать работоспособность в условиях мышечного закисления.

Таким образом, все перечисленные характеристики наследуются и определяют выбор вида спорта в ходе начала спортивной специализации.

Развиваемые аспекты физических качеств

Сила зависит от физиологического поперечника, который преимущественно увеличивается в результате гиперплазии миофибрилл. Скорость сокращения мышцы зависит от роста силы. Темп зависит от массы саркоплазматических митохондрий.

Выносливость зависит от массы миофибриллярных митохондрий, а также от количества гликогена и жира в мышечных волокнах.

Заключение

Развитие физических качеств не возможно, это бессмысленно. Развитию подлежат структуры клеток организма спортсменов. Для увеличения проявления силы и скорости сокращения мышц нужно заняться гиперплазией миофибрилл, а для увеличения мощности и продолжительности работы следует увеличить гиперплазию митохондрий.

Следовательно, для роста физических возможностей есть два основных пути — рост массы миофибрилл и митохондрий. Остальные факторы также имеют значение, например, масса гликогена и жира в мышечных волокнах, доставка кислорода к мышечным волокнам.


Физическая активность и здоровье

1. Здоровый образ жизни

Человечество на протяжении всего своего существования искало пути укрепления и продления активной жизни. Испробовано бесчисленное множество способов омоложения: заклинания и обращения к божествам, целебные бальзамы и эликсиры молодости, скипидарные и молочные ванны, новокаиновые вливания, пересадки половых желез животных, снятие с поверхности тела излишнего статического электричества и, наоборот, наведение магнитных полей и т. д.

Стоит признать, что поиски «волшебной голубой таблетки» продолжаются и поныне, однако, современная медицина, даже при всех достижениях фармацевтической промышленности, с уверенностью считает, что основа здоровья и долголетия – это, прежде всего, физическая активность, питание, здоровый сон, экология и гармония эмоционального состояния. 

Генетически в человеке заложен большой запас резервов. Организм человека может успешно бороться с болезнями, способен обеспечить выживаемость в борьбе со стихийными силами природы и экстремальными ситуациями. Благодаря этим резервам человек сохраняет здоровье при переохлаждении, чрезмерном физическом напряжении, перегреве, а при благоприятных условиях приобретает оптимальную работоспособность и активное долголетие.

Но резервы организма не помогут, если человек не осознает, что охрана здоровья – это его первая обязанность. К сожалению, бывает так, что человек неправильным образом жизни, вредными привычками, гиподинамией и перееданием доводит себя до катастрофического состояния, приобретает сложные хронические заболевания, существенно ухудшающие качество жизни, и лишь тогда вспоминает о медицине.

Но какой бы совершенной ни была медицина, она не может избавить от всех болезней: пока ещё невозможно «напечатать» для больных новые тела, взамен старых, «сломанных» в результате неправильного образа жизни. Каждый должен знать, что с раннего возраста необходимо вести активный образ жизни, закаляться, заниматься физкультурой и спортом, соблюдать правила личной гигиены, словом, добиваться оптимального состояния физического и психологического здоровья.

Что же такое здоровый образ жизни? Это прежде всего физическая активность, рациональное питание, общая гигиена организма, закаливание, отказ от вредных привычек. 

2. Физическая активность – основа здорового образа жизни

Физическая активность делает человека не только физически более привлекательным, но и существенно улучшает его здоровье, позитивно влияет на продолжительность жизни. Риск развития опасных для жизни заболеваний сосудов сердца и мозга, сахарного диабета, рака у физически активного человека является достоверно более низким.

Физические упражнения повышают устойчивость организма по отношению к действию целого ряда различных неблагоприятных факторов. Физические упражнения повышают иммунобиологические свойства крови и кожи, а также устойчивость к некоторым инфекционным заболеваниям.

При мышечной деятельности возникает влияние работающих мышц на внутренние органы. Это обеспечивает оптимальный уровень метаболизма (обмен веществ в организме), повышается активность ферментных систем, происходит более экономичное использование кислорода.

3. Регулярная и оптимальная физическая активность

Регулярное выполнение физических упражнений снижает риск внезапной смерти, в первую очередь ранних острых сосудистых заболеваний сердца и мозга, артериальной гипертензии (при ее наличии – обеспечивает более качественный контроль артериального давления), сахарного диабета 2 типа (при его наличии – обеспечивает более качественный контроль за его течением и развитием осложнений), рака толстой кишки, психических нарушений (тревожно-депрессивных состояний) и многих других заболеваний.  

Упражнения помогают улучшить контроль массы тела, прочность костной ткани (профилактика остеопороза), качество жизни в целом. 

Медики полагают, что для поддержания хорошей физической формы достаточно выполнять активные физические упражнения для улучшения поступление кислорода в организм по 20-30 минут 3 раза в неделю, и упражнения для укрепления мышц не менее 2 раз в неделю. Если по каким-либо причинам это невозможно, то для поддержания здоровья достаточно 30 минут умеренной или выраженной физической активности (не обязательно непрерывной) не менее 5 раз в неделю. Двигательная активность должна повышаться постепенно. Перед ее началом желательна консультация врача. Наиболее удобно начинать с ходьбы или плавания в комфортных условиях (в удовольствие, а не через силу).

Многие сейчас знают про «правило 10 тысяч шагов в день», однако многие медицинские исследования полагают, что достижение пользы от ходьбы, выраженное в шагах, определяется всё же индивидуально и составляет, по разным оценкам от 8 до 15 тысяч шагов в день. Минусом этой системы является для многих то, что такая ходьба занимает продолжительное количество времени (час и более), но существуют и альтернативные системы, например, «Active10», где предлагается ходить очень быстро, почти на пределе возможностей, но интервалами по 10 минут, то есть чередуя быстрый и медленный интервал. По мнению исследователей, благотворный эффект от системы ходьбы «Active10» приближается к результату в «10 тысяч шагов» уже за 2 цикла, то есть требуется всего 30-40 минут в день. И ещё раз обратим внимание на то, что двигательная активность должна повышаться постепенно, и желательна консультация с врачом до начала тренировок.

Умеренная физическая активность включает в себя любой вид мышечной деятельности, выполняемой человеком в течение дня, недели, месяца, года. Не важно, будут это специальные физические упражнения, или работа по дому, или на приусадебном участке, или просто ходьба.

Физическая активность может быть кратковременной, но очень важно, чтобы в течение дня ее продолжительность была не менее 30 минут.  

Для большинства людей 30 и даже более минут физической активности в день не являются проблемой. Но есть категория людей, которые в силу специфики своей работы или жизненных привычек ведут малоподвижный образ жизни.

4. Обеспечение организма физической активностью

Как же обеспечить необходимый здоровью минимум физической активности?

После каждого часа работы делайте пятиминутные перерывы, во время которых вставайте со своего рабочего места и пройдитесь по комнате (коридору), кабинету. 

Постарайтесь не пользоваться лифтом или эскалатором. Если вам приходиться активно пользоваться личным транспортом, то паркуйтесь подальше от необходимого вам места и идите до него пешком. Заведите у себя в кабинете степер. Вечерами и в выходные дни играйте с детьми в активные игры. Если у вас есть приусадебный участок, загородный дом – не избегайте работы в саду. Во время выходных отдавайте предпочтение активному отдыху. Если вы руководитель организации (предприятия) — создайте для себя и сотрудников условия для занятий физическими упражнениями (например, зал с беговой дорожкой, велотренажерами, настольным теннисом,  группу ОФП) – вложения в здоровье всегда окупаются. 

Незаменимый помощник при самостоятельной организации физических упражнений – современный фитнес-трекер или умный браслет. Он не только напомнит вам, что пора на тренировку, но и подсчитает количество шагов, сожженных калорий, нагрузку и т. д.

Трудно даже перечислить все положительные явления, возникающие в организме в процессе физических упражнений. Помните, физическая активность является важным и действенным инструментом в сохранении и улучшении вашего здоровья, а потому она должна стать неотъемлемым атрибутом вашей жизни!

Что нужно знать о канцерогенах

Природа, или, как часто говорят, «тайна» рака, до конца не раскрыта.

Сложность задач, стоящих перед онкологией и трагичность многих жизненных ситуаций заставляет онкологов, вирусологов, эпидемиологов, специалистов в области молекулярной биологии и других дисциплин активизировать свои усилия, которые бы дали возможность не только обнаружить неизвестные ранее причины возникновения опухолей, но и, зная эти причины, разработать способы их профилактики.

Рак – многопричинное заболевание, при котором масса факторов приводят к единому результату – злокачественному превращению клетки. Ученые заглянули во многие тайны опухолевого роста, они узнали и описали многие свойства раковых клеток,  но основная причина перерождения здоровой клетки в злокачественную до сих пор остается невыясненной. Вопрос о причинах возникновения опухоли – один из наиболее острых и спорных в современной медицинской науке. Действие внешней среды на человека, а также внутренние нарушения функций организма создают условия для опухолевого роста. Влияние окружающей среды на человека, как правило, комплексное и, тем не менее, среди большого количества факторов должны быть выделены ведущие и второстепенные. Общепризнано, что 80-90% случаев онкологических заболеваний человека обусловлено действием факторов окружающей среды и особенностями образа жизни. Выявление, уменьшение и, по возможности, прекращение воздействия таких факторов на человека непременно приведет к снижению риска развития опухолей.

Установлено, что рак возникает под влиянием: 1) химических веществ; 2) ионизирующей радиации и ультрафиолетового облучения; 4) вирусов; 5) механических травм и многих других причин. Все эти факторы были названы канцерогенами. Вероятность развития рака определяют не только время и интенсивность действия канцерогенного агента, но и состояние организма.

Канцерогены подстерегают нас в пище и воде, канцерогенным может быть воздух нашего жилища или производственного помещения. Канцерогенные вещества, способные озлокачествить здоровые клетки организма, могут находиться в бытовой химии и парфюмерии. Они могут быть жидкими, газообразными, действовать на нас совершенно невидимыми, определяемыми только специальной аппаратурой излучениями и полями (ионизирующие излучения, электромагнитные поля). Удивительно, но канцерогенное влияние могут оказать даже солнечные лучи, без которых невозможна жизнь на Земле.

Вряд ли  в нашей повседневной жизни удастся полностью исключить контакт с канцерогенными веществами, но свести к минимуму их пагубное воздействие в наших силах. Для  этого надо лишь иметь представление о том, какие факторы являются опасными и как избежать их воздействия.

  • Химические канцерогены

То, что некоторые химические вещества способны инициировать возникновение опухоли, известно давно. История изучения влияния некоторых химических веществ на возникновение злокачественных опухолей насчитывает более 200 лет.

Пока до конца неизвестно, каким образом канцерогены заставляют нормальную клетку приобрести свойства, характерные для злокачественного роста, каков тот первый стимул, начальное воздействие, которое делает клетку измененной, еще не опухолевой, но уже «не нормальной». Ответить на этот вопрос, значит, понять природу рака. За последние годы исследователи приблизились к решению этой задачи, раскрыв некоторые механизмы химического канцерогенеза.

Химические канцерогены представляют собой различные по структуре органические и неорганические соединения. Они присутствуют в окружающей среде, являются продуктами жизнедеятельности организма или метаболитами живых клеток.

Некоторые из канцерогенов обладают местным действием, другие оказывают влияние на чувствительные к ним органы независимо от места введения. Существуют канцерогены, активные сами по себе (прямые канцерогены), но большинство нуждается в предварительной активации (непрямые канцерогены). Имеются вещества, которые усиливают воздействие канцерогенов. Воздействие химических канцерогенов на живой организм чрезвычайно разнообразно.

Еще в 1775 году в Англии описаны случаи рака кожи у трубочистов. В то время для чистки дымоходов использовали мальчиков 7 – 8 лет, так как их размеры позволяли пробраться внутрь трубы. Мальчики годами залезали в дымоходы и очищали их от сажи. А в 20-25 лет у многих из них возникал рак кожи мошонки. Затем обратили внимание на рак кожи у дорожных рабочих, рак легких у рабочих газовой промышленности, цветной металлургии, асбестовых предприятий, на опухоли мочевого пузыря у рабочих анилинового производства. Все эти наблюдения заставляли задуматься над тем, почему у представителей различных профессий возникают некоторые формы злокачественных опухолей, какие вещества вызывают рак, почему опухоли возникают после длительного воздействия?

Значительно позже английским исследователям удалось выделить из каменноугольной смолы новое соединение, относящееся к полициклическим ароматическим углеводорода — 3,4-бензпирен, при нанесении на кожу которого, развивается хроническое воспаление с переходом в рак. Это был первый канцероген, структура которого была установлена. Бензпирен считается одним из самых активных и опасных канцерогенов.

Полициклические ароматические углеводороды образуются при сгорании органических веществ в условиях высокой температуры и являются весьма распространенными загрязнителями внешней среды. Они присутствуют в воздухе, в воде загрязненных водоемов, в саже, дегте, минеральных маслах, жирах, фруктах, овощах и злаках.

Канцерогенным действием обладают нитрозамины, ароматические амины и амиды, некоторые металлы, асбест, винилхлорид, афлатоксины и  другие химические вещества.

Нитрозамины токсичны, обладают мутагенным и тератогенным воздействием, более 300 из нескольких сотен исследованных  вызывают канцерогенный эффект. Во внешней среде нитрозамины в небольших количествах находятся в пищевых продуктах, травах, пестицидах, кормовых добавках, загрязненной воде и воздухе. Кроме этого, они поступают в организм с табаком, косметикой и лекарствами. В готовом виде из внешней среды человек поглощает незначительное количество нитрозаминов. Значительно большее количество нитрозаминов, синтезируется в организме из нитритов и нитратов в желудке, кишках, мочевом пузыре. Нитриты  и нитраты содержатся в злаках, корнеплодах, безалкогольных напитках, добавляются как консерванты в сыры, мясо и рыбу. В последние годы содержание их резко (в 5-10 раз) повысилось в картофеле.

Ароматические амины и амиды находят широкое применение  в производстве анилиновых красителей, фармацевтических препаратов, пестицидов. Они приводят к возникновению рака мочевого пузыря.  Одно из этих соединений  использовалось длительное время в некоторых зарубежных странах  как пищевой краситель. Его добавляли к маргарину и сливочному маслу, чтобы они имели свежий летний вид. После установления канцерогенных свойств у этого красителя его запретили.

Асбест – волокнистый силикат, используемый в строительстве. Опасны свободные волокна асбеста. Их обнаруживают в воздухе жилых помещений. Устойчивость к кислотам позволяет использовать асбест при изготовлении виниловых обоев, изделий из бумаги, текстиля, а также напольных покрытий, труб, шпаклевки, замазки. Специалисты считают, что рабочий на асбестовом производстве через 20 лет может заболеть раком легкого. У работающих с асбестом наблюдается повышенная частота рака легкого, гортани, плевры, брюшины, изредка – злокачественных опухолей желудочно-кишечного тракта.

Винилхлорид входит в состав распространенных сортов пластмасс, используемых в медицине, строительстве и при изготовлении товаров широкого потребления. Среди лиц, занятых на производстве винилхлорида, повышена заболеваемость печени,  опухолями легкого, лейкозами.

Бензол и его производные также обладают канцерогенными свойствами. Продолжительный контакт с бензолом способствует возникновению лейкозов.

 Канцерогенны — соединения мышьяка, никеля, хрома, кадмия. Длительная работа с этими металлами может привести к возникновению рака верхних дыхательных путей и легких. Мышьяк, кроме этого, вызывает рак кожи, а кадмий, хром и их соединения – рак предстательной железы и мочеполовых органов. Тяжелые металлы поступают в окружающую среду с производственными выбросами и сточными водами промышленных предприятий. Источником их является и автотранспорт. Установлено, что при хранении картофеля в гараже (достаточно частое явление) в корнеплодах увеличивается содержание тяжелых металлов, в частности свинца. Отмечены случаи развития рака анального канала и промежности при употреблении газет в качестве туалетной бумаги. Канцерогенным эффектом обладает свинец, входящий в состав типографской краски.

Опасным канцерогеном является афлатоксин — токсин плесневого грибка. Это гриб распространен повсеместно, но в условиях жаркого климата в больших количествах выделяет ядовитые вещества. Афлатоксины в больших дозах ядовиты и вызывают гибель животных, а в малых — опухоли печени. Этот грибок может поражать злаки, отруби, муку, орехи. Главная опасность состоит в том, что при термической обработке продуктов, пораженных этим грибком, токсин, который он выделяет в продукт, не разрушается. Заподозрить наличие афлатоксина в продуктах можно по  горькому вкусу. Например, орехи начинают горчить.

Развитие науки и производства постоянно приводит к появлению новых химических соединений, обладающих канцерогенными свойствами. Особенно важно знание тех соединений, с которыми приходится сталкиваться человеку.

В этом смысле большой интерес вызывает химический состав пищевых продуктов и соединений, получаемых при различной кулинарной обработке продуктов питания. С характером питания прямо или косвенно связано возникновение рака пищевода, желудка, кишечника, печени, поджелудочной, молочной и предстательной желез, тела матки, яичников и легкого. В пище содержится более 700 соединений, в том числе около 200 полициклических ароматических углеводородов, аминоазосоединения, нитрозамины, афлатоксины и др. Каналы заражения продуктов питания химическими канцерогенами бесконечны. Они могут попасть в пищу из синтетической упаковки, внутренней поверхности консервных банок, с этикеток, на которые расходуется типографская краска. «Нечаянное» заражение возможно на складе или во время транспортировки. Канцерогены могут образовываться во время неправильного хранения и кулинарной обработки продуктов. Содержание канцерогенов в пище повышается при неумеренном использовании азотосодержащих минеральных удобрений и пестицидов, а также при загрязнении ими атмосферного воздуха и питьевой воды.

Наибольшее значение для человека имеет загрязнение пищи полициклическими ароматическими углеводородами, нитрозаминами и их предшественниками (нитритами и нитратами), пестицидами, а на отдельных территориях – афлатоксинами.

Химические канцерогены в организме животных подвергаются интенсивным метаболическим процессам и быстро распадаются, поэтому в свежих мясных и молочных продуктах содержание их невелико. В значительно большем количестве они образуются при кулинарной обработке пищи.

 Бензпирен обнаруживают при пережаривании и перегревании жиров, в мясных и рыбных консервах, в копченостях после обработки пищи коптильным дымом.

В одной из сельских зон Польши отмечалась высокая заболеваемость раком желудка. Специалисты заинтересовались обычаями приготовления пищи в этом регионе. Оказалось, что хозяйки растапливают на вместительной сковородке свиное сало, а затем в течение недели или дольше неоднократно подогревают остатки жира и жарят на нем мясо и овощи. При частом нагревании до больших температур на чугунной сковороде свиной жир изменяет свою структуру, образуются вещества, которые обладают канцерогенной активностью и в основном — бензпирен.

Нитрозамины в небольшом количествах содержатся во многих продуктах: копченом, вяленом и консервированном мясе и рыбе, темном пиве, некоторых сортах колбас, сухой и соленой рыбе, маринованных и соленых овощах, пряностях, отдельных молочных продуктах. Обработка коптильным дымом, пережаривание жиров, засолка и консервирование ускоряют образование нитрозаминов. В противоположность этому хранение продуктов при низкой температуре резко замедляет их образование.

Нитриты и нитраты содержатся в продуктах в значительно большем количестве. Пища является основным источником их поступления в организм.

В сельском хозяйстве используются азотсодержащие, калийные и фосфорсодержащие минеральные удобрения. Калийные и фосфорные удобрения не представляют канцерогенной опасности. Опасны азотсодержашие удобрения, которые в организме трансформируются в нитраты, нитриты, а затем в нитрозамины.

Канцерогенным действием обладают также многие пестициды. Большинство пестицидов являются химически стойкими соединениями, хорошо растворимыми в жирах. Благодаря этому они накапливаются в растениях, тканях животных и человека. Применение пестицидов с высоким содержанием нитрозаминов создает определенную опасность для работников сельского хозяйства.

Какие еще факторы могут представлять опасность для человека? Это, в первую очередь пыль, загрязняющая жилье.

