Биология в вопросах и ответах. Ученые новосибирского Академгородка отвечают на вопросы старшеклассников
Сколько цветов, учитывая оттенки, различает человеческий глаз и почему?
В литературе отсутствует однозначный ответ на вопрос, сколько оттенков цвета различает человеческий глаз. Приведем несколько ссылок. В книге «Физиология человека» под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса в 1-м томе (М.: Мир, 1996) на с. 269 написано:
«Цветовое пространство» нормального человека содержит примерно 7 млн различных валентностей, включая небольшую категорию ахроматических (серых, бесцветных) и весьма обширный класс хроматических. Хроматические валентности поверхностной окраски объекта характеризуются тремя феноменологическими качествами: тоном, насыщенностью и светлотой. В случае светящихся цветовых стимулов (например, цветного источника света) «светлота» заменяется «яркостью». В идеале цветовые тона – это «чистые» цвета. Тон может быть смешан с ахроматической валентностью, что дает различные оттенки цвета. Насыщенность оттенка – это мера относительного содержания в нем хроматических и ахроматических компонентов, а светлота определяется положением ахроматического компонента на шкале серого».
В книге В.В. Мешкова и А.Б. Матвеева «Основы светотехники» (М.: Энергоатомиздат, 1989) на с.100 написано:
«Исследования показали, что на видимом участке спектра глаз человека способен различать при благоприятных условиях около 100 оттенков по цветовому фону. По всему спектру, дополненному чистыми пурпурными цветами, в условиях достаточной для цветоразличения яркости (>10 кд/м) число различаемых оттенков по цветовому тону достигает 150».
В книге Б.И. Степанова «Введение в современную оптику» (Минск: Наука и техника, 1989) на с. 93 написано:
«Эмпирически установлено, что глаз воспринимает не только семь основных цветов, но и огромное множество промежуточных оттенков цвета и цветов, полученных от смешения света разных длин волн. Всего насчитывается до 15 000 цветовых тонов и оттенков».
В «Физической энциклопедии» под ред. А.М. Прохорова в 5-м томе (М.: Большая Российская энциклопедия, 1998) на с. 420 написано:
«Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или разных источников света может различать большое количество цветов. Натренированный наблюдатель различает по цветовым тонам около 150 цветов, по насыщенности – около 25, по светлоте – от 64 при высокой освещенности до 20 при пониженной».
По-видимому, разночтение справочных данных связано с тем, что восприятие цвета может частично меняться в зависимости от психофизиологического состояния наблюдателя, степени его тренированности, условий освещения и т.п.
Подробнее в книге
Физическая энциклопедия /А.М. Прохорова, т. 5. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. с. 418–420.
Раньше говорили, что нервные клетки не восстанавливаются, а теперь вроде говорят, что это не совсем так. Так как же?
Нервные клетки, или нейроны, состоят из так называемого тела, в котором находится ядро, и отростков – аксона и дендритов. Нервные волокна – это отростки нейронов, покрытые глиальными клетками. Нейроны являются несменяемой клеточной популяцией, которая образуется в процессе эмбрионального развития. Затем они теряют способность делиться, но могут увеличиваться в размерах и давать новые отростки, через которые передаются нервные импульсы. Исключением являются рецепторные обонятельные клетки, которые обновляются каждые 30 суток. Говорить о том, что «нервные клетки не восстанавливаются», не совсем корректно: для всех нейронов характерен высокий уровень обмена веществ, особенно синтеза белков и РНК, то есть идет постоянная смена клеточных органелл. Интенсивный белковый синтез необходим для обновления структурных и метаболических белков цитоплазмы нейрона и его отростков. Отростки нейронов и периферические нервы способны к регенерации, или восстановлению, в случае их повреждения.
Н.Г. Колосова
Литература
Физиология человека /Р.Шмидта. т. 1, 2. – М.: Мир, 1985.
Быков. Цитология и общая гистология. – СПб.: Сотис, 1998.
Гистология /Ю.И. Афанасьев, Н.А. Юрина. – М.: Медицина, 1989.
Почему возникает икота?