Многочисленные исследования показали, что копоть и пыль помещений являются носителями канцерогенных веществ, а пыль, собранная на улице, вызывает злокачественные опухоли у лабораторных животных.  Вот почему необходима влажная тщательная уборка помещений. Особую опасность в быту представляет газовая плита. Продукты неполного сгорания газа при отсутствии хорошей вентиляции загрязняют воздух помещений, происходит накопление смолистых продуктов, содержащих все тот же бензпирен.

Канцерогенные соединения, попадая в окружающую среду, вступают в круговорот сложных и многообразных превращений. Они поглощаются и нейтрализуются некоторыми видами бактерий, имеющимися в воздухе, воде, почве, разрушаются под действием ультрафиолетового излучения. Клетки печени человека также могут разрушать канцерогенные вещества, что в значительной степени зависит от особенностей организма и характере питания.

 Но для уменьшения степени опасности не следует полагаться на благоприятное стечение естественных факторов, а лучше разрушать канцерогенные вещества и не допускать их выхода во внешнюю среду.

  • Эндогенные канцерогены

Следует отметить, что помимо канцерогенов, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, продуктами питания, существуют вещества, которые образуются в самом организме и обладают высокой канцерогенностью. Это, так называемые, эндогенные канцерогены. В настоящее время уже можно говорить о существовании нескольких классов эндогенных канцерогенов. К ним относятся, в частности, продукты распада и превращения желчных кислот, нарушенного метаболизма тирозина и триптофана. Изучены условия, способствующие образованию этих соединений. Особую роль в этом процессе играют гиповитаминозы, сезонный недостаток аскорбиновой кислоты (витамин С), гормональный дисбаланс, наследственные нарушения аминокислотного обмена. При этом следует принимать во внимание только длительные нарушения метаболизма.

  • Физические канцерогены

К физическим канцерогенным факторам относятся альфа-, бета-, гамма — и рентгеновское излучения, потоки протонов и нейтронов,  ультрафиолетовое  излучение, радон, механические травмы.

Ионизирующая радиация обладает универсальным канцерогенным действием, но в патологии человека значение ее немного меньше, чем химических канцерогенов. Основными источниками излучения для населения являются естественный фон, как земной, так и космический, искусственные источники, такие как ядерные испытания в атмосфере, ядерные аварии, ядерные производства, облучение при диагностическом обследовании и лечении.

Не только прямое действие лучей является канцерогенным, но не менее опасным является попадание в организм радиоактивных изотопов. Попав в организм, радий во многом ведет себя подобно кальцию: он проникает в кости и прочно там оседает. Однако, в отличие от кальция разрушает костную ткань. Постепенно накапливаются изменения, ведущие к развитию злокачественной  опухоли.

Многочисленные исследования доказали безоговорочное канцерогенное начало ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение в высоких дозах вызывает рак у людей, лишь несколько видов опухолей никогда не связывали с ионизирующим излучением. Частота таких злокачественных опухолей возрастает по мере повышения дозы облучения.  Действие высокодозного излучения может вести к повреждению клеток и ДНК с последующей гибелью клетки, а низкие дозы могут приводить к мутациям, увеличивающим риск рака. Вполне вероятно, что под удар попадает не только наследственный аппарат клетки, но и обмен веществ, и тогда опухолевая трансформация возникает как бы вторично.

Вызывают определенное беспокойство и дозы излучения, получаемые населением при прохождении различных диагностических процедур.  К таким обследованиям относятся проведение маммографии на предмет выявления опухолей молочной железы, компьютерной томографии, радиоизотопных исследований.   Надо отметить, что суммарная доза при диагностических исследованиях мала по сравнению с естественным излучением, а преимущества несомненны.

Установлено, что вдыхание воздуха, содержащего радон и его продукты, приводит к воздействию радиоактивного излучения, в основном на клетки бронхиального эпителия. Радон является второй наиболее важной причиной развития рака легкого после курения. В основном, воздействие радона на человека происходит в домах, особенно в пыльных помещениях, где радон оседает на частицы пыли. Повышенный радиационный фон в жилищах особенно опасен для курильщиков; у них вероятность развития опухоли возрастает более чем в 25 раз.  Главными источниками радона являются почва, строительные материалы, грунтовые воды.

Старайтесь проверить свое жилье с помощью специалистов на наличие радона в помещениях, где вы живете, и по возможности обезопасить себя.

Теперь обратимся к другому виду радиации — солнечным лучам. Мысль о том, что они могут вызывать рак, кажется кощунственной. Солнце – источник жизни на Земле, а коричневый загар миллионов отдыхающих издавна рассматривался как признак здоровья.

Солнечные лучи — мощный источник различных излучений, среди которых важную роль играет ультрафиолет. В малых дозах ультрафиолет необходим для человеческого организма, но в больших может вызвать серьезные заболевания и даже послужить причиной рака. Накопилось сотни наблюдений, свидетельствующих о том, что солнечная радиация способна вызывать рак кожи у человека. Сейчас можно считать установленной связь между распространением рака кожи, интенсивностью и длительностью воздействия солнечных лучей.

Обычно опухоли возникают на частях тела, незащищенных одеждой, у людей, длительное время находящихся на открытом воздухе, в тех районах и странах, где солнце светит долго и сильно. Опухоли чаще всего развиваются на коже лица, носа, реже на кистях рук. Особо нужно подчеркнуть, что дети, у которых кожа особенно уязвима, подвергаются гораздо большей опасности, чем взрослые.

Для предотвращения развития рака кожи необходимо стараться уменьшить общее воздействие солнца в течение всей жизни, особенно чрезмерное солнечное воздействие и солнечные ожоги.

Необходимо отметить, что неграмотное использование соляриев небезопасно, так как в них человек подвергается УФ излучению, подобному солнечному.

Все сказанное не означает, что нужно отказаться от поездок на юг, от купания в море, пребывания на пляже, просто от солнечных ванн. Подобные запреты не нужны. Нужно разумное, можно сказать, уважительное отношение к солнцу. Наслаждаясь солнышком, теплом, давайте помнить не только о полезном, оздоравливающем действии солнечных лучей, но и о тех неприятностях, которые могут возникнуть в случае злоупотребления ими. Онкологическим больным и лицам, прошедшим лечение по поводу онкологического заболевания, категорически не рекомендуется длительное пребывание на солнце.

Многочисленные электромагнитные поля, возникающие в наших квартирах при работе бытовой техники, компьютеров, радиотелефонов и буквально пронизывающие наше жилище, также  небезопасны. Поэтому, чем больше техники в доме, тем выше риск, особенно при непродуманном расположении приборов. По данным  ряда американских исследований у детей, проживающих в домах вблизи линий электропередачи, в 2,5 раза выше риск развития лейкемии. Для взрослого населения такой закономерности не выявлено.

Сотовые телефоны и пульты дистанционного управления генерируют электромагнитные поля. Использование мобильной связи и ее возможное отрицательное влияние на здоровье привлекают все большее внимание общественности. Сообщения об увеличении частоты возникновения опухолей головного мозга среди пользователей мобильных телефонов, описание подобных случаев в прессе позволили предположить возможность наличия определенной стимуляции опухолевого роста. Этот факт наряду с возросшим стремлением населения стать абонентами сотовой связи усиливает обеспокоенность среди населения. Излучение от мобильных телефонов не является ионизирующим. Многочисленные эпидемиологические исследования показали отсутствие значительной взаимосвязи между развитием опухолей головного мозга и использованием мобильных телефонов, независимо от длительности пользования и  типа телефона.

Несколько слов о травме — грубом механическом повреждении — как одном из способов физического воздействия, который при определенных условиях может приводить к образованию опухолей. Опухоль  возникает в зонах, подвергающихся постоянной травматизации, на ожоговых рубцах, рубцующихся хронических язвах. Во всех этих случаях происходит хроническое раздражение, которое считается общим свойством всех видов канцерогенеза.

Риск развития рака многократно возрастает у лиц с грубыми деформирующими ожоговыми и травматическими рубцами на коже и хроническими остеомиелитическими свищами, рак слизистой полости рта – при хронической травме ее кариозными зубами и протезами и др.

         Полностью отрицать роль травмы в возникновении злокачественных опухолей нельзя. Просто травма значительно реже вызывает опухоли, чем другие канцерогенные воздействия.

  • Биологические канцерогены

Вирусы, являющиеся биологическими канцерогенами, так же как химические и физические могут служить внешними сигналами, влияющими на внутренние закономерности и процессы, контролирующие деление клеток в организме.

 Всех волнует вопрос, не являются ли опухоли инфекционным заболеванием в полном смысле этого слова? Французский онколог Шарль Оберлинг писал: если бы рак был действительно заразной болезнью, то следовало бы ожидать, что им в первую очередь должны болеть медики – врачи, хирурги, медсёстры, то есть все те, кто постоянно соприкасается с раковыми больными, не принимая каких-либо мер предосторожности. Но рак встречается среди медиков не реже и не чаще, чем среди представителей любой другой профессии. Более того, в отличие от туберкулёза и других заразных болезней он не передаётся членам семьи заболевшего.

Существует группа вирусов (онковирусов), которые долго находятся в латентном состоянии и активируются под воздействием различных факторов, как физических, так и химических. Они заставляют здоровую клетку работать по собственному сценарию. Клетка «забывает» о своих функциях и начинает бешено размножаться.

Сегодня эпидемиологическими исследованиями установлена связь некоторых форм рака у человека с определенной вирусной инфекцией.

Некоторые предраковые процессы, в частности доброкачественные опухоли, возникают под действием вирусов. Кандилома – остроконечная бородавчатая опухоль, располагающаяся на наружных половых органах или вблизи них, представляет собой несомненное вирусное заболевание. Такие заболевание гортани как папилломы, также возникают под действием вируса. Контагиозный моллюск – это опухоли, иногда одиночные, но чаще множественные, располагающиеся на коже, чаще у детей и учащихся. Это серьезное заболевание требует немедленного лечения, так как при длительном существовании может перейти в рак. Заболевание это, бесспорно, вирусного происхождения.

Эти предраковые заболевания, если их предоставить самим себе, не лечить, могут через некоторый промежуток времени стать почвой для возникновения рака.

Определено несколько вирусов, ассоциируемых с опухолями человека.

Это вирусы гепатита В и С, вирус Эпштейн-Барр, вирус  герпеса и папилломавирус. Вирус иммунодефицита человека инфицирует и убивает Т-лимфоциты, снижая таким образом, активность иммунной системы. ВИЧ не трансформирует клетки, однако его наличие увеличивает риск развития саркомы Капоши, Неходжкинской лимфомы, и, возможно рака у молодых людей.

Люди, носители этих вирусов, имеют в три, десять раз больше шансов заболеть раком, чем все остальные.

Мы надеемся, что после знакомства с этой брошюрой  читатель разделит мнение авторов о том, что присутствие канцерогенов в окружающей среде не свидетельствует о неизбежности возникновения рака. Множество людей живут спокойно, избегая злокачественных опухолей, хотя обитают в том же «море канцерогенов». Несомненно, существует принципиальная возможность предупредить рак. Обнаружить канцерогены — это значит начать борьбу с ними. Канцерогены могут действовать на организм человека в любой период его жизни. Поэтому выявление и устранение возможного воздействия на организм человека различных канцерогенных факторов на протяжении всей его жизни является непременной составляющей профилактики рака.

Бычкова Г.Ю., Трич М.В.

Личная безопасность в современной жизни

XXI век принес людям не только достижения в области технического прогресса, облегчившие жизнь, но и массу проблем, затрудняющих ее, а иногда делающих просто невыносимой. Болезни, изменение климата, нарушение экологического равновесия, войны и т.д. Все это таким или иным образом отражается на нас.

Многие считают, что эти беды обойдут их стороной, никакие глобальные проблемы не коснутся. Но дело в том, что большие катаклизмы порождают малые, которые, возможно заденут вас или ваших близких.

Сегодня бедой нашей страны стал разгул вседозволенности и бесконтрольности, породивший рост преступности. Причем преступления становятся жестокими и изощренными. Самыми распространенными уголовными преступлениями в наше время считаются убийства, наркоторговля, угон автомобилей, рэкет, грабежи и кражи. От них не застрахованы ни простые граждане, ни известные люди.

Как же защититься от всех напастей и крушений, которые могут коснуться нас в повседневной жизни? Вот здесь появляется понятие безопасности, обеспечение которой и позволяет в какой-то мере застраховаться от всевозможных проблем и включает в себя комплекс мер, направленных на сохранение вашей жизни и членов вашей семьи, личного имущества.

Соблюдение элементарных правил личной безопасности помогает человеку, как доказывает жизнь, избежать различных физических и моральных травм.

Данный материал представляет Вашему вниманию аспекты проблемы обеспечения безопасности человека в современном обществе. Однако предугадать все ситуации, которые может при готовить жизнь, вряд ли под силу кому-либо. Поэтому советы, которые представлены далее, не являются панацеей от всех бед. Возможно вы столкнетесь с явлением не затронутыми в нашем разделе. В этом случае, мы надеемся, вы сможете найти правильное решение, используя наши советы как базу. Искушенному читателю что-то может показаться смешным и обыденным, но тем не мнение не стоит перелистывать страницу или бросать чтение на середине журнала, ведь добрый совет сможет однажды спасти вам жизнь.

Энергичный, но добродушный шлепок акушерки по «пятой точке» вводит младенца в мир жизнедеятельности, дает ему возможность набрать в легкие воздуха, как бы командует: «Живи. », «Выживай!». С момента появления на Божий свет человека подстерегают опасности. Возможно, они и одержали бы победу над человеческим родом, но у разумного человека есть основной метод зашиты от козней «беса» опасности – БЕЗОПАСНОСТЬ.

Эта богиня Доброты на протяжении тысячелетий, верно, служит человеку, отражая опасности щитом, на котором алмазом опыта жизнедеятельности выгравирован девиз: «Предупрежден, значит вооружен». С древних времен обеспечение персональной безопасности и сохранение здоровья — один из важнейших практических интересов человечества.

Недаром кардинал и генералиссимус Франции Ришелье оставил будущим поколениям мудрое наставление: «… Безопасность – это категория неизмеримо более высокая, чем величие».

В условиях современного общества вопросы безопасности жизнедеятельности резко обострились и приняли характерные черты проблемы выживания человека, то есть «остаться в живых, уцелеть, уберечься от гибели».

Поэтому, как ради себя, так и ради других, следует знать основы безопасности жизнедеятельности. Это то же самое, что использование ремня безопасности во время управления автомобилем. Это выражение уважения к человеку. Это жизнеутверждающая позиция.

«Зри в корень», – говорил гениальный Козьма Прутков. Давайте вместе «позрим», что такое безопасность, безопасный.

Этимология слова: БЕЗ + ОПАСНЫЙ = БЕЗОПАСНЫЙ.

Опасный – «содержащий в себе возможность бедствия, несчастья», «способный причинить кому-либо зло, вред» и т.п. В памятниках древнерусской письменности XI века встречается в форме «опасъный» – «охранительный, тщательный». Впоследствии слабый «ъ» исчез, звук «с» отвердел. Значение, вероятно, развивалось следующим образом: «заботливый» — «предостерегающий», далее «внушающий опасение, осторожность», «грозящий опасностью» — «способный причинить несчастье». Приставка без (безо, безъ) выражает значение «не имеющий чего-либо». На базе предложного сочетания «без опаса» (опасъ — охрана, защита) образовано прилагательное «безопасный» — «не грозящий опасностью», «защищенный». В словаре русского языка С. Л. Ожегова говорится: «Безопасность – положение, при котором не угрожает опасность кому-нибудь, чему-нибудь».

Безопасность жизнедеятельности — это состояние окружающей среды, при котором с определенной вероятностью исключено причинение вреда существованию человека.

Уже у древних римлян понятие безопасность (лат. seciaitas) олицетворяло общественную и личную безопасность, гарантированную властями. Ее культовое значение отразилось даже в монетных знаках.

Безопасность и жизнедеятельность взаимосвязаны.

Жизнедеятельность – сложный биологический процесс, происходящий в организме человека, позволяющий сохранить здоровье и работоспособность. Необходимым и обязательным условием протекания биологического процесса является деятельность. В широком смысле это слово означает разносторонний процесс создания человеком условий для своего существования и развития. Основными видами деятельности человека являются труд, учение, игра. Другие виды деятельности – общественно-политическая, педагогическая, военная и т.д. возникли благодаря труду, который всегда носил общественный характер.

В процессе разнообразной активной деятельности человек вступает во взаимодействие с окружающей средой. Под этим понятием понимают все то, что нас окружает, что прямо или косвенно воздействует на нашу повседневную жизнь и деятельность.

Окружающая среда оказывает постоянное воздействие на здоровье человека посредством материальных факторов: физических, химических и биологических. Безусловно, что на человека, как социальное существо, непосредственное влияние оказывают и психогенные факторы.

В ходе длительной эволюции человек приспособился к природной окружающей среде» и любые ее изменения неблагоприятно влияют на его здоровье. Организму человека свойственно. безболезненно переносить те или иные воздействия лишь до тех пор, пока они не превышают пределов адаптационных возможностей человека. В противном случае происходит повреждение организма, которое при достижении определенной степени изменений квалифицируется как несчастный случай (травма) или заболевание.

Повреждение организма может, произойти в результате как непосредственных контактных внешних воздействий (механических, электрических, химических и т.п.), так и дистанционных (теплового, светового и пр.). Повреждения могут возникать сразу после воздействия или спустя определенное время после него (например, после радиационного облучения).

Опасные и вредные факторы обычно имеют внешне определенные пространственные области их проявления, так называемые опасные зоны.

Нахождение человека в опасной зоне является одним из условий возникновения повреждения организма. При этом опасный фактор (опасность) должен обладать достаточной энергией, чтобы вызвать повреждение организма.

Но в большинстве случаев люди сами не придают должного значения скрытой опасности и поступают себе во вред. Характерный пример пренебрежительного отношения к опасности — нарушение правил уличного движения. Вряд ли найдется пешеход, не знающий, для чего установлены светофоры. И, тем не менее, многие идут на красный свет. Итог этому — примерно половина дорожных происшествий происходит по вине пешеходов.

Жизнь – дело рискованное. «Для того чтобы жить, надо больше мужества, чем для того, чтобы умереть», – утверждал итальянский драматург Витторио Альфьери. Это действительно так. С опасностями человек столкнулся с момента своего появления на Земле. Вначале это были природные опасности: пониженная или повышенная температура воздуха, атмосферные осадки, солнечная радиация, молнии, встречи с дикими животными, ядовитыми насекомыми и растениями, стихийные явления природы (землетрясения, наводнения, ураганы, лесные пожары и т.д.).

С развитием человеческого общества к природным опасностям непрерывной чередой прибавлялись техногенные опасности, то есть рожденные техникой. Научно-технический прогресс, наряду с благами, принес и неисчислимые бедствия, как человеку, так и окружающей среде.

Техногенные опасности могут проявляться в виде аварий технических систем, пожаров, взрывов и других трудно предсказуемых событий. Попадая в зону действия подобных экстремальных ситуаций, люди рискуют получить травмы различной степени тяжести.

Следует заметить, что человек и сам является часто источником опасности. Своими действиями или бездействием он может создать для себя и окружающих реальную угрозу жизни и здоровью. Опасности, создаваемые человеком, очень разнообразны. Войны, социально-политические конфликты, преступления, проституция, наркомания, СПИД, голод, нищета, бескультурье – эти и другие пороки человеческого общества – социальные опасности.

Таким образом, опасности окружающего мира условно разделены на три четко выделенные группы: природные, техногенные и социальные.

Ученые пришли к выводу, что какой бы деятельностью ни занимался человек, где бы он ни находился, всегда рядом с ним существуют скрытые силы, представляющие для него угрозу. Это – потенциальные, то есть возможные опасности (потенциальный в переводе с латинского означает «скрытая сила»).

Постоянное наличие вокруг нас потенциальных опасностей вовсе не значит, что несчастье обязательно произойдет. Для этого необходимы определенные условия. Эти условия называют причинами.

Причиной несчастного случая очень часто служит наша собственная беспечность или неосторожность окружающих. Для сохранения своего здоровья и жизни необходимо хорошо знать и своевременно устранять причины, при которых происходит превращение потенциальных опасностей в действительные.

Уберечься от несчастья удается не всегда, поскольку некоторые опасности не зависят от наших действий, проявляются внезапно, не оставляя времени на размышление, на спасение. Например, взрыв, землетрясение, ураган.

В книге «Дианетика» (Современная наука душевного здоровья) Рон Хаббард пишет: «Существует пять разновидностей реакций человека на источник опасности. Пять направлений он может выбрать для решения любой проблемы. Действия его также можно оценить пятью разными способами. Сравнение с черной пантерой является здесь удачным.

Давайте предположим, что черная пантера в плохом настроении сидит в доме человека по имени Гарик. Гарику надо идти спать на второй этаж. Но на ступеньках – черная пантера. Проблема заключается в том, как подняться по лестнице. Существует всего пять действий, которые Гарик может предпринять:

  1. может атаковать пантеру;
  2. может убежать из дома и от пантеры;
  3. может использовать другую лестницу и избежать встречи с черной пантерой;
  4. может игнорировать животное (представить, что ее нет и попытаться пройти мимо нее) и
  5. может сдаться пантере.

Вот пять механизмов:

  • атаковать;
  • отступить;
  • избежать;
  • проигнорировать;
  • сдаться.

Любые действия подпадают под эти категории. И все они отмечаются в жизни. Все реакции можно разрешить «одним из указанных пяти способов». До тех пор, пока человек атакует действительно существующую угрозу, он находится в неплохой форме, он «нормальный»!

ПРЕОДОЛЕНИЕ ЗОНЫ РИСКА И СТРАХА

С первых минут появления на свет и до дней последних человек постоянно пребывает в «зоне риска». Какие только напасти ни подкарауливают его на жизненном пути. Такой авторитет в области безопасности, как, например, английская фирма «Artur D. Littre», занимающаяся уже более 100 лет вопросами безопасности, пришла к выводу, что опасность может быть оценена количественно, например, величиной риска. Под риском как количественной мерой опасности обычно подразумевают возможность (либо вероятность) возникновения нежелательного события за определённый отрезок времени.

В таблице приведена вероятность риска стать жертвой некоторых видов опасностей в течение года.

Вид опасности Вероятность случаев в году

Общий риск 1 из 700

Автомобильные катастрофы 1 из 4,000

Преступления 1 из 4,000

Отравление 1 из 5,000

Умышленное убийство 1 из 7,000

Утопление 1 из 10,000

Падение 1 из 25,000

Пожар и ожог 1 из 28,000

Авиакатастрофа 1 из 50,000

Электрический ток 1 из 65,000

Железная дорога 1 из 150,000

Промышленная авария, катастрофа 1 из 170,000

Стихийное бедствие 1 из 1,600,000

Авария на ядерном реакторе 1 из 300,000,000

Чтобы противостоять эпидемии насилия, опасности и страха, необходимо знать два ограничивающих момента:

  • до какого предела дойти, где грань между страхом губительным и страхом, данным человеку во спасение;
  • необходимо твердое знание заповедей безопасного поведения, ибо оно переходит в новое качество – имидж силы, уверенности, безопасности.

Пословица гласит: «Не тот пропал, кто в беду попал, а тот пропал, кто духом упал». Присутствие духа значительно увеличивает шансы на спасение человека в любой ситуации.

ПРИСУТСТВИЕ ДУХА

Природное это качество или его можно воспитать? Вот несколько примеров.

Настоящим кошмаром во время боевых действий на Тихом океане для американских летчиков и моряков стали акулы. Пережить воздушный бой или торпедную атаку было, по словам ветеранов, гораздо легче, чем качаться в шлюпке или на плотике под палящим тропическим солнцем и гадать, кто появится раньше – спасательное судно или черный плавник. Педантичные янки собрали громадный объем данных по случаям нападения акул на одиночных людей и группы моряков, уцелевших после потопления их судов, потратили значительные средства на поиск всевозможных средств борьбы с морскими разбойницами. Испытывались химические вещества предположительно годные для отпугивания акул, различные виды оружия, но самое главное — вырабатывались рекомендации по поведению людей, подвергающихся опасности. После того как выяснилась практически полная неэффективность всех химикалий, а также способность, например, большой белой акулы без видимого неудовольствия переносить попадания в голову пуль полной обоймы армейского кольта калибра 11.43, основное внимание сосредоточили на выяснении ключевого вопроса: что же привлекает акулу к потенциальной жертве?

Ученые пришли к парадоксальному выводу: основной приманкой для вечно голодной хищницы является не запах крови и тем более не внешний вид непривычных для океанской пустыни предметов — спасательных плотиков или болтающихся в надувных жилетах двуногих. Оставалось предположить, что существует некая «эманация страха», выделяемая людьми. Физический носитель этой эманации – гипотетическое вещество, которое вырабатывает организм запаниковавшего человека, так и не был установлен, но справедливость заключения американцев позже подтверждалась и аквалангистами команды Кусто, достаточно бесцеремонно обращавшимися с «белыми убийцами», и работами специалистов, изучавших многовековой опыт традиционных культур ныряльщиков за жемчугом.

Бытующие сейчас представления об энерго-информационном обмене позволяют связать этот пример со случаем, вошедшим в число легенд о мастерах японских будо. Холодной осенней ночью хромоногий воин пытался одолеть один из поросших густым лесом перевалов горной области Кай – домена князя Такэда. Это был будущий главный советник князя и его лучший полководец Ямамото Канноцукэ. В чащобе самурая ожидала встреча со стаей голодных волков. Первым побуждением мастера клинка было намерение перерубить подбиравшихся поближе серых хищников. Однако воспитанное с детских лет глубокое уважение к мечу – святыне для средневекового члена японской воинской касты – заставило Канноцукэ выпустить рукоять. Оскорбить клинок кровью животного самурай не захотел, однако выбираться из смертельно опасного положения было необходимо.

На помощь воину пришло искусство управления внутренней энергией Киай, секретная техника, культивируемая в японских школах традиционного будо. Зажав большие пальцы рук в ладони методом «крепкого сжатия», Канноцукэ расправил плечи, распрямился и захромал навстречу волкам. Завороженные образом проявленной мощи, изливаемым вовне потоком энергии, звери присели на хвосты и не осмелились атаковать необычного человека.

Как и любое искусство, имеющее целью раскрыть внутренний потенциал человека, Киай-до опирается на несколько простых аксиом. Человек обладает неким количеством вселенской энергии ки (японское прочтение китайского термина «ци»), стоит как полноправный участник в цепи энергообмена Небо-Человек-Земля. Каждое физическое действие человека, каждое душевное движение или мысль пронизаны ки. Концентрируя и распределяя ки, осознанно используя его в любом виде деятельности, человек способен существенно улучшить достигаемые результаты. Естественно, что самым важным для самураев было боевое применение ки – и как средства поражения, и как средства реанимации раненых и контуженных. Стоит спутать или прервать поток своего ки при выполнении удара или блока, инициатива перейдет к противнику. Стоит вложить в пущенную стрелу силу всей полноты своего бытия – она пронижет и двойной доспех, и каменную скалу.

Любого самурая готовили к управлению своим и чужим ки. Строго говоря, название искусства Киай-до значит «Путь единения ки», возможно – своего ки и энергии противника. Разумеется, такое объединение в японском смысле слова и означает контроль, управление, владение.

Считалось, что мастера Киай-до способны пересылать свое ки без помощи физического тела, и рассказы о подвигах прославленных воинов это подтверждают: убить врага насыщенным ки, особо модулированным криком, или вернуть к жизни впавшего в кому соратника было для них достаточно обычным делом. Развитое ки было залогом неуязвимости в бою, выносливости в походе, стойкости организма во время эпидемий.

Похожие школы существовали и существуют не только в Японии. И единственным, пожалуй, отличием Киай-до и схожего по идеологии, но гораздо более популярного современного воинского искусства Айки-до от других эзотерических систем Востока и Запада состоит в том, что японцы говорят не о накоплении внутренней энергии, а о постоянном изливании своего ки вовне.

Современному человеку стоит обратить внимание на следующие аксиомы Киай-до: страх спутывает ваше ки, а проникновение внешнего потока подчиняет вас чужой воле. Используя этот традиционный восточный понятийный аппарат, легко объяснить, что же происходит с человеком, попавшим в экстремальную ситуацию.

Онемение, пересохшее горло, «ватные» руки и ноги, вросшие в землю, пустота в голове, состояние паники, охватившее всё существо находящегося в опасности человека, – типичные симптомы «спутанного» ки. Таким образом, состояние духа напрямую влияет на способность адекватно реагировать на угрозу – отбиваться, бежать или хотя бы по делу ответить подошедшему к вам в темном переулке гражданину.

Второй аспект проблемы – влияние присутствия духа на излучение вовне своего или втягивание в себя внешнего потока. Утратив самообладание, человек неизбежно подчиняется чужой воле, открывается внешнему ки. В образовавшуюся потенциальную яму, пустоту рано или поздно внедряется чужая сила.

Именно эту пустоту безошибочно чувствуют хищники — волки и акулы, а также хищники мира людей – преступники. Состояние пустоты, дефицит жизненной силы и воли, по которому бандиты выделяют жертву среди уличной толпы, на языке современных специалистов по выживанию в условиях каменных джунглей называется виктимностью.

Виктимология – это учение о поведении жертвы, которое объясняет, чем руководствуется уличный грабитель или насильник во время выбора жертвы.

Новый термин «виктимология» представляет собой сложное словообразование от латинского «виктима», что означает «жертва» и греческого «логос» – знание, наука.

Выдающийся американский специалист в данной области профессор Бетти Грейсон путем серии исследований показала, что преступнику требуется в среднем семь секунд для визуальной оценки потенциального объекта для нападения – его физической подготовки, темперамента и тому подобного. Точно, хотя и бессознательно, преступник отмечает все: неуверенность взгляда, вялую осанку, несмелость движений, психическую подавленность, физические недостатки, утомление – словом все, что сыграет ему на руку.

Чтобы выделить и классифицировать основные личностные особенности потенциальной жертвы, Грейсон засняла на видеопленку пешеходов, принадлежащих к разным возрастным и социальным группам. Запись была продемонстрирована заключенным, отбывающим срок в различных тюрьмах США. Предположения исследователя подтвердились: подавляющее большинство осужденных, которые были опрошены по отдельности, выбрали из массовки одних и тех же людей, которые, по их мнению, могли бы стать легкой добычей.

В результате математического анализа выяснилось, что потенциальную жертву преступники часто выделяют по некоторым отличительным особенностям, движений. Это может быть их общая несогласованность, неуклюжесть походки – слишком размашистая или семенящая, которая привлекает внимание на фоне единого людского потока.

А доктор Джоуэл Кирх, спортивный психолог и основатель Американского спортивного института, вместе со своим сотрудником Джорджем Леонардо подвели итог этой работы, определив две обобщенные категории людей: так называемую «группу риска» и тех, кому практически не грозит опасность стать объектом нападения. Первых условно можно назвать хлюпиками: они плохо физически организованы, расслаблены и несобранны психически. Вторые уверены в себе, как говорится, «ладно скроены, крепко сшиты», они смотрят и ступают уверенно.

Человеку, который чувствует себя относящимся к группе риска, для начала следует изучить себя: походку, жесты, мимику и заняться их коррекцией. Практически каждый человек в той или иной степени наделен артистическими способностями. Внушить себе уверенный стиль поведения и следовать ему среди уличной толпы может любой.

Уверенно поднятая голова» прямой спокойный взгляд позволят создать вам некий защитный психологический щит. Этим вы исполните наставление мудрого Соломона: «Не соревнуй человеку, поступающему насильственно, и не избирай ни одного из его путей».

Быть и казаться — совсем не одно и то же. Можно выглядеть донельзя «крутым», завести соответствующий «прикид», выражение лица, цветные наколки и машину «для мужчин, не привыкших чувствовать себя вторыми», но любая собака, тем более профессиональные «душеведы» – преступники — моментально поймут, что, кроме «понта», у этого человека ничего нет. Бандитов не зря называют волками – межличностные отношения в их среде очень похожи на динамичный, постоянно возобновляемый баланс сил в стае серых хищников. Ситуация, в которой одно слово или поступок могут кардинально изменить ранг человека в сложной, но понятной для всех членов сообщества иерархии, заставляет с особым вниманием относиться не только к собственным действиям, но и к малейшим оттенкам душевных движений других. В результате даже не самые выдающиеся люди этой субкультуры моментально различают фальшь, двоемыслие.

Внутренняя сила и органично связанное с ней ощущение неуязвимости, безопасности есть то, что имитировать невозможно. Поэтому человеку, не желающему попасть из трудного положения в труднейшее, следует прежде всего четко представить — до какого предела он сможет дойти, отстаивая принятый образ.

Понять, чем вы на самом деле располагаете, – значит сделать первый шаг к новой силе и новым возможностям. Аура безопасности станет реальной защитой.


Типовой перечень и критерии опасных метеорологических явлений

Наименование ОЯ

Характеристики и критерии или определение ОЯ

А. 1 Очень сильный

ветер

Ветер при достижении скорости при порывах не менее 25 м/с, или средней скорости не менее 20 м/с; на побережьях морей и в горных районах 35 м/с или средней скорости не менее 30 м/с

А.2 Ураганный ветер (ураган)

Ветер при достижении скорости 33 м/с и более

А.3 Шквал

Резкое кратковременное (в течение нескольких минут, но не менее 1 мин) усиление ветра до 25 м/с и более

А.4 Смерч

Сильный маломасштабный вихрь в виде столба или воронки, направленный от облака к подстилающей поверхности

А.5 Сильный ливень

Сильный ливневый дождь с количеством выпавших осадков не менее 30 мм за период не более 1 ч

А. 6 Очень сильный дождь (очень сильный дождь со снегом, очень сильный мокрый снег,

очень сильный снег с дождем)

Выпавший дождь, ливневый дождь, дождь со снегом, мокрый снег с количеством не менее 50 мм, в ливнеопасных (селеопасных) горных районах – не менее 30 мм за период времени не более 12 ч

А.7 Очень сильный снег

Выпавший снег, ливневый снег с количеством не менее 20 мм за период времени не более 12 ч

А.8 Продолжительный

сильный дождь

Дождь с короткими перерывами (не более 1 ч) с количеством осадков не менее 100 мм (в ливнеопасных районах с количеством осадков не менее 60 мм) за период времени более 12 ч, но менее 48 ч, или 120 мм за период времени более 2 сут

А. 9 Крупный град

Град диаметром 20 мм и более

А.10 Сильная метель

Перенос снега с подстилающей поверхности (часто сопровождаемый выпадением снега из облаков) сильным (со средней скоростью не менее 15 м/с) ветром и с метеорологической дальностью видимости не более 500 м продолжительностью не менее 12 ч

А.11 Сильная пыльная

(песчаная) буря

Перенос пыли (песка) сильным (со средней скоростью не менее 15 м/с) ветром и с метеорологической дальностью видимости не более 500 м продолжительностью не менее 12 ч

А.12 Сильный туман (сильная мгла)

Сильное помутнение воздуха за счет скопления мельчайших частиц воды (пыли, продуктов горения), при котором значение метеорологической дальности видимости не более 50 м продолжительностью не менее 12 ч

А. 13 Сильное гололедно — изморозевое отложение

Диаметр отложения на проводах:

гололеда – диаметром не менее 20 мм;

сложного отложения или мокрого (замерзающего) снега – диаметром не менее 35 мм;

изморози – диаметр отложения не менее 50 мм

А.14 Сильный мороз

В период с ноября по март значение минимальной температуры воздуха достигает установленного для данной территории опасного значения или ниже его

А.15 Аномально-холодная погода

В период с октября по март в течение 5 дней и более значение среднесуточной температуры воздуха ниже климатической нормы на 7 °С и более

А.16 Сильная жара

В период с мая по август значение максимальной температуры воздуха достигает установленного для данной территории или выше его.

А.17 Заморозки

Понижение температуры воздуха и/или поверхности почвы (травостоя) до значений ниже 0°С на фоне положительных средних суточных температур воздуха в периоды активной вегетации сельхозкультур или уборки урожая, приводящее к их повреждению, а также к частичной или полной гибели урожая сельхозкультур

А.18 Аномально- жаркая погода

В период с апреля по сентябрь в течение 5 дней и более значение среднесуточной температуры воздуха выше климатической нормы на 7 °С и более

А.19 Чрезвычайная пожарная опасность

Показатель пожарной опасности относится к 5-му классу (10 000 °С по формуле Нестерова)

Варианты Комплексная работа ФГОС ООО, 8 класс

%PDF-1. 7 % 1 0 obj > endobj 2 0 obj /CreationDate (D:20171129124416+03’00’) /Creator /Keywords /ModDate (D:20171129124417+03’00’) /Producer (PDFCreator 3.0.2.8660; modified using iTextSharp 5.2.1 \(c\) 1T3XT BVBA) /Subject /Title >> endobj 3 0 obj > stream PDFCreator 3.0.2.8660; modified using iTextSharp 5.2.1 (c) 1T3XT BVBA2017-11-29T12:44:17+03:002017-11-29T12:44:16+03:00PDFCreator 3.0.2.8660

  • Варианты Комплексная работа ФГОС ООО, 8 класс
  • г.Сочи
  • endstream endobj 4 0 obj > /Rotate 90 /Type /Page >> endobj 5 0 obj > endobj 6 0 obj > stream x}K%q&D6ndH6y=Q;Sf̢5c/3??n»u=:TeEF?LWo&o?gǛ=|5ބd7=D]irNwx㦫sZm}rU+mo߾tu֦gpw. (.PbVԤkT_U\ü0M=tQΨ.ۏ.w\z kw4u?oSJßWl /`}/C5%h-]S~.w’

    x uVXHAS6_F5)3#,F{bXif[g`N%|ڱ%(?XD j(/d ƮKV[email protected])E59QL\BX_~eO_2&?olޖY

    Факторы риска для здоровья. Правила здорового образа жизни.

    14.03.2016

    Состояние здоровья населения является одним из основных критериев благополучия общества. 

    Здоровье – это состояние физического, психического и социального благополучия человека, при котором отсутствуют заболевания, а также расстройства функций органов и систем организма.

    Развитие и исход болезней зависят не только от внешних причин, но и от образа жизни самого человека. В формировании здорового образа жизни большую роль играет выявление факторов риска.

    Факторы риска – это обстоятельства (внешние или внутренние), отрицательно влияющие на здоровье человека и создающие благоприятную среду для возникновения и развития заболеваний.

    Среди ведущих факторов, негативно влияющих на здоровье, следует отметить:

    1. Курение. 

    Курение является основной причиной возникновения ряда заболеваний: ишемической болезни сердца, злокачественных новообразований трахеи, бронхов, легких, губ, пищевода, глотки, гортани, развивается хроническая обструктивная болезнь легких.

    Содержащийся в сигарете никотин, с уверенностью можно отнести к наркотическим веществам, только зависимость к нему развивается гораздо медленнее, чем к традиционным наркотикам.

    Курение приводит к преждевременной смертности. Среди курящих уровень смертности выше, чем среди некурящих. 

    2. Злоупотребление алкоголем. 

    Нет ни одного органа в организме человека, на котором бы не сказалось губительное действие алкоголя. Запомните, безвредных спиртных напитков не бывает!

    Частое употребление алкоголя может стать причиной серьезных проблем со здоровьем. Исследователи доказали связь употребления алкоголя с возникновением более шестидесяти видов болезней, в том числе: заболеваний центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, онкологических заболевании. Алкоголь влияет на все процессы в организме. 

    Уровень смертности систематически пьющих в 2-3 раза выше, чем непьющих. В структуре смертности ведущее место занимают травмы, отравления, заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические заболевания.

    Употребление энергетических напитков приводит к нарушениям в работе центральной нервной системы, повышению артериального давления, депрессии, в тяжелых случаях к смерти.

    3. Переедание.

    Переедание означает потребление такого количества пищи, энергетическая ценность которого больше расходуемой нами энергии, что приводит неминуемо к увеличению веса. Лишний вес — это база для возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, сахарного диабета, заболеваний опорно-двигательного аппарата, периферической нервной системы, ряда онкологических заболеваний. Ожирение неблагоприятно влияет на потомство. 

    4. Гиподинамия. 