Икота – непроизвольный, обычно стереотипно повторяющийся короткий интенсивный рефлекторный вдох при закрытой или резко суженной голосовой щели, обусловленный внезапным сокращением диафрагмы (при одновременном сокращении мышц гортани). Каждый акт икоты сопровождается толчкообразным выпячиванием живота и характерным звуком (если голосовая щель не полностью закрыта). Икота возникает в результате спазматического сокращения диафрагмы легкого. Такие сокращения у нормального человека могут появиться по нескольким причинам:
– переполнение желудка – переполненный едой желудок начинает давить на диафрагму, в результате чего она начинает судорожно сокращаться; – переохлаждение легких и нервов – если в легкие поступает чересчур холодный воздух, начинается его судорожное выталкивание наружу, т.е. икота; – нервный стресс – иногда икота возникает в результате нарушения вегетативной регуляции, которая сопровождает стрессорное перевозбуждение мозга.
Икота может быть симптомом различных заболеваний и изредка является проявлением временных функциональных расстройств у здоровых лиц во время употребления сухой и твердой пищи, при переохлаждении, после приема алкоголя, а иногда и без видимой причины. Икота связана с нарушением проведения нервных импульсов, с возникновением патологических импульсов в двигательных волокнах диафрагмального нерва (то есть нерва, по которому к мышцам диафрагмы приходит сигнал сокращаться). Эти волокна входят в состав эфферентного (двигательного) звена сложной рефлекторной дуги. Афферентное (чувствительное) звено этой рефлекторной дуги представлено чувствительными окончаниями и волокнами диафрагмального и блуждающего нервов (то есть чувствительными окончаниями в диафрагме и по всему организму). В шейном отделе спинного мозга существует так называемый центр икоты. Существует связь и с высшими отделами мозга, в том числе с некоторыми участками коры головного мозга. То есть рефлекторную дугу, связанную с икотой, можно описать так: в центр икоты по разным путям приходят сигналы при каких-то определенных изменениях в организме. Из центра икоты на диафрагму посылается импульс, вызывающий икоту.
Источник
Большая медицинская энциклопедия. Т. 9. – М.: Советская энциклопедия, 1989, с. 68.
Почему только растения способны к вегетативному размножению?
Вопрос задан не совсем корректно: животные, способные размножаться вегетативно, есть. Такой способностью среди многоклеточных животных обладают губки, кишечнополостные, плоские черви, мшанки, некоторые кольчатые черви, из хордовых – оболочники – животные низкого уровня организации. Вегетативное размножение – образование новой особи из части родительской, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. Как и любое бесполое размножение, приводит к образованию генетически однородных групп особей. У животных вегетативное размножение осуществляется либо путем деления – обособления частей тела, принадлежащих ранее единому индивидууму, причем каждая часть дополняет себя до состояния целого индивидуума, либо посредством почкования. Почему высшие животные утратили способность к вегетативному размножению, тогда как высшие растения достигли здесь совершенства? Вспомним растение, которое портит жизнь каждому огороднику, – пырей ползучий, способный за одно лето дать до миллиона потомков при помощи своих подземных корней. При этом он успешно размножается и семенами. Дело в том, что эволюция животных и растений шла в разных направлениях. Если животные могут убежать, переместиться в более благоприятные условия, то растения, чтобы выжить, используют два варианта размножения. Кроме того, у животных каждый орган, каждая часть тела, а у некоторых насекомых даже каждая клетка находится на строго определенном месте и выполняет строго определенные функции, которые за них другой орган выполнить не сможет. Люди, например, по общему строению одинаковы, а отличить друг от друга воробьев на улице практически невозможно. Но двух одинаковых деревьев вы не найдете: у одного веток больше, чем у другого, а те два отличаются количеством стволов. Каждый ствол со своими ветками, листьями и корнями несет в себе все свойства целого дерева, все необходимые органы. Если один ствол срубят, второй может продолжать жить. Чтобы организм, животный или растительный, мог вегетативно размножаться, его отдельные клетки или фрагменты должны быть способны развиться до целого организма – кусочек корня пырея дает новые растения со всеми присущими ему органами – листьями, колосьями и т.