    Гиподинамия – низкая физическая активность. Многочисленными клиническими и экспериментальными исследованиями установлено, что при гиподинамии сокращается объем мышечной массы (атрофия мышц, в том числе и сердечной), снижается тонус мышц, их работоспособность; уменьшается масса и плотность костей, повышается выделение минеральных веществ из них в кровь, поэтому кости становятся более хрупкими, появляется наклонность к образованию камней в почках; снижается эластичность сухожилий и связок, уменьшается объем движений в суставах, ухудшается координация движений.

    При гиподинамии нарушаются все виды обмена веществ в организме, в том числе и жировой, что способствует развитию избыточного веса и ожирения; растет уровень холестерина и липопротеидов в крови, быстрее развивается атеросклероз; повышается артериальное давление, что способствует развитию гипертонической болезни; ухудшается работа дыхательной системы, нарушается пищеварение, снижается иммунитет.

    Выключается конечное звено стрессовой реакции — движение, поэтому в организме накапливаются гормоны стресса и нарастает состояние психического напряжения, что ведет к развитию так называемых болезней цивилизации (ишемическая болезнь сердца, язвенная болезнь желудка, диабет, неврозы, психические расстройства и др. ).

    5. Стрессы. 

    Стресс – это реагирование организма на любое воздействие, которое нарушает равновесие или стабильное состояние здоровья. Такое воздействие может быть как эмоциональным, так и физическим. На стресс реагируют все системы организма человека: нервная, пищеварительная, опорно-двигательная, сердечно-сосудистая, эндокринная, репродуктивная и другие.

    Стрессовая ситуация приводит к раздражительности, агрессивности, депрессии, неврозам, бессоннице.

    Основные правила здорового образа жизни.

    1. Занятие физической культурой и спортом.

    Спорт — это наше долголетие. Зарядка – самый простой и доступный всем вид спорта. Движение для человека – жизнь. Необходимо тренироваться в любом возрасте, есть разнообразные виды физических упражнений. 

    2. Правильное питание.

    В рацион питания следует включать как можно больше фруктов, овощей и продуктов, в состав которых входят полезные вещества (витамины, минералы). Откажитесь от фастфуда, газировки, полуфабрикатов, чипсов, сухариков и прочего.

    3. Нет вредным привычкам. 

    Вредные привычки – главные враги нашего организма. Здоровый образ жизни не совместим с наркоманией, табакокурением, чрезмерным употреблением спиртных напитков.

    4. Режим дня.

    Наряду с плодотворной работой следует разумно отдыхать и восстанавливать свои силы. Надо стараться не переутомляться ни физически, ни умственно. Необходимо ложиться спать не позже 23 часов, на сон надо отводить не менее 7-8 часов. Постоянное недосыпание отрицательно может сказаться на здоровье.

    5. Позитивное настроение.

    Наиважнейшее правило здорового образа жизни – это светлое и позитивное настроение! Радуйтесь хорошим моментам, достижениям и не заостряйте внимание на оплошности и неудачи. Не стоит тревожиться по пустякам!

    6. Свежий воздух.

    Проветривайте свой дом, квартиру или офис ежедневно, выезжайте на свежий воздух. Для нормального физического состояния обязательно глубокое и правильное дыхание.

    7. Закаливание.

    Закаливание – это система профилактических мероприятий, направленных на сопротивляемость организма неблагоприятным факторам окружающей среды. Оздоровительное закаливание помогает организму повысить адаптацию к условиям внешней среды, повышает выносливость организма, укрепляет нервную систему, повышает иммунитет и сопротивляемость болезням. Закаливание считают одним из лучших способов сохранить здоровье.

    8. Соблюдение личной гигиеной.

    Личная гигиена — совокупность гигиенических правил, выполнение которых способствует сохранению и укреплению здоровья человека. К личной гигиене в узком понимании относятся гигиенические требования к содержанию в чистоте тела, белья, одежды, жилища, а также соблюдение чистоты при приготовлении пищи. Первоочередным является соблюдение чистоты тела, в противном случае нарушаются ее защитные свойства и соотношение микроорганизмов, постоянно населяющих покровы тела, создаются благоприятные условия для размножения гноеродных микробов, паразитических грибков и других вредных микроорганизмов.  

    9. Профилактическая активность.

    Раннее обращение за медицинской помощью позволяет своевременно выявить хронические неинфекционные заболеваний, а также факторы риска их развития.

    Регулярная диспансеризация и профилактические медицинские осмотры являются важнейшими массовыми и высокоэффективными медицинскими технологиями сбережения здоровья и снижения преждевременной смертности населения.

    Будьте здоровы!


    Глава 2 ~ Наука как способ понимания мира природы – наука об окружающей среде

    После завершения этой главы вы сможете

    1. Описать природу науки и ее полезность в объяснении мира природы.
    2. Различать факты, гипотезы и теории.
    3. Опишите методологию науки, в том числе важность тестов, предназначенных для опровержения гипотез.
    4. Обсудите важность неопределенности во многих научных предсказаниях и ее значение для споров об окружающей среде.

    Науку можно определить как систематическое изучение структуры и функционирования природного мира, включая его физические и биологические свойства. Наука также представляет собой быстро расширяющуюся совокупность знаний, конечной целью которой является открытие простейших общих принципов, способных объяснить огромную сложность природы. Эти принципы можно использовать для получения информации о мире природы и прогнозирования будущих изменений.

    Наука — это относительно новый способ изучения природных явлений, который в значительной степени заменил влияние менее объективных методов и мировоззрений.Основными альтернативами науке являются системы верований, которые имеют влияние во всех культурах, включая те, которые основаны на религии, морали и эстетике. Эти системы убеждений в первую очередь направлены на цели, отличные от науки, такие как поиск смысла, выходящего за рамки простого существования, изучение того, как люди должны себя вести, и понимание ценности художественного выражения.

    Современная наука развилась из способа обучения, называемого натурфилософией, который был разработан классическими греками и был связан с рациональным исследованием существования, знания и явлений. Однако по сравнению с современной наукой исследования в области натурфилософии использовали несложные технологии и методы и не были особенно количественными, а иногда включали только применение логики.

    Современная наука началась с систематических исследований известных ученых 16-17 веков, таких как:

    • Николай Коперник (1473-1543), польский астроном, автор современной теории Солнечной системы
    • Уильям Гилберт (1544-1603), англичанин, работавший над магнетизмом
    • Галилео Галилей (1564-1642), итальянец, проводивший исследования по физике движущихся объектов, а также астрономии
    • Уильям Гарвей (1578-1657): англичанин, описавший кровообращение
    • Исаак Ньютон (1642–1727): англичанин, внесший важный вклад в понимание гравитации и природы света, сформулировавший законы движения и разработавший математику исчисления

    Английский философ Фрэнсис Бэкон (1561-1626) также оказал большое влияние на развитие современной науки. Бэкон не был настоящим практиком науки, но был убежденным сторонником ее новых методологий. Он способствовал применению индуктивной логики, в которой выводы вырабатываются на основе накапливающихся данных опыта и результатов экспериментов. Индуктивная логика может привести к унифицированным объяснениям, основанным на больших объемах данных и наблюдениях за явлениями. Рассмотрим следующую иллюстрацию индуктивной логики, примененную к теме окружающей среды:

    • Наблюдение 1: Морские млекопитающие у атлантического побережья Канады имеют большие остатки ДДТ и других хлорированных углеводородов в жире и других тканях тела.
    • Наблюдение 2: Морские млекопитающие у берегов Британской Колумбии тоже.
    • Наблюдение 3: Как и в Северном Ледовитом океане, хотя и в более низких концентрациях.

    Индуктивный вывод:  Имеется широко распространенное загрязнение морских млекопитающих хлорированными углеводородами. Дальнейшие исследования могут продемонстрировать, что загрязнение является глобальным явлением. Это говорит о потенциально важной экологической проблеме.

    Напротив, дедуктивная логика включает в себя одно или несколько исходных предположений, а затем делает логические выводы из этих предпосылок.Следовательно, истинность дедуктивного вывода зависит от истинности исходных предположений. Если эти предположения основаны на ложной информации или на неверной вере в сверхъестественное, то любые сделанные выводы, скорее всего, будут ошибочными. Рассмотрим следующую иллюстрацию дедуктивной логики:

    .
    • Предположение 1: ТХДД, чрезвычайно токсичный химикат из семейства диоксинов, ядовит даже в самых малых концентрациях в пище и воде — даже одна молекула может вызвать отравление.
    • Предположение 2: Воздействие всего, что ядовито даже в самых малых концентрациях, небезопасно.
    • Допущение 3: недопустимо небезопасное воздействие.

    Дедуктивный вывод 1:  ТХДД небезопасен.
    Дедуктивный вывод 2:  Выбросы ТХДД не допускаются.

    Два вывода согласуются с первоначальными предположениями. Однако среди высококвалифицированных ученых существуют разногласия по поводу этих предположений.Многие токсикологи считают, что воздействие ТХДД (и любых других потенциально токсичных химических веществ) должно превышать порог биологической толерантности, прежде чем произойдет отравление (см. главу 15). Напротив, другие ученые считают, что даже минимальное воздействие ТХДД несет в себе некоторую степень токсического риска. Таким образом, сила дедуктивной логики зависит от принятия и истинности исходных предположений, из которых вытекают ее выводы.

    В целом индуктивная логика играет в современной науке гораздо более сильную роль, чем дедуктивная логика.Однако в обоих случаях полезность любых выводов сильно зависит от точности любых наблюдений и других данных, на которых они основаны. Плохие данные могут привести к неточному выводу посредством применения индуктивной логики, как и неуместные предположения в дедуктивной логике.

    Широкие цели науки заключаются в том, чтобы понять природные явления и объяснить, как они могут меняться с течением времени. Для достижения этих целей ученые проводят исследования, основанные на информации, выводах и выводах, полученных посредством систематического применения логики, обычно индуктивного типа.Таким образом, ученые внимательно наблюдают за природными явлениями и проводят эксперименты.

    Высшая цель научного исследования состоит в том, чтобы сформулировать законы, описывающие работу Вселенной в общих чертах. (Например, см. главу 4 для описания законов термодинамики, которые имеют дело с преобразованиями энергии между ее различными состояниями.) Универсальные законы, наряду с теориями и гипотезами (см. ниже), используются для понимания и объяснения природных явлений. . Однако многие природные явления чрезвычайно сложны и никогда не могут быть полностью поняты с точки зрения физических законов.Это особенно верно в отношении способов организации и функционирования организмов и экосистем.

    Научные исследования могут быть чистыми или прикладными. Чистая наука движима интеллектуальным любопытством — это неограниченный поиск знаний и понимания, без учета их полезности для человеческого благосостояния. Прикладная наука более целенаправленна и имеет дело с практическими трудностями и проблемами того или иного рода. Прикладная наука может исследовать, как улучшить технологию, или улучшить управление природными ресурсами, или уменьшить загрязнение или другой ущерб окружающей среде, связанный с деятельностью человека.

    Факт — это событие или вещь, о которой точно известно, что она произошла, существует и является правдой. Факты основаны на опыте и научных доказательствах. Напротив, гипотеза — это предлагаемое объяснение возникновения явления. Ученые формулируют гипотезы в виде утверждений, а затем проверяют их с помощью экспериментов и других форм исследований. Гипотезы разрабатываются с использованием логики, вывода и математических аргументов для объяснения наблюдаемых явлений. Однако всегда должна быть возможность опровергнуть научную гипотезу.Таким образом, гипотезу о том, что «кошки настолько умны, что мешают людям обнаружить это», нельзя логически опровергнуть, и поэтому она не является научной гипотезой.

    Теория — это более широкая концепция, относящаяся к набору объяснений, правил и законов. Они подтверждаются большим количеством наблюдательных и экспериментальных данных, и все они приводят к надежным выводам. Ниже приведены некоторые из самых известных теорий в науке:

    • теория гравитации, впервые предложенная Исааком Ньютоном (1642-1727)
    • теория эволюции путем естественного отбора, опубликованная одновременно в 1858 году двумя английскими натуралистами, Чарльзом Дарвином (1809-1882) и Альфредом Расселом Уоллесом (1823-1913)
    • теория относительности, определенная немецко-швейцарским физиком Альбертом Эйнштейном (1879-1955)

    Известные теории, подобные этой, подкреплены большим количеством доказательств, и они, вероятно, будут существовать еще долгое время. Однако мы не можем сказать, что эти (или какие-либо другие) теории с уверенностью известны — некоторые будущие эксперименты могут опровергнуть даже эти известные теории.

    Научный метод начинается с определения вопроса, касающегося структуры или функции мира природы, который обычно разрабатывается с использованием индуктивной логики (рис. 2.1). Вопрос трактуется с точки зрения существующей теории, формулируются конкретные гипотезы, объясняющие характер и причины природного явления.Исследования могут включать наблюдения, сделанные в природе, или тщательно контролируемые эксперименты, и результаты обычно дают ученым основания отвергать гипотезы, а не принимать их. Большинство гипотез отвергаются, потому что их предсказания не подтверждаются в ходе исследований. Любые жизнеспособные гипотезы дополнительно проверяются с помощью дополнительных исследований, опять же в основном с использованием экспериментов, направленных на опровержение их предсказаний. Как только в поддержку гипотезы накапливается большое количество доказательств, их можно использовать для подтверждения исходной теории.

    Рисунок 2.1. Схематическое изображение научного метода. Научный метод начинается с вопроса, связывает этот вопрос с теорией, формулирует гипотезу, а затем строго проверяет эту гипотезу. Источник: изменено из Raven and Johnson (1992).

    Научный метод заключается только в исследовании вопросов, которые можно критически исследовать посредством наблюдения и эксперимента. Следовательно, наука не может решить ценностные вопросы, такие как смысл жизни, добро и зло, существование и качества Бога или любого другого сверхъестественного существа или силы.

    Эксперимент – это испытание или исследование, предназначенное для предоставления доказательств в поддержку или, предпочтительно, против гипотезы. Естественный эксперимент проводится путем наблюдения реальных изменений явлений в природе, а затем разработки объяснений путем анализа возможных причинных механизмов. Манипулятивный эксперимент включает преднамеренное изменение факторов, которые, как предполагается, влияют на явления. Манипуляции тщательно планируются и контролируются, чтобы определить, произойдут ли предсказанные реакции, тем самым раскрывая причинно-следственные связи.

    Безусловно, самые полезные рабочие гипотезы в научных исследованиях предназначены скорее для опровержения, чем для поддержки. Нулевая гипотеза — это конкретное проверяемое исследование, которое отрицает что-либо, подразумеваемое основной изучаемой гипотезой. Если нулевые гипотезы не будут исключены на основании противоположных свидетельств, мы не можем быть уверены в основной гипотезе.

    Это важный аспект научных исследований. Например, конкретная гипотеза может быть подтверждена многими подтверждающими экспериментами или наблюдениями.Однако это не служит «доказательству» гипотезы, а лишь поддерживает ее условное принятие. Как только четко сформулированная гипотеза опровергается надлежащим образом спланированным и хорошо проведенным экспериментом, она опровергается навсегда. Вот почему эксперименты, направленные на опровержение гипотез, являются ключевым аспектом научного метода.

    Революционные достижения в понимании могут произойти, когда важная гипотеза или теория отвергнута в результате научных открытий.Например, после того, как выяснилось, что Земля не плоская, появилась возможность уверенно уплыть за пределы видимого горизонта, не опасаясь упасть за край мира. Другой пример связан с открытием Коперником того, что планеты нашей Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, и связанной с этим концепцией о том, что Солнце является обычной звездой среди многих, — эти революционные идеи заменили господствовавшую ранее идею о том, что планеты, Солнце и звезды — все вращался вокруг Земли.

    Томас Кун (1922–1995) был философом науки, который подчеркивал важную роль «научных революций» в достижении больших успехов в нашем понимании мира природы.По сути, Кун (1996) сказал, что научная революция происходит, когда устоявшаяся теория тщательно проверяется, а затем рушится под нарастающим весом новых фактов и наблюдений, которые невозможно объяснить. Это делает первоначальную теорию устаревшей и заменяется новой, более информированной парадигмой (то есть набором предположений, концепций, практик и ценностей, которые составляют способ видения реальности и разделяются интеллектуальным сообществом).

    Переменная — это фактор, который, как считается, влияет на природное явление.Например, ученый может выдвинуть гипотезу о том, что урожайность пшеницы потенциально ограничена такими переменными, как доступность воды или питательных веществ, таких как азот и фосфор. Некоторые из самых мощных научных экспериментов включают в себя манипулирование ключевыми (или контролирующими) переменными и сравнение результатов этих воздействий с контролем, которым не манипулировали. В только что описанном примере конкретную переменную, контролирующую продуктивность пшеницы, можно определить путем проведения эксперимента, в котором подопытные популяции снабжаются различными количествами воды, азота и фосфора, по отдельности или в комбинации, а затем сравнивая результаты с другими. -манипулятивное управление.

    Однако в некоторых отношениях предложенное выше объяснение научного метода несколько некритично. Возможно, это предполагает слишком упорядоченное развитие с точки зрения логического, объективного экспериментирования и сравнения альтернативных гипотез. Это, по сути, важные компоненты научного метода. Тем не менее, важно понимать, что идеи и личные предубеждения ученых также играют важную роль в ведении и прогрессе науки. В большинстве случаев ученые разрабатывают исследования, которые, по их мнению, будут «работать», давать полезные результаты и способствовать упорядоченному развитию знаний в своей области.Карл Поппер (1902–1994), европейский философ, отмечал, что ученые склонны использовать свое «образное предубеждение» о том, как работает мир природы, для разработки экспериментов, основанных на их информированных выводах. Это означает, что эффективные ученые должны быть не просто хорошо осведомлены и иметь технические навыки — они также должны быть способны к определенной степени проницательного творчества при формировании своих идей, гипотез и исследований.

    Изображение 2.1. Эксперимент — это контролируемое исследование, предназначенное для предоставления доказательств в пользу или, предпочтительно, против гипотезы о работе мира природы. В ходе этого лабораторного эксперимента тестовые популяции трав подвергались воздействию различных концентраций токсического химического вещества.

    Многие научные исследования включают в себя сбор наблюдений путем измерения явлений в мире природы. Другой важный аспект науки включает предсказание будущих значений переменных. Такие прогнозы требуют определенного понимания взаимосвязей между переменными и влияющими на них факторами, а также недавних моделей изменений.Однако многие виды научной информации и прогнозов могут быть неточными. Это происходит потому, что измеренные данные часто являются приближениями к истинным значениям явлений, а предсказания редко выполняются точно. На точность наблюдений и прогнозов влияют различные факторы, особенно те, которые описаны в следующих разделах.

    Предсказуемость

    Считается, что некоторые явления имеют универсальный характер и постоянны, где бы и когда бы они ни были точно измерены.Одним из лучших примеров такой универсальной постоянной является скорость света, которая всегда имеет значение 2,998 × 10 8 метров в секунду, независимо от того, где она измеряется или от скорости тела, от которого исходит свет. излучаемый. Точно так же определенные соотношения, описывающие превращения энергии и материи, известные как законы термодинамики (глава 4), всегда дают надежные предсказания.

    Однако большинство природных явлений не столь последовательны — в зависимости от обстоятельств бывают исключения из общих предсказаний о них.Это обстоятельство особенно справедливо для биологии и экологии, смежных областей науки, в которых почти все общие предсказания имеют исключения. На самом деле законы или объединяющие принципы биологии или экологии еще не открыты, в отличие от нескольких уважаемых законов и 11 универсальных констант физики. По этой причине биологам и экологам очень трудно делать точные прогнозы реакции организмов и экосистем на изменение окружающей среды. Вот почему иногда говорят, что биологи и экологи «завидуют физике».

    В значительной степени неточности биологии и экологии возникают из-за того, что ключевые функции контролируются комплексами плохо изученных, а иногда и не идентифицированных воздействий окружающей среды. Следовательно, предсказания будущих значений биологических и экологических переменных или причин изменений редко бывают точными. Например, несмотря на то, что экологи в восточной Канаде в течение нескольких лет следили за численностью еловой листовертки (важный вредитель хвойных лесов), они не могут точно предсказать ее будущую численность в отдельных лесных насаждениях или в более крупных регионах.Это связано с тем, что на обилие этой бабочки влияет комплекс факторов окружающей среды, в том числе состав деревьев, возраст леса, обилие его хищников и паразитов, количество предпочитаемой им пищи, погода в критические периоды года и инсектициды. использовать для сокращения его популяции (см. главу 21). Биологи и экологи не до конца понимают эту сложность и, возможно, никогда не поймут.