д., если дождевого червя разрезать пополам лопатой, то задняя половинка восстановит себе переднюю, а передняя – заднюю. Морская звезда может из одного лучика восстановиться до целой звезды. Можно привести еще много подобных примеров, но очевидно, что человека нельзя восстановить из кусочка, например из ноги. Однако если человеческий зародыш, когда он состоит всего из двух клеток, разделится пополам, каждая клетка развивается в целый организм, рождаются однояйцевые близнецы, и это тоже можно назвать вегетативным размножением. На более поздних этапах развития клетки животных приобретают специализацию, и чем дальше она зашла, тем меньше способность клетки изменить направление своего развития. Окончательно специализировавшиеся клетки уже не обладают способностью делиться. Связано это с тем, что происходят необратимые изменения в ДНК. Можно отметить и такой аспект: размножение семенами занимает много времени – потомство появится в лучшем случае через месяцы. Скорость вегетативного размножения может быть огромной (вспомним пырей). Такое преимущество полезно организмам, потомки которых имеют каждый в отдельности низкие шансы на выживание. Решая эту проблему, они идут по пути увеличения количества потомков. Высшие животные пошли по другому пути – количество детенышей мало, а жизненная энергия тратится на повышение шансов на выживание каждого из них: длительное внутриутробное развитие, высиживание, выкармливание, воспитание и т.д. Еще один важный момент. В развитии зародыша млекопитающих (и многих других животных) большое участие принимает материнский организм. Развитие плода в значительной степени направляется гормонами матери. Создание таких условий для потомка при вегетативном размножении в природе возможно только на самых ранних этапах развития – вспомним близнецов. В научных экспериментах можно искусственно поместить на место обычного зародыша клетку взрослого организма и посмотреть, будет ли из нее развиваться нормальный организм – вы слышали про клонирование овечки Долли и шум вокруг возможности клонирования человека. Клонирование – получение особей, генетически полностью идентичных родительской. То есть получение клонированной овечки из клетки вымени матери можно в некоторой степени считать вегетативным размножением. Однако подобные результаты получаются крайне редко – для млекопитающих в единичных случаях. Для мышей показано, что клетки зародыша, находящегося на стадии более четырех клеток, уже полностью теряют способность развиться в нормальный организм. Объясняется это тем, что происходят необратимые изменения в ДНК, связанные со специализацией клеток. Клетки же растений не теряют способности развиваться в полноценный организм – если создать им соответствующие условия, можно практически из любой клетки, любого фрагмента растения получить новое растение.
Почему ультрафиолетовые лучи вредны для здоровья человека?
Наиболее биологически активный компонент ультрафиолетового излучения (УФИ) Солнца с длинами волн менее 180 нм практически полностью поглощается атмосферой. Основная часть длинноволновой составляющей (320–400 нм) достигает поверхности Земли, однако ее биологическое действие невелико. Радиация с промежуточными длинами волн 180–320 нм хотя и поглощается частично озоновым слоем стратосферы, оказывает существенное влияние на биосферу и человека.
Бактерицидное и мутагенное действие УФИ обусловлено тем, что энергии его кванта достаточно для возбуждения атома, т.е. перевода атома в нестабильное состояние и увеличения его реакционой способности.
Для половых клеток человека УФИ не опасно, т.к. поглощается эпидермисом. В основном от воздействия ультрафиолета страдают кожа, глаза и иммунная система.
Облучение кожи в достаточно высоких дозах вызывает возникновение асептического воспаления, или эритемы. В его основе лежит гибель клеток эпидермиса с последующей денатурацией белков и ферментативной трансформацией их в биологически активные вещества, важнейшим из которых является гистамин. Спектр эритемного действия УФИ имеет максимум при длине волны 297 нм и глубокий спад около 280 нм, а при дальнейшем уменьшении длины волны эффективность УФИ снова возрастает.
Величина минимальной эритемной дозы варьирует в широких пределах в соответствии с этническими и расовыми различиями в пигментированности кожи. Среднее значение минимальной дозы для нормальной незагорелой кожи принято считать равным 200 Дж/м2. При воздействии минимальной дозы эритема развивается с латентным периодом 1–8 ч и сохраняется в течение суток и более. С увеличением дозы латентный период уменьшается, а степень выраженности и длительность существования эритемы растут.
Важным следствием облучения в больших дозах являются угнетение потоотделения и снижение сенсорной чувствительности кожи, а также ухудшение общего состояния организма, по-видимому, обусловленное выбросом в кровь избыточного количества физиологически активных веществ. Возникновение эритемы инициирует также адаптивную реакцию: активируется синтез ДНК, белков и пигмента меланина. Спектр действия УФИ для стимуляции синтеза меланина аналогичен кривой эритемной чувствительности. Однако существует и длинноволновая (300–400 нм с максимумом при 340 нм) стимуляция пигментации, не сопрвождающаяся эритемой.
В случае хронического облучения с малой интенсивностью некоторые из перечисленных изменений состояния кожи могут проявляться без эритемы. Поступающие в общий ток крови физиологически активные вещества являются одной из основных причин тонизирующего действия УФИ, а продолжительная активация синтеза меланина, ДНК и белков увеличивает пигментацию и толщину рогового слоя кожи, повышая ее резистентность к последующим облучениям. Несмотря на это, многократные ультрафиолетовые облучения и длительное пребывание на открытом солнце не проходят бесследно. Кожа утрачивает поверхностную структуру, повреждаются волокна ее глубоких слоев, она становится ломкой и склонной к повреждению при минимальной травме – развивается так называемый фотоэластоз, который многие исследователи считают предраковым состоянием. Этот эффект необратим и сопровождается изменением функционального состояния кожи. Реакция кожи на воздействие коротковолнового излучения (с длиной волны менее 280 нм) обладает определенной спецификой: эритема развивается раньше, а угасает быстрее и сменяется слабой, быстро проходящей пигментацией, в то время как симптомы фотоэластоза и старения кожи выражены гораздо сильнее.
Ультрафиолет играет важную роль в обеспечении организма витамином D3, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Этот витамин образуется под действием УФИ из 7-дегидрохолестерина, содержащегося в выделениях кожных сальных желез, а затем всасывается кожей. Дефицит витамина D3 вызывает рахит и кариес. Спектр действия для синтеза витамина D3 аналогичен эритемному и имеет максимум в диапазоне 295–300 нм. Необходимая для компенсации дефицита D3 доза УФИ составляет 60 минимальных эритемных доз в год на открытые участки тела.
В поверхностных слоях кожи локализованы также фоторецепторы процесса иммуносупрессии – уроканиновая кислота. Воздействие УФИ вызывает ее изомеризацию с последующим изменением функции антиген-представляющих клеток и увеличением либо количества, либо активности лимфоцитов-супрессоров. Следствием этого является подавление способности организма отторгать раковые клетки, а также подавление гиперчувствительности к различным антигенам.
Эффект иммуносупрессии наблюдается у людей как с пигментированной, так и с непигментированной кожей и не коррелирует с возникновением эритемы. Он четко регистрируется в диапазоне длин волн 250–320 нм с максимальным действием при 270 нм, не зависит от интенсивности излучения и определяется лишь суммарной дозой. Кратковременные воздействия УФИ в относительно малых дозах вызывают лишь локальный эффект в облученном участке, при воздействии с достаточно большой накопленной дозой страдает система иммунитета в целом. Местное подавление контактной гиперчувствительности наблюдается при облучении в дозах 200–800 Дж/м2, а для системной депрессии необходимы дозы на два порядка большие.
Дозы, необходимые для подавления отторжения опухолевого трансплантата, приближаются к канцерогенным (100–200 Дж/м2). Это дает основание полагать, что фотоиммунные реакции являются одной из причин увеличения частоты рака кожи в зонах с повышенной интенсивностью естественного УФИ. Другим следствием индуцированной УФИ иммуносупрессии могут быть снижение резистентности к инфекционным агентам, изменение характера течения и исхода некоторых инфекционных заболеваний. Весьма вероятным является также снижение эффективности вакцинации.
УФИ способно индуцировать злокачественные опухоли двух типов: немеланомные (плоскоклеточный и базальноклеточный рак) и меланому кожи. Опухоли первого типа преобладают количественно, однако они слабо метастазируют и легко излечиваются. Частота меланом относительно невелика (5–8% общей частоты опухолей кожи), однако меланома быстро растет, рано метастазирует и дает высокую летальность.
Онкогенный спектр действия УФИ близок к таковым для эритемы, загара и стимуляции синтеза витамина D3, в связи с чем факторы повышенного риска возникновения рака кожи (белая кожа, голубые глаза, наличие веснушек и родинок, рыжие волосы) характерны для типов кожи с минимальными значениями эритемной дозы. Канцерогенное действие УФИ может накапливаться в течение длительного времени, причем редкие периоды интенсивного облучения гораздо опаснее постоянного воздействия с той же накопленной дозой – они чаще приводят к возникновению меланом. Хотя существует мнение о беспороговом характере мутагенного эффекта УФИ, эффективная доза для канцерогенеза достаточно велика (100–200 Дж/м2), и развитие рака кожи у человека даже в зонах с высокой интенсивностью естественного УФИ занимает многие годы.