    Изменчивость

    Многие природные явления сильно изменчивы в пространстве и времени.Это относится как к физическим и химическим переменным, так и к биологическим и экологическим. Например, в лесу количество солнечного света, достигающего земли, сильно меняется со временем, в зависимости от часа дня и времени года. Он также варьируется в пространстве, в зависимости от плотности листвы в любом месте, где измеряется солнечный свет. Точно так же плотность определенного вида рыб в реке обычно меняется в зависимости от изменений условий среды обитания и других факторов.Большинство популяций рыб также меняются со временем, особенно мигрирующие виды, такие как лосось. В науке об окружающей среде повторяющиеся (или независимо повторяющиеся) измерения и статистический анализ используются для измерения и учета таких временных и пространственных вариаций.

    Точность и прецизионность

    Точность относится к степени, в которой измерение или наблюдение отражают действительное или истинное значение предмета. Например, инсектицид ДДТ и металлическая ртуть являются потенциально токсичными химическими веществами, которые встречаются в следовых количествах во всех организмах, но их небольшие остатки трудно поддаются химическому анализу.Некоторые аналитические методы, используемые для определения концентраций ДДТ и ртути, более точны, чем другие, и поэтому дают относительно полезные и надежные данные по сравнению с менее точными методами. На самом деле аналитические данные обычно являются аппроксимацией реальных значений — строгая точность редко достижима.

    Точность связана со степенью повторяемости измерения или наблюдения. Например, предположим, что фактическое количество карибу в мигрирующем стаде составляет 10 246 особей.Эколог дикой природы может подсчитать, что в этом стаде было около 10 000 животных, что для практических целей является достаточно точным подсчетом фактического количества карибу. Если другие экологи также независимо оценивают размер стада примерно в 10 000 карибу, то среди значений есть хорошая степень точности. Однако, если бы в методологии, используемой для подсчета стада, существовала некоторая систематическая погрешность, дающая последовательные оценки в 15 000 животных (помните, что фактическая популяция составляет 10 246 карибу), эти оценки можно было бы считать точными, но не особенно точными.

    Точность также зависит от количества цифр, с которыми сообщаются данные. Если бы вы использовали гибкую ленту для измерения длины 10 больших извивающихся змей, вы, вероятно, измерили бы рептилий только с точностью до ближайшего сантиметра. Сила и изворотливость животных делают более точные измерения невозможными. Сообщаемая средняя длина 10 змей должна отражать первоначальные измерения и может быть равна 204 см, а не такому значению, как 203,8759 см. Последнее число может отображаться как цифровое среднее на калькуляторе или компьютере, но оно нереально точное.

    Значащие цифры относятся к точности и прецизионности и могут быть определены как количество цифр, используемых для представления данных анализа или расчетов (см. также Приложение А). Значимые цифры легче всего понять на примерах. Число 179 имеет три значащих цифры, как и число 0,0849, а также 0,000794 (нули, предшествующие значащим целым числам, не учитываются). Однако число 195 000 000 имеет девять значащих цифр (значащими являются следующие за ним нули), хотя число 195 × 10 6 имеет только три значащих цифры.

    Редко полезно сообщать данные об окружающей среде или экологические данные, содержащие более 2-4 значащих цифр. Это связано с тем, что любое большее значение, как правило, превысит точность методологии, используемой при оценке, и, следовательно, будет нереалистичным. Например, приблизительная численность населения Канады в 2015 г. составляла 35,1 млн человек (или 35,1 × 10 6 ; оба эти обозначения имеют три значащих цифры). Однако не следует сообщать о населении в 33 100 000 человек, что предполагает нереалистичную точность и точность восьми значащих цифр.

    Потребность в скептицизме

    Наука об окружающей среде полна множества примеров неопределенности — в текущих значениях и будущих изменениях переменных окружающей среды, а также в предсказаниях биологических и экологических реакций на эти изменения. В некоторой степени трудности, связанные с научной неопределенностью, можно смягчить путем разработки усовершенствованных методов и технологий анализа, а также путем моделирования и изучения изменений, происходящих в различных частях мира. Последний подход расширяет наше понимание, предоставляя конвергентные данные о возникновении и причинах природных явлений.

    Однако научная информация и понимание всегда будут подвержены некоторой степени неопределенности. Следовательно, прогнозы всегда будут в некоторой степени неточными, и эту неопределенность необходимо учитывать при попытке понять причины и последствия изменений окружающей среды и разобраться с ними. Таким образом, вся информация и прогнозы в науке об окружающей среде должны критически интерпретироваться с учетом неопределенности (подробно 2.1). Это следует делать всякий раз, когда кто-то изучает экологическую проблему, будь то прослушивание выступающего в классе, на конференции или по видео, или при чтении статьи в газете, учебнике, веб-сайте или научном журнале.Из-за неопределенности многих предсказаний в науке, и особенно в области окружающей среды, определенная доля скептицизма и критического анализа всегда полезна.

    Экологические проблемы крайне важны для благополучия людей и других видов. Наука и ее методы позволяют критически и объективно идентифицировать ключевые проблемы, исследовать их причины и в определенной степени понять последствия изменения окружающей среды. Научная информация влияет на принятие решений по экологическим проблемам, в том числе на то, следует ли использовать дорогостоящие стратегии, чтобы избежать дальнейшего, но часто неопределенного ущерба.

    Однако научная информация является лишь одним из соображений для лиц, принимающих решения, которые также озабочены экономическим, культурным и политическим контекстом экологических проблем (см. Вопросы окружающей среды 1.1 и главу 27). Фактически, принимая решение о том, как поступать с причинами и последствиями экологических изменений, лица, принимающие решения, могут придавать большее значение ненаучным (социальным и экономическим) соображениям, чем научным, особенно когда существует неопределенность в отношении последних.Наиболее важные решения по экологическим вопросам принимаются политиками и высокопоставленными чиновниками в правительстве или частными менеджерами, а не учеными-экологами. Лица, принимающие решения, обычно беспокоятся о краткосрочных последствиях своих решений для своих шансов на переизбрание или продолжения работы, а также на экономической деятельности компании или общества в целом, так же как и о последствиях ущерба окружающей среде (см. также главу 27).

    Подробнее 2.1. Критическая оценка переизбытка информации
    Сегодня мы живем в мире легкодоступной и изобилующей информации в большей степени, чем любое предыдущее общество. Людям стало удивительно легко общаться с другими людьми на огромных расстояниях, превратив мир в «глобальную деревню» (фраза, придуманная канадским философом Маршаллом Маклюэном (1911–1980) для описания феномена всеобщей сети). Этой глобальной связанности способствовали технологии передачи идей и знаний, в частности электронные устройства связи, такие как радио, телевидение, компьютеры и их сети.Сегодня эти технологии сжимают пространство и время для достижения практически мгновенной связи. На самом деле сейчас доступно так много информации, что ситуацию часто называют «информационной перегрузкой», которую необходимо критически анализировать. Критический анализ — это процесс сортировки информации и научных исследований данных. Участвуя во всех аспектах научного процесса, критический анализ тщательно изучает информацию и исследования, ставя разумные вопросы, такие как следующие:

    • Получена ли информация из научной основы, состоящей из гипотезы, которая была разработана и проверена в контексте существующей совокупности знаний и теории в данной области?
    • Были ли использованные методологии способными предоставить данные, которые являются объективными, точными и точными? Были ли данные проанализированы статистическими методами, соответствующими структуре данных и заданным вопросам?
    • Сопоставлялись ли результаты исследования с другой соответствующей работой, которая была опубликована ранее? Были ли обсуждены ключевые сходства и различия и сделан ли вывод о том, что новая работа раскрывает в отношении исследуемого вопроса?
    • Является ли информация, основанная на исследовании, опубликованным в реферируемом журнале, который требует тщательного изучения работы высококвалифицированными рецензентами в предметной области с последующим редакционным решением о том, заслуживает ли она публикации?
    • Если анализ проблемы был основан на неполной или, возможно, неточной информации, использовался ли предупредительный подход для учета неопределенности, присущей рекомендациям? Все пользователи опубликованных исследований обязаны критически оценивать то, что они читают, чтобы решить, подходит ли теория, надежны ли методологии и достаточно ли обоснованы выводы. Поскольку многие экологические проблемы являются спорными, а данные и информация представлены обеими сторонами дебатов, люди должны иметь возможность формулировать объективно критические суждения. По этой причине людям необходима высокая степень экологической грамотности — осознанное понимание причин и последствий экологического ущерба. Способность критически анализировать информацию является ключевым личным преимуществом изучения наук об окружающей среде.

    Процедуры и методы науки важны для выявления, понимания и решения экологических проблем.В то же время, однако, социальные и экономические вопросы также имеют жизненно важное значение. Хотя наука добилась огромного прогресса в том, чтобы помочь нам понять мир природы, чрезвычайная сложность биологии и экосистем не позволяет ученым-экологам делать надежные прогнозы о последствиях многих видов экономической деятельности человека и других влияний. Этот контекст подчеркивает необходимость дальнейшего изучения научных и социально-экономических аспектов экологических проблем, даже несмотря на необходимость принятия практических решений для решения очевидных проблем по мере их возникновения.

    Вопросы для повторения

    1. Назовите причины, по которым наука является рациональным способом понимания мира природы.
    2. В чем разница между индуктивной и дедуктивной логикой? Почему индуктивная логика чаще используется учеными при формулировании гипотез и обобщений о мире природы?
    3. Почему нулевые гипотезы являются эффективным способом проведения научных исследований? Определите гипотезу, подходящую для изучения конкретной проблемы науки об окружающей среде, и предложите соответствующую нулевую гипотезу, которую можно было бы проверить в ходе исследования.
    4. Каковы причины изменчивости природных явлений? Выберите пример, например различия в массе тела определенной группы людей, и укажите причины различий.

    Вопросы для обсуждения

    1. Каковы основные различия между наукой и менее объективной системой убеждений, такой как религия?
    2. Какие факторы приводят к научным спорам об экологических проблемах? Сравните их с экологическими противоречиями, которые существуют из-за различных ценностей и мировоззрений.
    3. Объясните, почему не существует научных «законов», объясняющих структуру и функции экосистем.
    4. Многие природные явления очень изменчивы, особенно биологические или экологические. Каковы последствия этой изменчивости для понимания и прогнозирования причин и последствий изменений окружающей среды? Как ученые-экологи справляются с этой проблемой изменчивого природного мира?

    Изучение проблем

    1. Придумайте интересующий вас экологический вопрос.Предложите полезные гипотезы для исследования, определите нулевые гипотезы и наметьте эксперименты, которые вы могли бы провести, чтобы получить ответы на этот вопрос.
    2. Во время исследовательского проекта по изучению ртути ученый-эколог провел серию химических анализов рыбы, выловленной в озере Канак. В программе отбора проб участвовали семь видов рыб, добытых из различных местообитаний озера. Всего было проанализировано 360 рыб разного размера и пола. Было обнаружено, что у 30% рыб уровень остатков превышает 0. 5 частей на миллион ртути, верхний уровень загрязнения, рекомендованный Министерством здравоохранения Канады для рыбы, которую едят люди. Ученый сообщил об этих результатах государственному регулирующему органу, который был встревожен высоким содержанием ртути из-за популярности озера Канак как места, где люди ловят рыбу для еды. Регулятор попросил ученого порекомендовать, безопасно ли есть любую рыбу из озера или следует избегать только определенных размеров, полов, видов или мест обитания. Какие виды анализа данных должен выполнить ученый, чтобы разработать полезные рекомендации? Какие другие научные и ненаучные аспекты следует учитывать?

    Американская ассоциация развития науки (AAAS).1990. Наука для всех американцев. АААС, Вашингтон, округ Колумбия.

    Барнс, Б. 1985. О науке. Blackwell Ltd, Лондон, Великобритания.

    Гир, Р.Н. 2005. Понимание научного мышления. 5-е изд. Издательство Уодсворт, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

    Кун, Т.С. 1996. Структура научных революций. 3-е изд. University of Chicago Press, Чикаго, Иллинойс.

    Маккейн Г. и Э. М. Сигал. 1982. Игра в науку. Holbrook Press Inc., Бостон, Массачусетс.

    Мур, Дж.А. 1999. Наука как способ познания.Издательство Гарвардского университета, Бостон, Массачусетс.

    Поппер, К. 1979. Объективное знание: эволюционный подход. Clarendon Press, Оксфорд, Великобритания.

    Рэйвен, П.Х., Г.Б. Джонсон, К.А. Мейсон и Дж. Лосос. 2013. Биология. 10-е изд. Макгроу-Хилл, Колумбус, Огайо.

    Серебро, Б.Л. 2000. Восхождение науки. Издательство Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания.

    Междисциплинарный журнал экологического и естественнонаучного образования

    Реакция учащихся на природные и физические явления: документирование удивления и увлеченности научными знаниями

    Междисциплинарный журнал экологического и научного образования, 2022 г. — том 18, выпуск 1, статья №: e2261
    https://doi. орг/10.21601/Иезе/11340

    Опубликовано онлайн: 11 ноября 2021 г.

    Просмотров: 380 | Скачиваний: 213

    Цель этого исследования была двоякой: во-первых, задокументировать, как учащиеся реагируют на различные природные и физические явления, а во-вторых, может ли наблюдение за этими явлениями способствовать развитию у учащихся чувства удивления и их участия в изучении научного содержания посредством самостоятельного исследования.Выборка состояла из сорока шести учеников 11-х и 12-х классов из различных школ, расположенных в более широком мегаполисе европейской столицы. Все они были добровольцами, которые вели дневник, в котором они записывали свои «подлинные» чувства и мысли о девяти конкретных явлениях, когда они впервые увидели их (первая реакция) и во время своего исследования, если они решили продолжить расследование. , чтобы понять и/или узнать о них больше. Эти явления были переданы студентам в виде фотографии и короткого видеоролика. Студентам была предоставлена ​​возможность не делать записи (то есть ничего не писать в своих журналах), если они считали, что явление не заслуживает их внимания. Контент-анализ дневниковых записей учащихся выявил три основные категории/реакции на явления природы, а именно: (а) «восхищение/восприятие красоты», (б) «интеллектуальное любопытство» и (в) «восхищение, смешанное с интеллектуальным любопытством». ». Для некоторых учащихся, хотя и небольшой процент выборки, вышеуказанные категории могут считаться студенческими «профилями», учитывая, что эти учащиеся постоянно выражали «восхищение», «интеллектуальное любопытство» или «восхищение, смешанное с любопытством» во всех ситуациях/явлениях.Однако реакции и мысли большинства студентов варьировались в зависимости от ситуации/явления, которое они наблюдали. Все студенты, за исключением тех, чьи реакции подпадали под первую категорию, занимались самостоятельным исследованием с целью понимания, а в некоторых случаях даже больше узнать о природных и физических явлениях. Также обсуждаются последствия этих результатов для естественнонаучного образования.

    Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

    8 Фундаментальные физические науки в космосе | Возрождение будущего космических исследований: исследования в области естественных и физических наук для новой эры

    3. Zhu, J.X., Li, M., Rogers, R., Meyer, W., Ottewill, R.H., Russell, W.B., and Chaikin, P.M. 1997. Кристаллизация коллоидов твердых сфер в условиях микрогравитации. Природа 387:883-885.

    4. Андерсон М.Х., Эншер Дж.Р., Мэтьюз М.Р., Виман С.Е. и Корнелл Э.А. 1995. Наблюдение конденсации Бозе-Эйнштейна в разбавленном атомарном паре. Наука 269(5221):198-201.

    5. Дэвис К.Б., Мьюз М.-О. , Эндрюс М.Р., ван Друтен Н.Дж., Дерфи Д.С., Курн Д.М. и Кеттерле В. 1995. Конденсация Бозе-Эйнштейна в газе атомов натрия. Physical Review Letters 75(22):3969-3973.

    6. Корнелл, Э.А., и Виман, К.Э. 1998. Конденсат Бозе-Эйнштейна. Scientific American 278(3):40-45.

    7. Питаевский Л.П., Стрингари С. 2003. Конденсация Бозе-Эйнштейна. Clarendon Press, Оксфорд.

    8. Грейнер М., Мандель О., Эсслингер Т., Хэнш Т.В., Блох И. 2002. Квантовый фазовый переход из сверхтекучего состояния в изолятор Мотта в газе ультрахолодных атомов. Природа 415(6867):39-44.

    9. Мейстре, П. 2001. Атомная оптика. Springer-Verlag, New York, NY

    10. Бармац, М., Хан, И., Липа, Дж.А., и Дункан, Р.В. 2007. Критические явления в условиях микрогравитации: прошлое, настоящее и будущее. Обзоры современной физики 79:1-52.

    11. Стэнли, Х.Е. 1971. Введение в фазовые переходы и критические явления. Oxford University Press, Оксфорд, Великобритания, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк

    12. Уилсон, К.Г. 1971. Ренормализационная группа и критические явления. I. Ренормализационная группа и скейлинговая картина Каданова. Physical Review B 4:3174-3183.

    13. Уилсон, К.Г. 1971. Ренормализационная группа и критические явления. II. Ячеечный анализ критического поведения в фазовом пространстве. Physical Review B 4:3184-3205.

    14. Липа, Дж.А., Ниссан, Дж.А., Стрикер, Д.А., Суонсон, Д.Р., и Чуи, Т.С.П. 2003. Physical Review B 68:174518.

    15. Lipa, J., Swanson, DR, Nissen, JA, Geng, ZK, Williamson, PR, Strieker, DA, Chui, TCP, Israelsson, U., and Larson, M. 2000. Physical Review Letters 84 :4894.

    16. Ламмерцаль, К., Алерс, Г., Эшби, Н., Бармац, М., Бирманн, П.Л., Диттус, Х., Дом, В., Дункан, Р., Гиббл, К., Липа, Дж. ., Локерби, Н., Mulders, N., and Salomon, C. 2004. Обзор: Эксперименты по фундаментальной физике запланированы и разрабатываются для МКС. Общая теория относительности и гравитации 36:615-649.

    17. Ларсон М., Крунквист А., Дик Г.Дж. и Лю Ю.М. 2003. Научные возможности Центра физики низкотемпературной микрогравитации. Physica B: Физика конденсированного состояния 329:1588-1589.

    18. Toennies, J.P., and Vilesov, A.F. 2004. Капли сверхтекучего гелия: уникальная холодная наноматрица для молекул и молекулярных комплексов. Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. KGaA, Вайнхайм.

    19. Симмондс Р.В., Марченков А., Хоскинсон Э., Дэвис Дж.К. и Паккард Р.Е. 2001. Квантовая интерференция сверхтекучей жидкости 3 He. Природа 412:55-58.

    20. Грин С.Дж., Сергацков Д.А., Дункан Р.В. 2005. Демонстрация сверхстабильной температурной платформы. Журнал физики низких температур 138:871-876.

    9 явлений, которые наука до сих пор не может объяснить

    Люди отправились на Луну и раскрыли секреты Таос Хум, Дьявольского котла и, возможно, даже пирамид Египта.Но есть еще много явлений, которые наука пока не может объяснить.

     

    Хотя у ученых могут быть теории относительно следующих явлений, никто не может точно сказать, почему они происходят.

    Вот девять загадок жизни, которые до сих пор ставят в тупик экспертов во всем мире.

    Ученые не знают, почему люди зевают.

    (Matt Cardy/Getty Images)

    Зевота — это то, что вы, вероятно, делаете каждый день, но, как ни странно, ученые до сих пор не знают, почему.

    В последнее время научное сообщество склонилось к идее, что зевота — это терморегуляторное поведение, которое охлаждает мозг, но его истинная биологическая функция до сих пор неясна.

    Более того, ученые не совсем уверены, почему он заразен среди социальных животных, таких как люди. Исследование 2005 года, опубликованное в журнале Cognitive Brain Research, показало, что сети в вашем мозгу, отвечающие за эмпатию и социальные навыки, активируются, когда вы видите, как кто-то зевает. Исследователи также заметили, что шимпанзе могут «ловить» зевоту у людей.