При воздействии УФИ на глаз типичной патологией является фотокератоконъюнктивит – острое воспаление роговицы и конъюнктивы. В зависимости от интенсивности и дозы воздействия он развивается через 0,2–24 ч после облучения, сопровождается ощущением присутствия в глазу твердого тела, слезотечением и светобоязнью. Указанные симптомы обычно достигают максимума на 1–3 сутки и затухают через 2–7 суток. В отличие от кожи глаз не вырабатывает устойчивости к повышенным воздействиям УФИ и после нового облучения возникают те же симптомы. Спектр действия для индукции фотокератоконъюнктивита имеет максимум на 270 нм, минимальная эффективная доза равна 40 Дж/м2 при высоких интенсивностях излучения и возрастает с уменьшением интенсивности. В период выраженного фотокератоконъюнктивита ослабляется способность отслеживать движущиеся объекты, снижается пропускание роговицей видимого света и, видимо, затрудняется его фокусировка на сетчатке. Реактивность самой сетчатки также снижается.
Длительное воздействие УФИ может вызывать катаракту, дегенерацию роговицы и сетчатки, а также меланому сосудистой оболочки глаза. Наиболее часто возникает катаракта, в зрелой форме которой значительно ухудшаются разрешение и контраст зрительных образов, а также их распознавание. Спектр действия для катарактогенеза имеет максимум при 300 нм, минимальная эффективная доза имеет порядок 103–104 Дж/м2. Остальные виды отдаленной патологии глаза, хотя и являются очень опасными, встречаются значительно реже катаракты.
Подробнее в книгах
Фогель Ф., Мотульски А.. Генетика человека. Т. 2. – М.: Мир, 1990, с. 223–224
Космическая биология и медицина. Т. 3, ч. 2. – М.: Наука, 1997, с. 31–235.
Почему невозможно заморозить какое-либо живое существо, а потом разморозить его живым?
Представление о том, что это невозможно, неверно.
Культуры некоторых клеток выдерживают замораживание до температуры жидкого азота (–195 °С). Так, например, семенные клетки племенных быков замораживают в жидком азоте, а при необходимости размораживают и используют для оплодотворения коров. Споры некоторых грибов и бактерий вообще переносят замораживание в жидком гелии!
Некоторые насекомые (например, клопы и панцирные клещи) зимуют при очень низких температурах. В одном из старых номеров журнала «Природа» сообщалось, что клоп выдерживает замораживание до температуры жидкого азота.
Караси зимуют в прудах, которые промерзают до дна. Тритоны выдерживают охлаждение до –6 °С. Некоторые лягушки зимуют в замороженном состоянии. В вечной мерзлоте был найден аксолотль, который пролежал в замерзшем виде много лет. После оттаивания он ожил.
Выдерживают замораживание и эмбрионы высших млекопитающих, но не на поздней стадии развития. После оттаивания и имплантации в новую «мать» эти эмбрионы продолжают успешно развиваться. Это сейчас почти обычный метод биотехнологии – криоконсервация.
При замораживании главная проблема заключается в том, что клеточная вода при замерзании образует кристаллы льда, которые травмируют клетку. При быстром замораживании крупные кристаллы льда образоваться не успевают, а мелкие клеткам не так страшны. Животные, для которых замораживание естественно, научились модифицировать состав крови и других жидкостей организма, например, насыщая их глицерином.
Более подробно с проблемой можно ознакомиться в статье: Кеннет Б. Стори, Джанет М. Стори. Замороженный, но живой //В мире науки, № 2, 1991, с. 46.
Насколько опасно находиться человеку рядом с высоковольтной ЛЭП?
Электрическое поле, создаваемое высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП), оказывает неблагоприятное влияние на живые организмы. В опытах, проведенных многими исследователями, обнаружено пороговое значение напряженности электростатического поля, равное 160 кВ/м, при котором наступает разительное изменение реакции подопытного животного. Поля с меньшей напряженностью сколько-нибудь заметного вреда живому организму не причиняют.
Наиболее чувствительны к электрическим полям копытные животные (копыта животных – хорошие изоляторы) и человек в обуви, изолирующей его от земли. Тела организмов – проводники электрического тока. Изолированное от земли проводящее тело приобретает так называемый наведенный электрический потенциал, зависящий от соотношения емкостей конденсаторов, образованных этим телом с землей и проводами ЛЭП. Чем относительно меньше первая из этих емкостей (чем толще, например, подошва обуви), тем больше наведенный потенциал, который может достигать 10 кВ относительно земли.
При приближении тела к заземленному предмету (например, ноги или руки человека к травинке или веточке куста) происходит искровой разряд, сопровождаемый звуковым эффектом (потрескиванием). Величина тока разряда зависит от сопротивления цепи, которое равно сумме сопротивлений кожи человека и травинки (или веточки). Последнее составляет обычно несколько МОм на 1 м длины ветки. В этих условиях величина импульса тока может достигать 200 мкА.
Разряд вызывает неприятное ощущение укола. Такие импульсы тока безопасны для здоровья человека, но могут привести к вторичным травмам вследствие испуга и непроизвольного движения. Разряд может возникнуть при рукопожатии двух работающих в случае, если один из них находится в сухой обуви с изолирующей подошвой, а второй не имеет ее или в момент рукопожатия его другая рука касается металлической конструкции. Неприятные ощущения, связанные с непрерывно следующими друг за другом разрядами, приводят к тому, что копытные животные предпочитают не находиться на трассах высоковольтных ЛЭП и не пересекать их в летнее время.
Ток значительно возрастает, если тело приближается к хорошо заземленному металлическому предмету. В этом случае максимум импульса тока определяется только переходным сопротивлением кожи и может достигать единиц и даже десятков ампер. Однако непосредственное воздействие и таких импульсов тока из-за их малой мощности и длительности не опасно.
Опасными могут быть разряды, возникающие при соприкосновении (приближении) человека с изолированными от земли механизмами, например, с трактором на резиновом ходу. Электрическая емкость таких механизмов гораздо больше емкости тела человека, поэтому и мощность разряда значительно возрастает. По этой причине все механизмы, находящиеся в зоне поля ЛЭП, должны быть надежно заземлены, например, с помощью металлической цепи.
При длительном пребывании человека в электрических полях с напряженностью выше 10–15 кВ/м могут возникнуть неблагоприятные физиологические изменения, связанные с воздействием поля на нервную и сердечно-сосудистые системы, мышечную ткань и отдельные органы. При этом возможно изменение кровяного давления и пульса, аритмия, повышенная нервная возбудимость. Эти явления носят временный характер и исчезают через некоторое время после прекращения воздействия поля. Напряженность электрического поля в рабочих зонах ЛЭП с напряжением 750 кВ на высоте человеческого роста примерно в 5–6 раз меньше опасных значений.
Работа на ЛЭП и электрических подстанциях с напряжением 110, 220 и 380 кВ безопасна, но разрядные импульсы могут вызвать болевое ощущение, легкий нервный шок и даже судорогу. Выявлено неблагоприятное воздействие электрического поля промышленной частоты на персонал ЛЭП и подстанций напряжением 500 кВ и выше; при напряжении 380 и 220 кВ это действие выражено слабо. Но при всех напряжениях действие поля зависит от продолжительности нахождения в нем. Это позволило обосновать нормативы для электрических полей промышленной частоты, которые приведены в таблице.
Обратите внимание, что зависимость между напряженностью поля и допустимым временем пребывания в нем носит нелинейный характер. Согласно нормам пребывание человека без средств защиты в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м может быть сколь угодно длительным. Измерения показали, что для ЛЭП с напряжением 500 кВ напряженность поля 5 кВ/м достигается под проводами, находящимися на высоте около 15 м от поверхности земли, а напряженность поля более 10 кВ/м – под проводами, находящимися на высоте менее 8 м. Для напряженностей электрических полей вблизи ЛЭП были установлены отдельные нормативы. Под линиями в труднодоступной местности (например, болота, горные склоны) допускается напряженность электрического поля до 20 кВ/м, для ненаселенной местности – 15 кВ/м, в местах пересечений с дорогами – 10 кВ/м и для населенной местности, где под линиями могут часто находиться люди, – 5 кВ/м. Допустимая напряженность поля на границах жилых застроек составляет 1,5 кВ/м – в таком электростатическом поле допускается пребывание человека в течение всей жизни. Следует заметить, что указанные значения напряженности поля определяются примерно на уровне 1,8 м над поверхностью земли, т.е. на уровне головы человека. В последнее время внимание специалистов привлекает еще одно воздействие высоковольтных ЛЭП на экологическую обстановку. Речь идет о шуме, который слышен и при хорошей погоде, но особенно при дожде. Этот шум вызывается коронным электрическим разрядом на проводах. В хорошую погоду он определяется «электрическим ветром» – движением воздуха по замкнутым траекториям, которое возникает из-за движения положительных ионов к границе зоны ионизации со скоростью до 500 м/с. При этом скорость воздушного потока в зоне ионизации вокруг провода достигает 20 м/с. В сырую погоду из-за наличия капель воды на проводе возникает новый процесс – деформация заряженных капель и их отрыв от поверхности провода. При дожде допускается уровень шума в 35–70 дБ на расстоянии 100 м от провода. Для ЛЭП с напряжением 750 кВ уровень шума находится в пределах допустимого. Подробный обзор воздействий электромагнитных полей на организм человека содержится в статье Н.Г. Птицына, Дж.Виллорези, Л.И. Дормана, Н.Юччи, М.И. Тясто «Естественные и технологические низкочастотные магнитные поля как факторы, потенциально опасные для здоровья», опубликованной в журнале «Успехи физических наук» (1998, т. 168, № 7, с.767–791). Так, в этом обзоре указано, что у проживающих вблизи ЛЭП увеличивается число сердечно-сосудистых заболеваний, в 1,5–3 раза возрастает риск заболеваний лейкемией, опухолями мозга.
Литература
Александров Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды. – Л.: Энергоатомиздат, 1989.
Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. – Л.: Энергоатомиздат, 1991.
Что будет с человеком, который наступит на пробитый кабель, находящийся под напряжением 10 кВ?
Электрическое поражение человека, приближающегося к высоковольтному оголенному кабелю, может быть обусловлено: – шаговым напряжением на длине шага человека по земле, по которой растекается ток от упавшего кабеля; – дуговым разрядом, возникшим между кабелем и человеком, приблизившимся на расстояние, при котором возможен пробой воздушного промежутка. Поражение электрическим током по пути нога–нога считается наименее опасным, т.к. в этом случае через сердце проходит не более 0,4% от общего тока. В практике не зарегистрировано ни одного случая смертельного поражения человека шаговым напряжением. Объясняется это не только малым значением тока, проходящего через сердце, но и тем, что человек вследствие возникновения защитного рефлекса не может долго находиться под опасным шаговым напряжением, благодаря чему действие тока обычно не успевает проявиться. Даже небольшое шаговое напряжение (50–80 В) вызывает непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и, как следствие, падение человека на землю. В этот момент прекращается действие на человека напряжения шага и возникает иная, более тяжелая ситуация: вместо токовой петли нога–нога в теле человека образуется новый, более опасный путь тока – обычно от рук к ногам. Поскольку в таком положении человек касается одновременно точек земли, удаленных одна от другой на расстояние, превышающее длину шага, напряжение, действующее на него, оказывается, как правило, больше напряжения шага. В результате создается реальная угроза смертельного поражения током. При напряжении на кабеле 10 кВ, если приближающийся человек обут и не касается других предметов, возникновение дугового разряда можно не рассматривать.
Литература
Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 1984, § 1.5.
Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. – Л.: Энергоатомиздат, 1991.
Почему самцы многих животных обладают бесполезными, а иногда вредными для жизни структурами: огромными рогами, длинными хвостами и т.п.?
На этот вопрос отвечает теория полового отбора: обладатели таких «выдающихся» признаков особенно привлекательны для самок. Остается, однако, непонятным, почему эти приспособления часто бывают демонстративно бесполезны, явно обременяют животное и часто даже понижают его общую приспособленность (например, потому, что на их формирование нужно затратить много энергии). Израильский исследователь Арон Захави выдвигает интересное объяснение: такие приспособления служат своеобразной «рекламой» высокого качества фенотипа (а стало быть, и генотипа) животного. Они должны быть сравнительно энергетически дорогостоящими, чтобы слабый самец не мог «обмануть» самок, сформировав у себя такие же приспособления – они окажутся ему просто не по силам. Кроме того, самки скоро научились бы разоблачать «фальшивые» приспособления самцов. Поэтому в процессе эволюции могут возникнуть только такие демонстративные признаки, которые соответствуют истинным возможностям самца.