    «Копирование выражений лиц других людей помогает нам принять и понять их текущее состояние», — сказал Мэтью Кэмпбелл из Йерксского национального исследовательского центра приматов в Университете Эмори.

    Вот почему, согласно одному исследованию, психопаты не так восприимчивы к заразной зевоте.

    Этот гриб растет только в Техасе и Японии, и ученые не могут его объяснить.

    (Wikimedia Commons)

     Chorioactis geaster – единственный вид грибов рода Chorioactis, который встречается только в Техасе и Японии.

    Эти два места находятся на одной широте, но микологи не могут понять, почему эти грибы растут только в этих двух местах.Исследование ДНК грибов 2004 года, опубликованное Гербариями Гарвардского университета, показало, что популяции разделились на две линии около 19 миллионов лет назад.

    В Техасе гриб известен как «сигара дьявола», так как он выглядит как сигара, прежде чем раскрывается в форме звезды.

    Никто не знает, почему на северном полюсе Сатурна закручен шторм в форме шестиугольника.

    (NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук)

    На северном полюсе Сатурна находится погодная система размером с две Земли причудливой формы шестиугольника.Шторм фотографировался и наблюдался в течение многих лет космическим кораблем НАСА «Кассини», но он остается загадочным.

    Единственная другая шестиугольная форма природного происхождения, обнаруженная учеными, находится в кристаллах, поэтому они понятия не имеют, как буря на Сатурне стала такой. Чтобы сделать ситуацию еще более запутанной, шторм, кажется, изменил цвет, изменив цвет с бирюзового на желтый всего за несколько лет.

    Горбатые киты превратились из одиночных существ в «супергруппы», и морские биологи все еще пытаются это выяснить.

    (Zolla Chen/Shutterstock)

    Горбатые киты обычно живут поодиночке, но в последние несколько лет они начали питаться стаями от 20 до 200 особей у берегов Южной Африки, согласно исследованию, проведенному в 2017 году Университетом Претории. .

    Морские ученые не уверены, почему изменился характер этого древнего существа, но популяция горбатых также увеличилась, так что это может частично объяснить это изменение.

    «Довольно необычно видеть их в таких больших группах», — сказал New Scientist Гисли Викингссон, руководитель отдела исследований китов в Институте морских и пресноводных исследований в Исландии.

    Нет объяснения этим изогнутым деревьям в «Танцующем лесу» в России.

    (Wikimedia Commons)

    Этот район в Калининграде, получивший прозвище «Танцующий лес», заполнен соснами, изогнутыми в виде спиралей, колец и других форм.

    Они были посажены в 1960-х годах и являются единственным видом деревьев, который когда-либо делал это. Согласно Atlas Obscura, некоторые теории включают сильные ветры, нестабильную почву и вмешательство гусениц. Некоторые местные жители называют его «Пьяным лесом».»

    Темная материя не похожа на обычную материю, и мы мало о ней понимаем.

    (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА)

    тайна.

    Одна из теорий состоит в том, что темная материя состоит из частиц, которые мы просто не обнаружили и не идентифицировали. Исследование 2016 года предположило, что темная материя может состоять из первичных черных дыр.

     

    Темная материя не отражает и не излучает свет, но высокие концентрации вещества могут искривлять свет, откуда ученые и знают, что он существует.

    Если предположить, что наши знания о Вселенной и физике верны, то существует больше темной материи, чем материи. На самом деле темная материя, по-видимому, необходима для того, чтобы гравитационное притяжение было достаточно сильным для создания планет и галактик.

    Ученые понимают, как мурлыкают кошки, но до сих пор не знают, почему.

    (Esin Denis/Shutterstock)

    Механизмы мурлыканья кошек долгое время оставались неразгаданной загадкой. Согласно BBC, в настоящее время широко распространено мнение, что мышцы вокруг гортани кошек сокращаются, создавая вибрацию, которая издает классический мурлыкающий звук.

    Но до сих пор ведутся споры о том, почему кошки мурлыкают. Одна из гипотез состоит в том, что мурлыканье способствует росту костей, потому что частота вибрации заставляет кости затвердевать в ответ на давление.

    «Мурлыканье на частоте 25-100 Гц соответствует установленным лечебным частотам в терапевтической медицине для людей», — сказал Би-би-си Гэри Вейцман, ветеринар и генеральный директор Общества защиты животных Сан-Диего.

    Каждую секунду мы получаем сотни неразборчивых сигналов из космоса.

    (Rogelio Bernal Andreo, DeepSkyColors.com)

    Быстрые радиовсплески (FRB) — это кратковременные яркие излучения радиосвета, которые выделяют энергию, достаточную для питания 500 миллионов солнц.

    Астрономы считают, что такое случается почти каждую секунду, но идентифицировано всего около 30.

    FRB 121102, возникший за пределами нашего Млечного Пути, — единственный сигнал, который появлялся более одного раза из одного и того же места. Он был связан с молодой нейтронной звездой, одним из самых плотных объектов во Вселенной.Исследования также недавно показали, что FRB 121102 является одним из двух типов быстрых радиовсплесков.

    В Сибири есть потусторонний кратер, который не нашел объяснения.

    (Wikimedia Commons)

    Этот гигантский кратер, получивший прозвище «Патом» в честь близлежащей реки, представляет собой насыпь из битого известняка шириной 520 футов и высотой 139 футов.

    Некоторые местные жители, однако, называют его «Гнездо огненного орла» и считают, что это место связано со смертью, учитывая отсутствие роста и нежелание животных приближаться к нему.

    О кратере впервые официально сообщил русский геолог Вадим Колпаков в 1949 году, но образовался он около 500 лет назад. Идеи о его происхождении включают ядерные взрывы и космические корабли, но Russia Beyond сказала, что наиболее вероятной теорией является «паровой взрыв, который произошел либо во время внедрения магмы в водные породы, либо из-за разлома и декомпрессии нагретых водосодержащих пород».

    Эта статья была первоначально опубликована Business Insider.

    Еще от Business Insider:

     

    Индивидуализация как движущая сила явлений кластеризации у людей

    Abstract

    Одной из самых интригующих тенденций в биологических системах является возникновение кластеризации в том смысле, что индивидуумы самоорганизуются в отдельные агломерации в физическом или поведенческом пространстве. Было разработано несколько теорий для объяснения кластеризации, например, многоклеточных организмов, колоний муравьев, пчелиных ульев, стай птиц, косяков рыб и стад животных. Однако постоянной загадкой является кластеризация мнений в популяциях людей, особенно когда мнения постоянно меняются, например, в какой степени граждане выступают за или против программы вакцинации. Существующие модели непрерывного формирования мнений предсказывают «монокультуру» в долгосрочной перспективе, если подмножества населения не полностью отделены друг от друга.Тем не менее, социальное разнообразие — это надежное эмпирическое явление, хотя идеальное разделение вряд ли возможно в мире, который становится все более взаимосвязанным. Рассмотрение случайности до сих пор не позволило преодолеть теоретические недостатки. Небольшие возмущения индивидуальных мнений запускают каскады социального влияния, которые неизбежно ведут к монокультуре, в то время как больший шум разрушает кластеры мнений и приводит к безудержному индивидуализму без какой-либо социальной структуры. Наше решение загадки основано на недавних эмпирических исследованиях, сочетающих интегративные тенденции социального влияния с дезинтегративными эффектами индивидуализации.Ключевым элементом новой вычислительной модели является адаптивный вид шума. Мы проводим эксперименты по компьютерному моделированию, демонстрирующие, что при таком шуме становится возможной третья фаза, помимо индивидуализма и монокультуры, характеризующаяся образованием метастабильных кластеров с разнообразием между и консенсусом внутри кластеров. Когда кластеры малы, тенденции к индивидуализации слишком слабы, чтобы предотвратить слияние кластеров. Однако когда кластеры становятся слишком большими, индивидуализация усиливается, что способствует их расщеплению.Таким образом, новая модель может объяснить культурную кластеризацию в человеческих обществах. Поразительно, но предсказания моделей не только устойчивы к «шуму» — случайность на самом деле является центральным механизмом, поддерживающим плюрализм и кластеризацию.

    Резюме автора

    Современные общества характеризуются высокой степенью плюрализма социальных, политических и культурных мнений. Кроме того, есть свидетельства того, что люди склонны образовывать отдельные подгруппы (кластеры), характеризующиеся консенсусом мнений внутри кластеров и различиями между ними.Однако до сих пор формальные теории социального влияния с трудом объясняли это сосуществование глобального разнообразия и скопления мнений. В этом исследовании мы определяем недостающий ингредиент, который помогает заполнить этот пробел: стремление к уникальности. Помимо влияния своего социального окружения, люди также проявляют желание придерживаться уникального мнения. Таким образом, когда слишком много других членов населения придерживаются аналогичного мнения, люди склонны придерживаться мнения, которое отличает их от других.Это понятие уходит корнями в классическую социологическую теорию и подтверждается недавними эмпирическими исследованиями. Мы разрабатываем вычислительную модель динамики мнений в человеческих популяциях и демонстрируем, что новая модель может объяснить кластеризацию мнений. Мы проводим имитационные эксперименты для изучения условий кластеризации. Основываясь на наших результатах, мы обсуждаем предпосылки сохранения плюралистических обществ в глобализирующемся мире.

    Образец цитирования: Мэс М., Флаш А., Хелбинг Д. (2010) Индивидуализация как движущая сила явлений кластеризации у людей.PLoS Comput Biol 6(10): е1000959. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000959

    Редактор: Карл Т. Бергстром, Вашингтонский университет, Соединенные Штаты Америки

    Получено: 26 мая 2010 г.; Принято: 16 сентября 2010 г.; Опубликовано: 21 октября 2010 г.

    Авторское право: © 2010 Mäs et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания оригинального автора и источника.

    Финансирование: Исследование AF и MM было поддержано Нидерландской организацией научных исследований, NWO (грант VIDI 452-04-351). DH признает частичную финансовую поддержку программы Future and Emerging Technologies FP7-COSI-ICT Европейской комиссии в рамках проекта QLectives (грант №: 231200) и Центра компетенций ETH «Преодоление кризисов в сложных социально-экономических системах» ( CCSS) через исследовательский грант ETH Ch2-01 08-2. Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

    Введение

    Многие биологические системы демонстрируют коллективные паттерны, возникающие в результате простых взаимодействий большого числа людей. Типичным примером являются явления агломерации. Такая динамика кластеризации была обнаружена в таких разных системах, как колонии бактерий [1], стадные животные, такие как тараканы [2], косяки рыб [3], стаи птиц [4] и группы животных [5]. Подобные явления наблюдаются в экосистемах [6] и человеческих популяциях, что демонстрируют примеры, варьирующиеся от образования пешеходных групп [7] до формирования городских агломераций [8], [9].

    Недавно многочисленные исследования структуры сетей человеческого взаимодействия [10]–[12] показали, что кластеризация , а не ограничена физическим или географическим пространством. Например, кластеризация широко изучалась в сетях общения по электронной почте [13], телефонных звонков [12], научного сотрудничества [14] и сексуальных контактов [15].Однако гораздо менее понятно, как и при каких условиях возникают модели кластеризации в пространстве поведения или мнений. Эмпирические исследования показывают, что мнения различаются в глобальном масштабе [16], [17], в то время как они группируются локально в пределах географических регионов [18], социально-демографических групп [19] или интернет-сообществ [20]. Кроме того, исследования динамики в рабочих группах показывают, что даже группы очень небольшого размера часто демонстрируют высокое разнообразие мнений и даже могут страдать от поляризации мнений [21], [22].

    Группировка мнений определяется как сосуществование отдельных подгрупп (кластеров) людей со схожими мнениями, при этом мнения в разных подгруппах относительно велики.Пробелы в нашем теоретическом понимании кластеризации мнений очевидны, поскольку и локальный консенсус, и глобальное разнообразие ненадежны. С одной стороны, культурное разнообразие может потеряться в мире, где люди все больше подвержены влиянию средств массовой информации, интернет-общения, межрегиональной миграции и массового туризма, что может способствовать всеобщей монокультуре [23], [24], поскольку вымирание языков предполагает [25]. С другой стороны, усиливающаяся индивидуализация угрожает дезинтеграцией социальных структур, в которые встроены индивиды, с возможным последствием потери общественного консенсуса [26], [27].Это иллюстрируется недавними дебатами об упадке социального капитала, связывающего людей с местными сообществами [28].

    Ранние формальные модели социального влияния подразумевают, что монокультура неизбежна, если только часть населения не будет полностью отрезана от внешних влияний [29]. Социальная изоляция, однако, кажется сомнительной как объяснение плюрализма. В современных обществах расстояния в социальных сетях в целом довольно короткие, и требуется лишь относительно небольшое количество случайных ссылок, чтобы резко сократить сетевое расстояние [10].

    Стремясь объяснить плюрализм, исследователи включили хорошо подкрепленное эмпирическим путем наблюдение «гомофилии», т. е. склонность «одних рыбок собираться вместе» [30], [31], в формальные модели социального влияния [32]. . Эти модели обычно предполагают «ограниченную уверенность» (BC) в том смысле, что взаимодействуют только те люди, мнения которых не отличаются более чем на заданный пороговый уровень [33], [34]. Как показано на рис. 1А, BC генерирует кластеризацию мнений, результат, который обобщается на варианты моделей с категоричными, а не непрерывными мнениями [32], [35].Однако кластеризация в BC-модели чувствительна к «шуму взаимодействия»: небольшая случайная вероятность того, что агенты могут взаимодействовать, даже если их мнения не совпадают, снова вызывает монокультуру (см. рис. 1B).

    Рисунок 1. Динамика мнений, полученная с помощью модели ограниченного доверия (BC) [33] с шумом и без него.

    Популяции состоят из агентов. Мнения варьируются от -250 до 250. Первоначальные мнения распределяются равномерно. Для наглядности шкала мнений разделена на 50 бинов одинакового размера.Цветовое кодирование указывает на относительную частоту агентов в каждой ячейке. (A) Динамика BC-модели без шума [33] за 10 итераций (Каждая итерация состоит из событий моделирования.). В каждом событии моделирования мнение одного агента заменяется средним мнением тех других агентов, мнения которых находятся в пределах доверительного интервала фокального агента (). Для находят несколько однородных кластеров, которые стабилизируются, когда расстояние между всеми кластерами превышает доверительный порог .(B) Компьютерное моделирование той же BC-модели, но с учетом шума взаимодействия . Агенты, которые иначе не оказали бы влияния, теперь влияют на мнение фокального агента с вероятностью . Этого небольшого шума достаточно, чтобы в конечном итоге создать монокультуру. (C) Моделирование BC-модели с шумом мнений. После каждого обновления мнения к мнению добавляется случайное значение, взятое из нормального распределения со средним значением, равным нулю, и стандартным отклонением (сокращенно ).Для слабого шума мнений () формируется один кластер, который осуществляет случайное блуждание по шкале мнений. Когда шум мнений значительно увеличивается (), по-прежнему остается один большой кластер, но также существует много отдельных агентов (см. рис. 4). При еще более сильном шуме мнений () распределение мнений становится полностью случайным.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000959.g001

    Чтобы избежать такого совпадения мнений, было предложено, чтобы люди отделяли себя от негативно оцениваемых других [19], [36], [37].Однако недавние эмпирические результаты не подтверждают такое «негативное влияние» [38]. Ученые также старались избежать конвергенции посредством «шумов мнений», т. е. случайных влияний, которые с малой вероятностью приводят к произвольным изменениям мнения. Предполагая, что равномерно распределенный шум мнений [39] приводит к внезапным, значительным и немотивированным изменениям мнений людей, в то время как теории социальной интеграции [26], [27], [40], [41] и эмпирические исследования индивидуализации [42], [43] показывают тенденцию к постепенным изменениям мнений, а не произвольным скачкам мнений.Однако постепенные изменения мнений, как правило, способствуют монокультуре даже в моделях с категоричными, а не непрерывными мнениями [44]. Рис. 1 демонстрирует, что добавление термина «белый шум» () к текущему мнению агента в модели BC не может объяснить кластеризацию мнений. Слабый шум мнений () запускает каскады конвергенции, которые неизбежно заканчиваются монокультурой. Более сильный шум восстанавливает разнообразие мнений, но не кластеризацию. Вместо этого разнообразие основано на частых индивидуальных отклонениях от преобладающего кластера мнений (для ). Однако дополнительные кластеры не могут образовываться и сохраняться, потому что шум мнений должен быть сильным, чтобы отделить достаточное количество агентов от кластера большинства — настолько сильным, чтобы случайно возникающие меньшие кластеры не могли стабилизироваться.

    В заключение следует отметить, что формирование устойчивых кластеров мнений представляет собой настолько сложную загадку, что все попытки их объяснения должны были делать предположения, которые трудно обосновать эмпирическими данными. Решение, предлагаемое ниже, напротив, направлено на согласование модельных предположений с социологическими и психологическими исследованиями.Ключевое нововведение заключается во включении в модель еще одного решающего признака, а именно «стремления к уникальности» [42], [43]. В то время как люди находятся под влиянием своего социального окружения, они также проявляют желание увеличить свою уникальность, когда слишком много других членов общества придерживаются схожих мнений. Мы включаем это предположение в модель как член белого шума. Однако, в отличие от существующих моделей, мы предполагаем, что мощность шума не является постоянной, а адаптивной . Чтобы быть точным, мы предполагаем, что влияние шума на мнение человека тем сильнее, чем менее уникально мнение человека по сравнению с другими членами населения.Поведение потребителей в отношении моды иллюстрирует приспособляемость шума мнений: когда некоторые люди перенимают новые стили одежды, им часто подражают другие люди с таким же духом и вкусом («группа сверстников»). Однако когда подражание превращает новый стиль в норму, люди будут стремиться увеличить свою уникальность. Это рано или поздно заставит некоторых людей изобретать новые способы одеваться иначе, чем новая норма.

    Адаптивный шум создает динамическое взаимодействие интегрирующих и дезинтегрирующих сил, подчеркнутых классической теорией социальной интеграции Дюркгейма [26].Дюркгейм утверждал, что интегрирующие силы привязывают людей к обществу, побуждая их подчиняться и принимать ценности и нормы, аналогичные ценностям и нормам других. Но он также считал, что социальной интеграции угрожают дезинтегрирующие силы, которые способствуют индивидуализации и заставляют акторов отличаться друг от друга [27], [40], [41]. «Модель динамики мнений Дюркгейма», предложенная ниже, может объяснить плюралистическую кластеризацию в случае постоянно меняющихся мнений, хотя она включает в себя все признаки, которые, как было обнаружено ранее, подрывают кластеризацию: (1) полностью связанная сеть влияния, ( 2) отсутствие ограниченной достоверности, (3) отсутствие негативного влияния и (4) белый шум мнений.С методологической точки зрения наша модель основана на понятиях статистической физики, а именно на явлении «нуклеации» [45], иллюстрируемом образованием капель воды в пересыщенном паре. Однако, предполагая адаптивный шум, мы выходим за рамки обычных моделей нуклеации. Модель также напоминает элементы взаимодействующих систем частиц [46], такие как модель избирателя и модель антиизбирателя [47]–[50], которые использовались для изучения динамики дискретных мнений («за» и «против»). Тем не менее, мы сосредоточимся здесь на непрерывных мнениях, таких как степень, в которой люди выступают за или против политической партии.

    Эксперименты с вычислительным моделированием показывают, что, несмотря на преемственность мнений в нашей модели, она порождает плюрализм как промежуточную фазу между монокультурой и индивидуализмом. Когда интегрирующие силы слишком сильны, модельная динамика неизбежно подразумевает монокультуру, даже если индивидуальные мнения первоначально распределяются случайным образом. Когда преобладают дезинтегрирующие силы, результатом является то, что Дюркгейм назвал «аномией», состояние крайнего индивидуализма без социальной структуры, даже если в начале существует совершенный консенсус.Интересно, что между этими двумя фазами нет резкого перехода, когда меняется относительная сила обеих сил. Вместо этого мы наблюдаем дополнительный, промежуточный режим, при котором происходит кластеризация мнений, не зависящая от начального условия. В этом режиме адаптивный шум влечет за собой устойчивый плюрализм, который стабилизируется приспособляемостью размера кластера. Когда кластеры малы, тенденции к индивидуализации слишком слабы, чтобы предотвратить слияние кластеров. Однако, когда кластеры становятся большими, индивидуализация усиливается, что вызывает расщепление на более мелкие кластеры («деление»).Таким образом, наша модель решает проблему формирования кластеров более ранних моделей. В то время как в моделях BC белый шум вызывает либо монокультуру, либо фрагментацию (рис. 1C), в предлагаемой здесь модели динамики мнений Дюркгейма он обеспечивает кластеризацию. Следовательно, вместо того, чтобы угрожал образованию кластеров , шум поддерживает его. Далее мы описываем модель и определяем условия, при которых может процветать плюрализм.

    Модель

    Модель была разработана как агентная модель [51], учитывающая динамику мнений взаимодействующих людей.Моделируемая популяция состоит из агентов, представляющих индивидуумов, каждый из которых характеризуется своим мнением в определенный момент времени. Числовое значение мнения варьируется между заданным минимальным и максимальным значением по метрической шкале. Мы используем здесь термин «мнение» для согласования с литературой по моделям социального влияния. Однако может также отражать поведение, убеждения, нормы, обычаи или любые другие основные культурные атрибуты, которые люди считают важными и которые изменяются под социальным влиянием. Динамика моделируется как последовательность событий.В каждом случае компьютер случайным образом выбирает агента и меняет мнение на величину (1) первого члена в правой части уравнения. [1] моделирует интегрирующие силы теории Дюркгейма. Технически агенты склонны принимать средневзвешенное мнение всех других членов населения. Реализуя гомофилию, социальное влияние агента на агента тем сильнее, чем меньше дистанция их мнений. Формально мы предполагаем, что (2) Параметр представляет собой диапазон социального влияния агентов.При малых положительных значениях агенты очень уверены в своем текущем мнении и в основном подвержены влиянию лиц, придерживающихся очень схожих мнений, в то время как заметно отличающиеся мнения оказывают незначительное влияние. Однако чем выше значение, тем больше агенты находятся под влиянием индивидуумов со значительно отличающимися мнениями и тем сильнее интегрирующие силы в нашей дюркгеймовской теории.

    dis Интегрирующие силы по мнению агента моделируются шумовым членом . В частности, компьютер добавляет нормально распределенную случайную величину («белый шум») к первому члену в правой части уравнения.[1]. Хотя мы предполагаем, что среднее значение случайной величины равно нулю, стандартное отклонение было указано как (3)

    .

    Чем больше стандартное отклонение, тем сильнее склонность агента к индивидуализации. Следуя теории Дюркгейма, уравнение [3] реализует шум адаптивным способом: Соответственно, стремление агента к индивидуализации слабо, если есть лишь несколько других со схожими мнениями. В таких условиях нет необходимости повышать различимость.Однако, если многие другие придерживаются аналогичного мнения, то люди более мотивированы отличаться от других.

    Включив фокальный агент в сумму уравнения. [3], мы предполагаем, что всегда существует некоторая степень шума мнений, даже когда агент придерживается совершенно уникального мнения. Эти колебания могут быть вызваны различными причинами, такими как ошибочные суждения, поведение методом проб и ошибок или влияние экзогенных факторов на индивидуальное мнение. Кроме того, это предположение отражает представление Дюркгейма о том, что стремление к уникальности является фундаментальной чертой человеческой личности, которую нельзя полностью подавить [26], [52].

    Мы используем параметр уравнения. [3] варьировать силу дезинтегрирующих сил в обществе. Чем выше значение , тем выше стандартное отклонение распределения, из которого построено, и тем сильнее дезинтегрирующие силы. Наконец, чтобы оставить мнения агентов в пределах шкалы мнений, мы устанавливаем значение равным нулю, если в противном случае границы пространства мнений оставались бы нетронутыми.

    Результаты

    Мы изучили дюркгеймовскую модель динамики мнений с обширным компьютерным моделированием, сосредоточив внимание на относительно небольших группах населения (), потому что в этом случае разумно предположить, что все члены могут взаимодействовать друг с другом. Для больших популяций также необходимо учитывать топологию сети социального взаимодействия. Такие сети, скорее всего, будут состоять из обособленных компонентов («сообществ»), которые не связаны или слабо связаны друг с другом [12]–[15]. Существующие модели социального влияния могут объяснить, как в таких условиях у каждого сообщества формируется собственное общее мнение (см. рис. 1А). Однако, согласно этим моделям, кластеризация мнений стабильна только при отсутствии взаимодействия между сообществами [29], [33]. Это предположение кажется 90 441, а не 90 442 эмпирически верным во все более взаимосвязанном мире.Поэтому мы сосредоточимся на настройке, для которой отсутствие связи гарантированно будет исключено в качестве объяснения кластеризации, и изучим динамику модели в относительно небольших и полных сетях взаимодействия.

    Чтобы проиллюстрировать динамику модели, на рис. 2 показаны три типичных прогона моделирования для различных сил дезинтегрирующих сил, в то время как сила интегрирующей силы сохраняется постоянной. В каждом прогоне все агенты начинают с мнения в середине шкалы мнений (), т.е.соответствие. Это начальное условие, при котором классическая BC-модель не дает разнообразия. На рис. 2А показаны типичные траектории мнений для населения, в котором интегрирующие силы намного сильнее, чем дезинтегрирующие. Следовательно, в популяции формируется коллективный консенсус, т. е. разброс мнений остается небольшим, даже если не все агенты придерживаются одинакового мнения. Под действием случайных воздействий среднее мнение совершает характерное случайное блуждание.

    Рис. 2. Траектории мнений трех репрезентативных симуляций со 100 агентами, сгенерированных моделью Дюркгейма.

    Во всех трех прогонах мнения ограничены значениями от -250 до 250, и изначально все агенты придерживаются одного и того же мнения (для всех). Во всех прогонах мы предполагаем один и тот же диапазон социального влияния, но варьируем силу дезинтегрирующей силы. (A) Монокультура, в результате слабой дезинтегрирующей силы (). Агенты не придерживаются абсолютно одинаковых мнений, но разница невелика.Мы изучили динамику более 10 000 итераций (каждая итерация состоит из событий моделирования). (Б) Аномия (т.е. крайний индивидуализм), порожденная очень сильной дезинтегрирующей силой (). Агенты разбросаны по полной шкале мнений. Черная линия представляет зависящее от времени мнение одного случайно выбранного агента, показывающее значительные изменения мнения с течением времени, что контрастирует с динамикой формирования коллективного мнения, наблюдаемой в монокультурных и плюралистических случаях (A) и (B). (C) При умеренной дезинтегрирующей силе () популяция быстро распадается на кластеры.Пока эти кластеры малы, они метастабильны. Однако кластеры выполняют случайные блуждания и могут сливаться (например, около итерации 5500). Поскольку дезинтегрирующая сила растет с размером кластера, большие кластеры в конечном итоге распадаются на подкластеры (например, около 7000-й итерации). Дополнительный график, на котором траектория мнений каждого агента представлена ​​сплошной черной линией, представляет собой альтернативную визуализацию запуска моделирования с помощью . Это показывает, что состав кластеров сохраняется в течение длительных периодов времени.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1000959.g002

    Когда преобладает дезинтегрирующая сила, картина резко меняется. На рис. 2В показано, что при больших уровнях шума первоначальный консенсус быстро нарушается, и мнения агентов вскоре рассеиваются по всему пространству мнений.

    Сценарии симуляции А и В характерны для того, что Дюркгейм называл состояниями социальной сплоченности и аномии. Интересно, однако, что плюрализм возникает как третье состояние, в котором формируются и сосуществуют несколько кластеров мнений.На рис. 2C показан типичный запуск моделирования, в котором адаптивный шум сохраняет плюрализм, несмотря на антагонистические воздействия интегрирующих и дезинтегрирующих сил — фактически 90 441 из-за 90 442 из этого. В соответствующей области пространства параметров дезинтегрирующие силы препятствуют глобальному консенсусу, но интегрирующие силы достаточно сильны, чтобы также предотвратить крайнюю индивидуализацию населения. Это резко контрастирует с тем, что мы обнаружили для BC-модели с сильным шумом (рис. 1C). Вместо этого мы получаем ряд сосуществующих метастабильных кластеров характерного размера, зависящего от параметров.Каждый кластер состоит из относительно небольшого числа агентов, что удерживает дезинтегрирующие силы в кластере слабыми и позволяет кластерам сохраняться. (Помните, что тенденция к индивидуализации в соответствии с уравнением [3] возрастает, когда многие люди придерживаются сходных мнений.) Однако из-за дрейфа мнений отдельные кластеры могут в конечном итоге сливаться. Когда это происходит, возникающий кластер становится нестабильным и в конечном итоге распадается на более мелкие кластеры, потому что по мере роста кластера увеличивается сила дезинтегрирующих сил.

    Поразительно, но состояние разнообразия, в котором могут сосуществовать несколько кластеров мнений, не ограничивается узким набором условий, при которых интегрирующие и дезинтегрирующие силы точно уравновешены. Рис. 3 демонстрирует, что кластеры мнений существуют в значительной области пространства параметров, т. е. состояние кластеризации устанавливает другую фазу, которую следует отличать от монокультуры и от аномии.

    Для получения рис. 3 мы провели эксперимент по моделированию, в котором варьировались диапазон воздействия и сила разрушающей силы.Для каждой комбинации параметров мы выполнили 100 повторений и измерили среднее количество кластеров, которые присутствовали после 250 000 итераций. Чтобы подсчитать количество кластеров в популяции, мы расположили агентов в соответствии с их мнением. Кластер был определен как набор агентов в соседних позициях, так что каждый член набора был отделен от соседних членов набора максимум на 5 баллов шкалы ( = диапазон мнений/). На рис. 3 показано, что для больших диапазонов социального влияния и малых мощностей шума среднее число кластеров меньше 1.5, отражающий монокультуру населения. В другом экстремальном случае, то есть для небольшого диапазона влияния и больших мощностей шума, результирующее распределение содержит более 31 кластера, количество кластеров, которое невозможно отличить от чисто случайных распределений. Вслед за Дюркгеймом мы классифицировали такие случаи как аномию, т. е. как состояние крайнего индивидуализма. Между этими двумя фазами существует множество комбинаций параметров, для которых число кластеров больше 1,5 и явно меньше, чем в фазе аномии.Это составляет стадию кластеризации. Рис. 3 также показывает, что для каждой комбинации параметров существует небольшая дисперсия в количестве кластеров, что связано со статистическим равновесием случайных процессов слияния и деления кластеров мнений (см. Рис. 2C).

    Такие же результаты были получены при запуске компьютерного моделирования с равномерным распределением мнений. Это показывает, что моделирование проводилось достаточно долго (250 000 итераций) для получения надежных результатов. Это также предполагает, что кластеризация является аттрактором в том смысле, что модель создает кластеризацию независимо от начального распределения мнений.Кроме того, мы провели дополнительные статистические тесты с результатами моделирования, чтобы убедиться, что наличие кластеров в нашей модели действительно указывает на плюрализм, а не на фрагментацию, состояние, в котором популяция состоит из одного большого кластера и ряда изолированных агентов (см. рис. 4). Для иллюстрации на рис. 4A показан размер самого большого кластера в популяции в зависимости от количества кластеров (см. синие области). Для сравнения, желтая область изображает соответствующее распределение для случайно фрагментированных распределений мнений.На рисунке показано, что распределения почти не перекрываются и что модель Дюркгейма создает кластеризацию, а не фрагментацию. Напротив, рис. 4B показывает, что распределения мнений, созданные зашумленной BC-моделью, фрагментированы и сгруппированы 90 441, а не 90 442. Наконец, чтобы исключить влияние неточностей с плавающей запятой на результаты [53], мы провели эксперименты по моделированию с ограничением, что веса влияния не могут принимать значения меньше, чем . Все результаты могут быть воспроизведены.

    Обсуждение

    Феномен самоорганизованной кластеризации в биологических и социальных системах широко распространен и важен. С появлением математических и компьютерных моделей таких явлений возрос интерес к их изучению также и в человеческих популяциях. Представленная здесь работа посвящена решению давней загадки кластеризации мнений.

    Возникновение и сохранение плюрализма — поразительное явление в мире, в котором социальные сети тесно взаимосвязаны, а социальное влияние является вездесущей силой, уменьшающей различия между теми, кто взаимодействует.Мы разработали формальную теорию социального влияния, которая, помимо аномии и монокультуры, показывает третью, плюралистическую фазу, характеризующуюся кластеризацией мнений. Это происходит, когда все индивидуумы взаимодействуют друг с другом и шум мешает сближению к единому мнению, несмотря на гомофилию.

    Наша модель не предполагает отрицательного влияния и ведет себя заметно иначе, чем модели с ограниченной достоверностью, в которых белый шум мнений вызывает фрагментацию, а не кластеризацию. Кроме того, наша модель не опирается на сомнительное предположение классических моделей влияния о том, что агенты навсегда отрезаны от влияния членов различных кластеров.Чтобы продемонстрировать это, мы изучили прогнозы модели в условиях, когда все члены населения взаимодействуют друг с другом. Однако эмпирические исследования показывают, что кластеризация мнений имеет тенденцию совпадать с кластерными сетевыми структурами [20] и пространственным разделением [18]. Поэтому было бы естественно обобщить модель таким образом, чтобы она также учитывала структуру реальных социальных сетей. Такая модель получается заменой значений на , где – элементы матрицы смежности (т.е. , если индивидуумы и взаимодействуют, иначе ). Затем ожидается, что полученные кластеры мнений будут иметь широкий диапазон различных размеров, подобно тому, что наблюдается для размеров социальных групп.

    Наша модель подчеркивает функциональную роль, которую играет «шум» (случайность, флуктуации или другие источники изменчивости) для организации социальных систем. Кроме того, это показывает, что комбинация двух механизмов (детерминированных интегрирующих сил и стохастических дезинтегрирующих сил) может привести к новым явлениям.Мы также считаем, что наши результаты имеют значение для анализа социальной интеграции наших обществ. Согласно теории развития обществ Дюркгейма [26], для традиционных человеческих обществ характерна «механическая солидарность». В этих обществах люди тесно интегрированы в очень однородные сообщества, которые оказывают сильное влияние на поведение и мнения людей. Однако, согласно Дюркгейму, эти регулирующие социальные структуры растворяются по мере того, как общества становятся современными.Кроме того, Дюркгейм [26] и современные социальные мыслители [27] утверждают, что в современных и глобализированных обществах люди все больше подвергаются дезинтегрирующим силам, которые способствуют индивидуализации [26]. Как следствие, социальные силы, которые позволяют людям следовать социальным нормам, могут утратить свою способность ограничивать индивидуальные вариации. Дюркгейм опасался, что большое разнообразие может разрушить общества по мере их модернизации [26]. То есть крайняя индивидуализация в современных обществах может препятствовать социальным структурам, которые традиционно обеспечивали социальную поддержку и руководство для людей.

    Сегодня современные общества весьма разнообразны, но в то же время они далеки от состояния дезинтеграции, как предсказывал Дюркгейм. Он утверждал, что это возможно, если общества разовьют то, что он назвал «органической солидарностью». В этом состоянии общества очень разнообразны, но в то же время разделение труда создает плотную сеть зависимостей, которые интегрируют индивидуумов в общество и порождают достаточные моральные и социальные связи [26]. Поразительно, но наша формальная модель теории Дюркгейма выявила еще одну возможность, не требующую дополнительных интегрирующих структур, таких как разделение труда: помимо монокультуры и аномии существует третья, плюралистическая фаза кластеризации, в которой индивидуализация препятствует общему консенсусу, но в то же время , социальное влияние все еще может предотвратить крайний индивидуализм.Взаимодействие между интегрирующими и дезинтегрирующими силами приводит к множественности мнений, при этом возникают метастабильные подгруппы, внутри которых индивидуумы находят локальный консенсус. Люди могут идентифицировать себя с такими подгруппами и развивать длительные социальные отношения с подобными другими. Поэтому они не изолированы и не лишены поддержки или руководства, в отличие от состояния дезинтеграции, которое беспокоило Дюркгейма.

    Однако мы видели, что плюрализм и культурное разнообразие требуют приблизительного баланса между интегрирующими и дезинтегрирующими силами.Если этот баланс нарушается, общества могут дрейфовать в сторону аномии или монокультуры. Поэтому интересно спросить, как нынешняя тенденция глобализации повлияет на общество и культурную динамику. Интернет, межрегиональная миграция и глобальный туризм, например, упрощают контакт с представителями далеких и разных культур. Предыдущие модели [24], [35] предполагают, что это может повлиять на культурное разнообразие в пользу монокультуры. Однако если индивидуальное стремление к уникальности достаточно сильно, то образование разнородных групп (большого разнообразия интернациональных социальных общностей) должно сохраняться даже в глобализирующемся мире.Ввиду альтернативного будущего, характеризующегося монокультурой или плюрализмом, необходимо провести дальнейшие теоретические, эмпирические и экспериментальные исследования, чтобы расширить наши знания о механизмах, которые будут определять будущее плюралистических обществ.

    Благодарности

    Мы благодарим Тобиаса Старка, Хайко Раухата, Джейкоба Дж. Фостера и Майкла Мэйси, а также членов кластера «Нормы и сети» факультета социологии Гронингенского университета и участников семинара «Отношения сотрудничества и социальные сети» в Университете Гронингена. Департамент социологии Утрехтского университета за конструктивные комментарии.

    Вклад авторов

    Инициатива и разработка экспериментов: MM AF DH. Выполняли опыты: М.М. Проанализированы данные: ММ. Написал статью: MM AF DH.

    Каталожные номера

    1. 1. Бен-Джейкоб Э., Шохет О., Тененбаум А., Коэн И., Цирок А. и др. (1994) Общее моделирование совместных моделей роста в бактериальных колониях. Природа 368: 46–49.
    2. 2. Джинсон Р., Риво С., Денебур Дж. Л., Бланко С., Фурнье Р. и др. (2005) Самоорганизованная агрегация тараканов.Аним Бехав 69: 169–180.
    3. 3. Gautrais J, Jost C, Theraulaz G (2008)Ключевые поведенческие факторы в модели самоорганизующихся косяков рыб. Энн Зул Фенн 45: 415–428.
    4. 4. Баллерини М., Кальбиббо Н., Канделейр Р., Каванья А., Сисбани Э. и др. (2008) Взаимодействие, управляющее коллективным поведением животных, зависит от топологического, а не метрического расстояния: данные полевого исследования. Proc Natl Acad Sci USA 105: 1232–1237.
    5. 5. Кузин И.Д., Краузе Дж., Франкс Н.Р., Левин С.А. (2005)Эффективное лидерство и принятие решений в группах животных в движении.Природа 433: 513–516.
    6. 6. Иваса Ю., Андреасен В., Левин С.А. (1987) Агрегация в модельных экосистемах. 1. Идеальное агрегирование. Экол Модель 37: 287–302.
    7. 7. Муссаид М., Перозо Н., Гарнье С., Хелбинг Д., Тераулаз Г. (2010) Поведение пешеходных социальных групп при ходьбе и его влияние на динамику толпы. PLoS One 5: e10047.
    8. 8. Максе Х.А., Хавлин С., Стэнли Х.Е. (1995) Моделирование моделей городского роста. Природа 377: 608–612.
    9. 9.Бэтти М. (2008) Размер, масштаб и форма городов. Наука 319: 769–771.
    10. 10. Watts DJ, Strogatz SH (1998) Коллективная динамика сетей «маленького мира». Природа 393: 440–442.
    11. 11. Барабаси А.Л., Альберт Р. (1999)Появление масштабирования в случайных сетях. Наука 286: 509–512.
    12. 12. Палла Г., Барабаси А.Л., Вичек Т. (2007) Количественная оценка эволюции социальных групп. Природа 446: 664–667.
    13. 13. Либен-Ноуэлл Д., Клейнберг Дж. (2008) Отслеживание потока информации в глобальном масштабе с использованием данных цепочек писем в Интернете.Proc Natl Acad Sci USA 105: 4633–4638.
    14. 14. Newman MEJ (2004) Сети соавторства и модели научного сотрудничества. Proc Natl Acad Sci USA 101: 5200–5205.
    15. 15. Liljeros F, Edling CR, Amaral LAN, Stanley HE, Aberg Y (2001) Сеть человеческих сексуальных контактов. Природа 411: 907–908.
    16. 16. Fiorina MP, Abrams SJ (2008) Политическая поляризация американской общественности. Annu Rev Polit Sci 11: 563–588.
    17. 17.ДиМаджио П., Эванс Дж., Брайсон Б. (1996) Стали ли социальные взгляды американцев более поляризованными? Am J Sociol 102: 690–755.
    18. 18. Глейзер Э.Л., Уорд Б.А. (2006) Мифы и реалии американской политической географии. J Econ Perspect 20: 119–144.
    19. 19. Марк Н.П. (2003) Культура и конкуренция: гомофилия и дистанцирование объяснения культурных ниш. Am Sociol Rev 68: 319–345.
    20. 20. Лазер Д., Пентланд А., Адамик Л., Арал С., Барабаси А.Л. (2009) Вычислительные социальные науки.Наука 323: 721–723.
    21. 21. Милликен Ф.Дж., Мартинс Л.Л. (1996) Поиск общих тем: понимание множественных эффектов разнообразия в организационных группах. Академ Менедж J 21: 402–433.
    22. 22. Ранний ПК, Мосаковски Э. (2000) Создание гибридных командных культур: эмпирический тест функционирования транснациональной команды. Академ Менедж J 43: 26–49.
    23. 23. Фридман Т.Л. (2005) Мир плоский. Краткая история двадцать первого века.Нью-Йорк: Фаррар, Штраус и Жиру.
    24. 24. Greig MJ (2002) Конец географии? Глобализация, коммуникация и культура в международной системе. J Конфликт Res 46: 225–243.
    25. 25. Sutherland WJ (2003) Параллельный риск исчезновения и глобальное распространение языков и видов. Природа 423: 276–279.
    26. 26. Дюркгейм Э. (1997 [1893]) Разделение труда в обществе. Нью-Йорк: Свободная пресса.
    27. 27. Бек У (1994) Рефлексивная модернизация.Политика, традиции и эстерика в современном общественном порядке. Бек У., Гидденс А., Лэш С., редакторы. Кембридж: Политическая пресса.
    28. 28. Макферсон М., Смит-Ловин Л., Браширс М.Е. (2006) Социальная изоляция в Америке: изменения в основных дискуссионных сетях за два десятилетия. Am Sociol Rev 71: 353–375. также обратитесь к обсуждению этой статьи в Am Sociol Rev: 74:4.
    29. 29. Абельсон Р.П. (1964) Вклад в математическую психологию. Фредериксен Н., Гулликсен Х., редакторы.Нью-Йорк: Райнхарт Уинстон. стр. 142–160.
    30. 30. Макферсон М., Смит-Ловин Л., Кук Дж.М. (2001) Рыбаки одного полета: гомофилия в социальных сетях. Annu Rev Sociol 27: 415–444.
    31. 31. Арал С., Мучник Л., Сундарараджан А. (2009) Отличие заражения, основанного на влиянии, от диффузии, вызванной гомофилией, в динамических сетях. Proc Natl Acad Sci USA 106: 21544–21549.
    32. 32. Новак А., Самрей Дж., Латане Б. (1990) От частного отношения к общественному мнению: динамическая теория социального воздействия.Psychol Rev 97: 362–376.
    33. 33. Хегсельманн Р., Краузе У. (2002)Динамика мнений и модели ограниченного доверия. Анализ и моделирование. J Artif Soc Soc Simul 5:
    34. 34. Deffuant G, Huet S, Amblard F (2005) Индивидуальная модель распространения инноваций, сочетающая социальную ценность и индивидуальную выгоду. Am J Soc 110: 1041–1069.
    35. 35. Аксельрод Р. (1997) Распространение культуры — модель с локальной конвергенцией и глобальной поляризацией.J Конфликт Рез. 41: 203–226.
    36. 36. Macy MW, Kitts J, Flache A, Benard S (2003) Моделирование и анализ динамических социальных сетей . Брейгер Р., Карли К., Паттисон П., редакторы. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. стр. 162–173.
    37. 37. Flache A, Mäs M (2008) Как правильно выбрать время? Вычислительная модель того, как демографические разломы подрывают производительность команды и как правильное время контактов может решить эту проблему. Вычислительная математическая теория органов 14: 23–51.
    38. 38. Кризан З., Барон Р.С. (2007) Групповая поляризация и дилеммы выбора: насколько важна самокатегоризация? Eur J Soc Psychol 37: 191–201.
    39. 39. Пинеда М., Торал Р., Эрнандес-Гарсия Э. (2009) Шумная динамика непрерывного мнения. J Стат Мех P08001.
    40. 40. Хорнси М.Дж., Джеттен Дж. (2004) Личность в группе: баланс между потребностью принадлежать и потребностью отличаться. Pers Soc Psychol Rev 8: 248–264.
    41. 41.Виньолес В.Л., Криссоху X., Брейквелл Г.М. (2000) Принцип отличительности: идентичность, значение и границы культурной относительности. Pers Soc Psychol Rev 4: 337–354.
    42. 42. Имхофф Р., Эрб Х.П. (2009) Что мотивирует несоответствие? Поиск уникальности блокирует влияние большинства. Pers Soc Psychol B 35: 309–320.
    43. 43. Снайдер К.Р., Фромкин Х.Л. (1980) Уникальность. Человеческое стремление к отличию. Нью-Йорк и Лондон: Plenum Press.
    44. 44.Клемм К., Эгилуз В.М., Торал Р., Мигель М.С. (2003) Глобальная культура: вызванный шумом переход в конечных системах. Phys Rev E 67: 045101 (R).
    45. 45. Стэнли HE (1971) Введение в фазовые переходы и критические явления. Оксфорд и Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.
    46. 46. Weidlich W (1971) Статистическое описание явлений поляризации в обществе. Br J Math Stat Psychol 24: 251–266.
    47. 47. Liggett TM (1985) Взаимодействующие системы частиц.Нью-Йорк: Спрингер.
    48. 48. Снайд-Верон К., Снайд Дж. (2000) Эволюция мнений в закрытом сообществе. Int J Mod Phys C 11: 1157–1165.
    49. 49. Галам С. (2005) Неоднородные убеждения, сегрегация и экстремизм в формировании общественного мнения. Phys Rev E 71: 46123.
    50. 50. Бехера Л., Швейцер Ф. (2003) О формировании пространственного консенсуса: отличается ли модель Шнайда от модели избирателя? arXiv: cond-mat/0306576v1.
    51. 51. Бонабо Э. (2002) Агентное моделирование: методы и приемы моделирования человеческих систем.Proc Natl Acad Sci USA 99: 7280–7287.
    52. 52. Дюркгейм Э. (1997 [1897]) Самоубийство. Изучение социологии. Нью-Йорк: Свободная пресса.
    53. 53. Искьердо Л.Р., Полхилл Дж.Г. (2006) Подвержена ли ваша модель ошибкам с плавающей запятой? J Artif Soc Soc Simul 9:

    Рост ооцитов зависит от физических явлений, которые заставляют более мелкие клетки сбрасывать свое содержимое в более крупную клетку — ScienceDaily

    Яйцеклетки, безусловно, являются самыми крупными клетками, производимыми большинством организмов.У человека они в несколько раз больше, чем типичная клетка тела, и примерно в 10 000 раз больше, чем сперматозоиды.

    Есть причина, по которой яйцеклетки, или ооциты, такие большие: им необходимо накапливать достаточно питательных веществ, чтобы поддерживать растущий эмбрион после оплодотворения, а также митохондрии для обеспечения всего этого роста. Однако биологи пока не понимают полной картины того, как яйцеклетки становятся такими большими.

    Новое исследование плодовых мушек, проведенное группой биологов и математиков из Массачусетского технологического института, показывает, что процесс значительного и быстрого роста ооцита перед оплодотворением зависит от физических явлений, аналогичных газообмену между воздушными шарами разных размеров.В частности, исследователи показали, что «клетки-медсестры», окружающие гораздо более крупный ооцит, сбрасывают свое содержимое в более крупную клетку, подобно тому, как воздух течет из меньшего баллона в больший, когда они соединены маленькими трубками в экспериментальной установке.

    «Исследование показывает, как физика и биология объединяются, и как природа может использовать физические процессы для создания этого надежного механизма», — говорит Йорн Дункель, доцент прикладной физической математики Массачусетского технологического института. «Если вы хотите развиваться как эмбрион, одна из целей — сделать вещи очень воспроизводимыми, а физика предоставляет очень надежный способ достижения определенных транспортных процессов.»

    Дункель и Адам Мартин, адъюнкт-профессор биологии Массачусетского технологического института, являются ведущими авторами статьи, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences. Ведущими авторами исследования являются постдокторант Жасмин Имран Алсус и аспирант Николас Ромео. Джонатан Джексон, аспирант Гарвардского университета, и Фрэнк Мейсон, доцент медицинского факультета Университета Вандербильта, также являются авторами статьи.

    Физический процесс

    У самок плодовых мушек яйца развиваются внутри скоплений клеток, известных как цисты.Незрелый ооцит проходит четыре цикла клеточного деления, в результате чего образуется одна яйцеклетка и 15 питающих клеток. Однако разделение клеток неполное, и каждая клетка остается соединенной с другими узкими каналами, которые действуют как клапаны, позволяющие материалу проходить между клетками.

    Сотрудники лаборатории Мартина начали изучать этот процесс из-за своего давнего интереса к миозину, классу белков, которые могут действовать как моторы и помогать мышечным клеткам сокращаться. Имран Алсус провел живую визуализацию образования яиц у плодовых мушек с высоким разрешением и обнаружил, что миозин действительно играет роль, но только во второй фазе транспортного процесса.На самой ранней стадии исследователи были озадачены, увидев, что клетки, по-видимому, вообще не увеличивали свою сократительную способность, что позволяет предположить, что механизм, отличный от «сжимания», инициировал транспорт.

    «Две фазы поразительно очевидны, — говорит Мартин. «После того, как мы увидели это, мы были озадачены, потому что на самом деле не было изменений в миозине, связанных с началом этого процесса, чего мы ожидали увидеть».

    Затем Мартин и его лаборатория объединили свои усилия с Данкелем, изучающим физику мягких поверхностей и текущую материю.Дункель и Ромео задались вопросом, могут ли клетки вести себя так же, как воздушные шары разных размеров, когда они соединены. Хотя можно было бы ожидать, что больший шар будет пропускать воздух к меньшему, пока они не станут одинакового размера, на самом деле происходит то, что воздух течет от меньшего к большему.

    Это происходит потому, что меньший баллон, имеющий большую кривизну, испытывает большее поверхностное натяжение и, следовательно, более высокое давление, чем больший шар. Таким образом, воздух вытесняется из меньшего шара в больший.«Это парадоксально, но это очень надежный процесс», — говорит Дункель.

    Адаптируя математические уравнения, которые уже были получены для объяснения этого «эффекта двух шаров», исследователи придумали модель, которая описывает, как содержимое клеток переносится из 15 маленьких питающих клеток в большой ооцит, в зависимости от их размеров и их связи друг с другом. Сначала переносят свое содержимое питающие клетки в слое, ближайшем к ооциту, а затем клетки в более отдаленных слоях.

    «После того, как я потратил некоторое время на построение более сложной модели для объяснения проблемы с 16 ячейками, мы поняли, что моделирование более простой системы с 16 шарами очень похоже на 16-ячеечную сеть. Удивительно видеть, что такая нелогичная но математически простые идеи так хорошо описывают процесс», — говорит Ромео.

    Первая фаза демпинга питающих клеток, по-видимому, совпадает с моментом, когда каналы, соединяющие клетки, становятся достаточно большими, чтобы через них могла проходить цитоплазма.Как только питательные клетки сжимаются примерно до 25 процентов от своего первоначального размера, оставляя их лишь немного больше, чем их ядра, запускается вторая фаза процесса, и миозиновые сокращения выталкивают оставшееся содержимое питательных клеток в яйцеклетку.

    «В первой части процесса происходит очень небольшое сжатие, и клетки просто равномерно сжимаются. Затем этот второй процесс начинается ближе к концу, когда вы начинаете получать более активное сжатие или деформации, подобные перистальтике клетки. , что завершает процесс демпинга», — говорит Мартин.

    Сотовая связь

    Полученные данные демонстрируют, как клетки могут координировать свое поведение, используя как биологические, так и физические механизмы, чтобы обеспечить поведение на тканевом уровне, говорит Имран Алсус.

    «Здесь у вас есть несколько питающих клеток, чья работа заключается в том, чтобы кормить будущую яйцеклетку, и для этого эти клетки, по-видимому, скоординировано и целенаправленно транспортируют свое содержимое к ооциту», — говорит она.

    Ооциты и раннее эмбриональное развитие плодовых мушек и других беспозвоночных имеют некоторое сходство с таковыми у млекопитающих, но неизвестно, можно ли наблюдать такой же механизм роста яйцеклеток у людей или других млекопитающих, говорят исследователи.

    «Есть доказательства того, что у мышей ооцит развивается как киста с другими взаимосвязанными клетками и что между ними существует некоторый транспорт, но мы не знаем, действуют ли механизмы, которые мы здесь наблюдаем, у млекопитающих», — говорит Мартин.

    В настоящее время исследователи изучают, что запускает вторую, миозиновую фазу процесса демпинга. Они также изучают, как изменения первоначальных размеров питающих клеток могут повлиять на формирование яйцеклеток.

    Исследование финансировалось Национальным институтом общих медицинских наук, премией имени Джеймса С.Фонд Макдоннелла и Фонд выдающихся стипендий Роберта Э. Коллинза.

    Исследование раскрывает физические явления, на которые опираются ооциты, чтобы вырасти большими

    Яйцеклетки, безусловно, самые большие клетки, производимые большинством организмов. У человека они в несколько раз больше, чем типичная клетка тела, и примерно в 10 000 раз больше, чем сперматозоиды.

    Есть причина, по которой яйцеклетки, или ооциты, такие большие: им необходимо накапливать достаточно питательных веществ, чтобы поддерживать растущий эмбрион после оплодотворения, а также митохондрии для обеспечения всего этого роста.Однако биологи пока не понимают полной картины того, как яйцеклетки становятся такими большими.

    Новое исследование плодовых мушек, проведенное группой биологов и математиков из Массачусетского технологического института, показывает, что процесс значительного и быстрого роста ооцита перед оплодотворением зависит от физических явлений, аналогичных газообмену между воздушными шарами разных размеров.

    В частности, исследователи показали, что «клетки-медсестры», окружающие гораздо более крупный ооцит, сбрасывают свое содержимое в более крупную клетку, точно так же, как воздух перетекает из меньшего баллона в больший, когда они соединены маленькими трубками в экспериментальной установке.

    Исследование показывает, как объединяются физика и биология, и как природа может использовать физические процессы для создания этого надежного механизма. Если вы хотите развиваться как эмбрион, одна из целей — сделать вещи очень воспроизводимыми, а физика предоставляет очень надежный способ достижения определенных транспортных процессов».

    Йорн Дункель, адъюнкт-профессор физической прикладной математики, Массачусетский технологический институт

    Дункель и Адам Мартин, адъюнкт-профессор биологии Массачусетского технологического института, являются ведущими авторами статьи, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences. Ведущими авторами исследования являются постдокторант Жасмин Имран Алсус и аспирант Николя Ромео. Джонатан Джексон, аспирант Гарвардского университета, и Фрэнк Мейсон, доцент медицинского факультета Университета Вандербильта, также являются авторами статьи.

    Физический процесс

    У самок плодовых мушек яйца развиваются внутри скоплений клеток, известных как цисты. Незрелый ооцит проходит четыре цикла клеточного деления, в результате чего образуется одна яйцеклетка и 15 питающих клеток.Однако разделение клеток неполное, и каждая клетка остается соединенной с другими узкими каналами, которые действуют как клапаны, позволяющие материалу проходить между клетками.

    Сотрудники лаборатории Мартина начали изучать этот процесс из-за своего давнего интереса к миозину, классу белков, которые могут действовать как моторы и помогать мышечным клеткам сокращаться. Имран Алсус провел живую визуализацию образования яиц у плодовых мушек с высоким разрешением и обнаружил, что миозин действительно играет роль, но только во второй фазе транспортного процесса.

    На самой ранней стадии исследователи были озадачены, увидев, что клетки, по-видимому, вообще не увеличивали свою сократительную способность, предполагая, что механизм, отличный от «сжимания», инициировал транспорт.

    «Две фазы поразительно очевидны, — говорит Мартин. «После того, как мы увидели это, мы были озадачены, потому что на самом деле не было изменений в миозине, связанных с началом этого процесса, чего мы ожидали увидеть».

    Затем Мартин и его лаборатория объединили свои усилия с Данкелем, изучающим физику мягких поверхностей и текущую материю.Дункель и Ромео задались вопросом, могут ли клетки вести себя так же, как воздушные шары разных размеров, когда они соединены. Хотя можно было бы ожидать, что больший шар будет пропускать воздух к меньшему, пока они не станут одинакового размера, на самом деле происходит то, что воздух течет от меньшего к большему.

    Это происходит потому, что меньший баллон, имеющий большую кривизну, испытывает большее поверхностное натяжение и, следовательно, более высокое давление, чем больший шар. Таким образом, воздух вытесняется из меньшего шара в больший.«Это парадоксально, но это очень надежный процесс», — говорит Дункель.

    Адаптируя математические уравнения, которые уже были получены для объяснения этого «эффекта двух шаров», исследователи придумали модель, которая описывает, как содержимое клеток переносится из 15 маленьких питающих клеток в большой ооцит, в зависимости от их размеров и их связи друг с другом. Сначала переносят свое содержимое питающие клетки в слое, ближайшем к ооциту, а затем клетки в более отдаленных слоях.

    «После того, как я потратил некоторое время на построение более сложной модели для объяснения проблемы с 16 ячейками, мы поняли, что моделирование более простой системы с 16 шарами очень похоже на 16-ячеечную сеть. Удивительно видеть, что такая нелогичная но математически простые идеи так хорошо описывают процесс», — говорит Ромео.

    Первая фаза демпинга питающих клеток, по-видимому, совпадает с моментом, когда каналы, соединяющие клетки, становятся достаточно большими, чтобы через них могла проходить цитоплазма.Как только питательные клетки сжимаются примерно до 25 процентов от своего первоначального размера, оставляя их лишь немного больше, чем их ядра, запускается вторая фаза процесса, и миозиновые сокращения выталкивают оставшееся содержимое питательных клеток в яйцеклетку.

    «В первой части процесса происходит очень небольшое сжатие, и клетки просто равномерно сжимаются. Затем этот второй процесс начинается ближе к концу, когда вы начинаете получать более активное сжатие или деформации, подобные перистальтике клетки. , что завершает процесс демпинга», — говорит Мартин.

    Сотовая кооперация

    Полученные данные демонстрируют, как клетки могут координировать свое поведение, используя как биологические, так и физические механизмы, чтобы обеспечить поведение на тканевом уровне, говорит Имран Алсус.

    «Здесь у вас есть несколько питающих клеток, чья работа заключается в том, чтобы кормить будущую яйцеклетку, и для этого эти клетки, по-видимому, скоординировано и целенаправленно транспортируют свое содержимое к ооциту», — говорит она.

    Ооциты и раннее эмбриональное развитие плодовых мушек и других беспозвоночных имеют некоторое сходство с таковыми у млекопитающих, но неизвестно, можно ли наблюдать такой же механизм роста яйцеклеток у людей или других млекопитающих, говорят исследователи.

    «Есть доказательства того, что у мышей ооцит развивается как киста с другими взаимосвязанными клетками и что между ними существует некоторый транспорт, но мы не знаем, действуют ли механизмы, которые мы здесь наблюдаем, у млекопитающих», — говорит Мартин.

    В настоящее время исследователи изучают, что запускает вторую, миозиновую фазу процесса демпинга. Они также изучают, как изменения первоначальных размеров питающих клеток могут повлиять на формирование яйцеклеток.

    Источник:

    Массачусетский технологический институт

    Ссылка на журнал:

    Алсус, Дж.I., и др. . (2021)Динамика гидравлического и сократительно-волнового переноса жидкости во время оогенеза Drosophila .

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
    тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск