В первой половине 20 в. Ф. р. всё более укрепляет свои связи с биохимией и биофизикой, всё более широко использует физико-химические методы – различные виды спектрального анализа и масс-спектрометрию, электронную и ультрафиолетовую микроскопию, дифференциальное центрифугирование, хроматографию, метод изотопных индикаторов и др. С помощью этих методов, позволяющих вести исследования на клеточном и субклеточном уровнях, включая молекулярный, Ф. р. обогатилась принципиально новыми данными о природе механизмов, регулирующих всю сложную совокупность процессов жизнедеятельности растений, их функционирование как единых, целостных систем. Прогрессу Ф. р. способствовало создание (начиная с середины 20 в.) специальных помещений искусственного климата – фитотронов.
При исследовании сложных биологических явлений современной Ф. р. широко использует модели более простых, составляющих их звеньев. Такие модели позволяют открывать новые закономерности поглощения и ассимиляции неорганических веществ и воды, поглощения, преобразования и запасания солнечной энергии, последующего использования энергии в процессах биосинтеза, роста, развития, движения растений и т.д. Отправляясь от изучения систем и процессов на молекулярном и субклеточном уровнях, Ф. р. включает в поле зрения клетку, органы, организм и, наконец, различные виды сообществ – фитоценозы, биоценозы, биогеоценозы. Используя эти методы и подходы, данные др. наук, современная Ф. р. в широком смысле решает 2 основные задачи: изучение растительного организма как системы взаимодействующих элементов (морфологических и физиологически активных компонентов) протоплазмы и изучение взаимодействия растительного организма с биологическими и физико-химическими условиями внешней среды (диапазон изменчивости функций организма, его способность поддерживать ненарушенным свойственный ему обмен веществ, природа систем, определяющих характер реагирования организма на воздействие внешних факторов, и др.).
Результаты исследований в указанных направлениях имеют значение для решения таких важных практических с.-х. задач, как акклиматизация, интродукция, селекция, гибридизация, получение гетерозисных форм, районирование сортов, размещение с.-х. растений, а также при проведении мероприятий по агротехнике, удобрению, искусственному орошению и др.
Научные учреждения, периодические издания.В СССР исследования по Ф. р. проводятся в институте физиологии растений АН СССР, Ботаническом институте АН СССР, Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО АН СССР, институте физиологии растений АН УССР и др. институтах АН СССР и союзных республик, институте растениеводства ВАСХНИЛ, на кафедрах университетов и с.-х. институтов. За рубежом основные исследовательские центры по Ф. р.: институт физиологии растений в Гатерслебене (ГДР), Биологический институт им. Методия Попова (НРБ), институт экспериментальной ботаники Академик наук ЧССР (Прага), Отделение ботаники университета в Дареме (Великобритания), Научный центр в Жиф-сюр-Ивет (Франция), Отделение физиологии и анатомии растений Калифорнийского университета (США). Основные периодические издания в СССР: «Физиология растений» (с 1954) (в США журнал переводится на англ. язык и издаётся под названием «Soviet Plant Physiology»), «Физиология и биохимия культурных растений» (Киев, с 1969). Работы по Ф. р. публиуются также в журналах: «Доклады АН СССР» (с 1922), «Успехи современной биологии» (с 1932), «Биохимия» (с 1936), «Биофизика» (с 1956), «Агрохимия» (с 1964); «Сельскохозяйственная биология» (с 1966), «Вестник сельскохозяйственной науки» (с 1956) и др. Материалы по общей и частной Ф. р. изложены в многотомном издании «Физиология сельскохозяйственных растений» (т. 1–12, 1967–71). Основные зарубежные периодические издания: «Photochemistry and Photobiology» (Oxf. – N. Y. – Braunschweig, с 1962), «Photosynthetica» (Praha, с 1967), «Physiologia plantarum» (Cph., с 1948), «Physiological Plant Pathology» (L. – N. Y., с 1971), «Physiologic Vegetale» (P., с 1963), «Plant and Cell Physiology» (Kyoto, с 1950), «Plant Physiology» (c 1926), «Plant Science Letters» (Amst., с 1972), «Planta» (В., с 1925). Некоторые ботанические журналы, перешедшие целиком на тематику по физиологии растений, изменили свои названия. Так, «Zeitschrift fьr Botanik» с 1965 именуется «Zeitschrift fьr Pflanzen Physiologic», «Flora oderallgemeine botanische Zeitung», Abt. А, с 1970 – «Biochemie und Physiologic der Pflanzen». Обзорные статьи по отдельным проблемам физиологии растений помещаются в ежегоднике «Annual Review of Plant Physiology» и в «Fortschritte der Botanik» (В., с 1931).
Лит.:Ивановский Д. И., Физиология растений, Харьков – Ростов н/Д., 1917; Костычев С. П., Физиология растений, ч, 1–2, М. – Л., 1924–33; Прянишников Д. Н., Избр. соч., т. 3, М., 1965, с. 283–448; Максимов Н. А., Краткий курс физиологии растений, 8 изд., М., 1948; его же, Избранные работы по засухоустойчивости и зимостойкости растений, т. 1–2, М., 1952; Сабинин Д. А., Физиологические основы питания растений, М., 1955; Холодный Н. Г., Избр. труды, т. 1–3, К., 1956–58; Сабинин Д. А., Физиология развития растений, М., 1963; Бутенко Р. Г., Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений, М., 1964; Чайлахян М. Х., Факторы генеративного развития растений, М., 1964; История и современное состояние физиологии растений в Академии наук, М., 1967; Курсанов А. Л., Взаимосвязь физиологических процессов в растении, М., 1960; Самуилов Ф. Д,, Водный обмени состояние воды в растениях, Каз., 1972; Гродзинский Д. М., Биофизика растения, К., 1972; Современные проблемы фотосинтеза. (К 200-летию открытия фотосинтеза), М., 1973; Школьник М. Я., Микроэлементы в жизни растений, Л., 1974; Генкель П. А., Физиология растений, 4 изд., М., 1975; Рубин Б, А., Арциховская Е. В., Аксенова В. А., Биохимия и физиология иммунитета растений, 3 изд., М., 1975; Курсанов А. Л., Передвижение веществ в растении, М., 1976; Рубин Б. А., Курс физиологии растений, 4 изд., М., 1976; Lundegardh Н., Pflanzenphysiologie, Jena, 1960; Goodman R., Kiraly Z., Zaitlin M., The biochemistry and physiology of plant disease, Princeton, 1967; The introduction of flowering; some case histories, ed. L. T. Evans, lthaca, 1969; Mohr Н., Lectures of Photomorphogenesis, B. – Hdib. – N. Y., 1972.
Б. А. Рубин.
Физиология труда
Физиоло'гия труда',раздел физиологии, изучающий закономерности протекания физиологических процессов и особенности их регуляции при трудовой деятельности человека, т. е. трудовой процесс в его физиологических проявлениях. Ф. т. решает две основные задачи: определяет оптимальные характеристики рабочего процесса, позволяющие достигнуть высокой производительности и эффективности труда, и разрабатывает мероприятия, предохраняющие человека от неблагоприятного влияния некоторых факторов. Исходя из этих задач, Ф. т. обосновывает режимы труда и отдыха в зависимости от интенсивности, экстенсивности, сложности и значимости трудовой деятельности; выясняет оптимальные и предельные возможности человека по приёму, переработке и выдаче информации (например, наилучшие способы подачи зрительной, слуховой и др. информации на табло и щитах управления); определяет наиболее экономичные и наименее утомляющие виды рабочих движений. Ф. т. определяет, оценивает и прогнозирует функциональное состояние организма человека до, во время и после трудовой деятельности; разрабатывает способы и режимы тренировки и обучения; обосновывает мероприятия по рационализации труда, ведущие к повышению работоспособности человека и сохранению его здоровья. Разработка методик, позволяющих измерять утомляемость и степень снижения работоспособности, сближает Ф. т. с психологией труда,а изучение влияний внешней среды на организм – с гигиеной труда,что позволяет рассматривать эти науки как составные части эргономики.Особенность Ф. т. в том, что она наряду с гигиеной и научной организацией труда изучает важную социальную проблему – проблему трудовой деятельности человека.
Исторический очерк.Зарождение Ф. т. как самостоятельной дисциплины относится ко 2-й половине 19 в., когда в связи с развитием общественного производства и появлением новых видов трудовой деятельности выдающиеся физиологи (Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон,И. М. Сеченов,итальянский учёный А. Моссо и др.) начали изучать проблему утомления.В 1857 польский естествоиспытатель В. Ястшембовский опубликовал работу «Черты эргономики». Работы М. Рубнера по энергетике различных типов деятельности, нем. физиолога Н. Цунца, французского учёного Ж. Амара по мышечному сокращению во многом определили начальный (биомеханический) этап Ф. т. В 20 в. этот подход получил дальнейшее развитие в работах нем. исследователя Э. Ацлера, выдвинувшего принцип «элементарных единиц», на которые можно разложить любую мышечную деятельность. В это же время появляется идея о необходимости комплексного изучения всех видов отношений в системе «человек – орудие труда». В 20–30-е гг. 20 в. мышечная деятельность изучалась в ряде крупных научных центров: институте физиологии труда в г. Дортмунд (Германия), институте труда в г. Курасики (Япония), в лаборатории по изучению профессиональной работы (Франция), ряде университетов США и Великобритании.
В 70-е гг. 20 в. продолжают разрабатываться актуальные проблемы Ф. т.: предельные возможности человека в трудовой деятельности (Д. Мейстер – США; К. Марелл и А. Чапанис – Великобритания); физиологические характеристики труда операторов (З. Етон – ПНР); общие вопросы психологии человека при разных типах деятельности (Ж. Пиаже;К. Халл – США) и др.
В СССР уже в 20-е гг. вместо преимущественного изучения мышечной деятельности был выдвинут принцип всестороннего изучения трудовой деятельности человека. Большой вклад в комплексное решение этой проблемы внёс созданный в 1920 А. К. Гастевым центральный институт труда при ВЦСПС. В институте были объединены исследования физиологов, гигиенистов, психологов и социологов (работы Гастева, С. Г. Геллерштейна, М. И. Виноградова, А. Д. Слонима, Н. А. Бернштейна ) .С развитием автоматизированного производства Ф. т. обращается к изучению особенностей операторской и управляющей деятельности человека. В связи с этим главное внимание уделяется комплексному исследованию функций организма, особенно центральной нервной системы и органов чувств. Исследования Н. В. Зимкина, И. С. Кандрора, З. М. Золиной, В. В. Розенблата позволили выявить ряд новых закономерностей формирования и поддержания трудовой деятельности, а работы В. И. Зинченко, Г. М. Зараковского, Б. Ф. Ломова дают основные методики комплексного её описания.
Проблемы и методы Ф. т.При исследованиях в условиях производства Ф. т. изучает в комплексе различные физиологические процессы – дыхание, кровообращение, пищеварение, функции высшей нервной деятельности, сенсорные и двигательные процессы, а также активационные реакции, обеспечивающие реализацию потенциальных возможностей человека. Это осуществляется обычными физиологическими методами, такими, как регистрация пульса, электрокардиография, определение кровяного давления, частоты и глубины дыхания, количества поглощённого кислорода и выдыхаемой углекислоты, изменения потоотделения и ряда показателей работы органов зрения и слуха. Вместе с тем разработаны методы определения силы, точности, быстроты и координированности рабочих движений, их последовательности, оценки памяти, внимания, эмоциональных реакций и т.п. При этом учитывается взаимосвязь этих реакций и их отношение к эффективности труда. Комплексный подход требует также обязательного учёта при расшифровке получаемых данных всех существующих связей человека, включенного в систему «человек – орудие труда – предмет труда – трудовая цель», и действия на его состояние и работоспособность совокупности факторов среды. В Ф. т. применяют как лабораторный, так и производственный методы исследования. При лабораторном методе воспроизводится и изучается влияние лишь части производственных условий на какой-либо элемент или группу элементов рабочих действий. Исследование в производственных условиях учитывает весь комплекс факторов, определяющих состояние человека и показатели его деятельности.
Наиболее общая форма изучения существующих в Ф. т. закономерностей – анализ систем и механизмов, поддерживающих в организме гомеостаз,т. е. постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость функционирования организма, его органов и систем при изменении условий деятельности. Гомеостатическое регулирование обеспечивает постоянную количественную и качественную адекватность ответа организма на изменившиеся внешние и внутренние условия. Такое регулирование может осуществляться на разных уровнях с участием простых или более сложных систем организма, по-разному сочетать их функционирование. Так, для поддержания на постоянном уровне снабжения клеток организма кислородом существуют разнообразные физиологические механизмы, изменяющие деятельность в соответствии с потребностями организма, например могут изменяться ритм сокращений сердца, просвет кровеносных сосудов и др. (см. Кровообращение ) .Для решения практических вопросов в Ф. т. обоснована обязательность изучения 4 ключевых состояний систем гомеостатического регулирования: при оперативном покое (состояние готовности организма к деятельности), при переходе от оперативного покоя к состоянию напряжения (усиление имеющихся форм регуляции), затем к состоянию перестройки структуры гомеостата (в регуляцию вовлекаются новые механизмы) и, наконец, при переходе в состояние постепенного распада гомеостатической структуры, как единой системы. Так, по мере увеличения тяжести физической работы вначале происходит некоторое учащение и усиление сокращений сердца, расширяются сосуды работающих мышц и сужаются сосуды пищеварительной системы и кожи (состояние напряжения). Затем из клеток поступает в сосуды жидкость, а из селезёнки и печени – дополнительное количество эритроцитов, в мышцах увеличивается число сокращающихся волокон, ранее суженные сосуды кожи расширяются, включается потоотделение, потребление кислорода тканями уменьшается – возрастает т. н. кислородный долг (перестройка гомеостата). Если физическая нагрузка чрезмерна, сосуды паралитически расширяются и не реагируют на управляющие нервные импульсы, нарушается координация дыхания и кровообращения, ухудшается кровообращение мозга, возникают сердечная слабость, потеря сознания (разрушение гомеостатического регулирования). Знание этих состояний позволяет обосновывать физиологические критерии гигиенического нормирования, определять степень тяжести и вредности труда, регламентировать его режим.
Одно из основных понятий Ф. т. – понятие функционального состояния, т. е. интегрального (единого) комплекса наличных характеристик тех функций и качеств человека, которые прямо или косвенно обусловливают выполнение трудовой деятельности. Исходя из анализа динамики гомеостатического регулирования, выделяют 2 типа функциональных состояний: адекватной мобилизации и динамического рассогласования. Адекватная мобилизация, характерная для тренированного, физически подготовленного человека, определяется напряжением или частичной перестройкой гомеостатического регулирования, направленного на обеспечение деятельности, адекватной поставленным задачам. Динамическое рассогласование характеризуется таким изменением регулирования или его разрушением, которое приводит к нарушению координации функций и снижению эффективности деятельности или к невозможности продолжать работу. Динамическое рассогласование наблюдается при т. н. экстремальных условиях, утомлении, состоянии голода, жажды. Существенно в Ф. т. представление о стоимости деятельности, т. е. степени расходования и возможности восполнения тех физиологических резервов, которые вовлекаются в процесс деятельности даже при оптимальных условиях. Так, любая физическая работа сопровождается тратой энергии, связанной с расходованием запасных веществ, изменением структуры мышечных волокон, уменьшением содержания в них гликогена, солей натрия, калия, кальция, появлением в крови недоокисленных продуктов обмена веществ. Утомление – одно из следствий высокой стоимости деятельности. Ф. т. изучает пути уменьшения стоимости деятельности путем рациональной организации рабочего процесса.
Важная практическая задача современной Ф. т. – составление физиолого-гигиенического паспорта профессии, дающего оценку тяжести, напряжённости и вредности труда. Такие паспорта составляются для промышленных, с.-х., транспортных и многих др. видов труда. Особое внимание уделяется работе человека на конвейерных производствах, где важна проблема монотонии, т. е. такого труда, при котором долгое время стереотипно повторяется одно и то же движение или небольшая группа движений, или же когда на оператора постоянно действует один и тот же управляющий сигнал (см. Конвейер ) .Данные Ф. т. используются не только для регламентации самого труда, но и для разработки методов быстрого приспосооления человека к новым для него условиям. Это особенно важно при работе человека в мало освоенных географических районах – Арктике, Антарктиде, зонах пустынь и высокогорья, в космосе и др. Перед Ф. т. возникли новые задачи в связи с появлением систем автоматического управления и увеличением сферы операторского умственного труда. Одна из них – проблема умственного утомления, сенсорного голода и сенсорного пресыщения возникает, если человек работает в условиях соответственно интенсивного, недостаточного, или очень большого числа раздражителей, действующих на органы чувств, что ведёт к уменьшению или чрезмерному повышению общего тонуса центральной нервной системы. Требуют разрешения ставшие актуальными проблемы недостаточной двигательной активности (гиподинамия) и малых мышечных напряжений (гипокинезия), а также проблема резких нервно-эмоциональных напряжений.
В СССР исследования по Ф. т. проводятся в Московском институте гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР, в центральном научно-исследовательском институте охраны труда ВЦСПС, институтах гигиены и охраны труда в Ленинграде, Свердловске, Донецке, Горьком, Киеве, Тбилиси и др., во Всесоюзном институте технической эстетики, институте психологии АН СССР, НИИ труда Государственного комитета Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы, в ряде университетов (ЛГУ, МГУ). Проблемы Ф. т. разрабатываются в рамках комплексных исследований по эргономике. Периодически проводятся всесоюзные и республиканские конференции, в рамках ЮНЕСКО организуются конгрессы труда, на которых рассматриваются и проблемы Ф. т. Теоретические проблемы Ф. т. координируются Советом по прикладной физиологии человека при Президиуме АН СССР. Работы по Ф. т. печатаются в СССР в журнале «Физиология человека» (с 1975), «Вопросы психологии» (с 1955), «Гигиена труда и профессиональные заболевания» (с 1957), в периодических выпусках ВНИИТЭ «Эргономика», за рубежом – в ряде специальных журналов, например «Ergonomics», «Human factors» (Великобритания) и др.
Лит.:Косилов С. А., Физиологические основы НОТ, М., 1969; Ломов Б. Ф., Человек и техника, М., 1966; Руководство по физиологии труда, М., 1969; Физиология мышечной деятельности, труда и спорта, Л., 1969; Леман Г., Практическая физиология труда, пер. с нем., М., 1967; Шеррер Ж., Физиология труда, пер. с франц., М., 1973; Введение в эргономику, М., 1974; Горшков С. И., Золина З. М., Мойкин Ю. В., Методики исследований в физиологии труда, М., 1974; Эргономика. Принципы и рекомендации, в. 1–7, М., 1970–74; Hull С. L., Principles of behavior, N. Y. – L., 1943; Murrell К. E. H., Ergonomics. Man in his working environment, L., 1965; Measurement of man at work, L., 1971.
В. И. Медведев.
Физиопрофилактика
Физиопрофила'ктика,предупреждение заболеваний с помощью естественных и искусственно создаваемых физических факторов. В широком смысле к Ф. относятся мероприятия, направленные на защиту организма человека от неблагоприятных влияний внешней среды и на создание оптимальных условий быта, труда и отдыха, соответствующих гигиеническим требованиям: кондиционирование и дезинфекция воздуха, пребывание в профилакториях, домах отдыха, санаториях и др. В Ф. применяются т. н. закаливание организма с использованием солнечных ванн, ультрафиолетовых и инфракрасных излучений (в фотариях на производстве, в школах), купаний, физкультура и массаж. Для Ф. рецидивов заболеваний и послеоперационных осложнений используют различные физиотерапевтические процедуры: УВЧ-терапию, ингаляцию, аэроионотерапию,электрофорез лекарственных веществ, водные процедуры и т.п.
Лит.:Безаппаратная физиотерапия и физиопрофилактика. [Сб. ст.], Минск, 1952; Практическое руководство по проведению физиотерапевтических процедур, 2 изд., М., 1965.
Физиотерапия
Физиотерапи'я(от греч. phэsis – природа и терапия ) ,раздел медицины, изучающий лечебные свойства физических факторов и разрабатывающий методы их применения с лечебно-профилактической целью. В ряде зарубежных стран термином «Ф.» обозначают только лечебную гимнастику; с др. стороны, термины «физиатрия», «физическая медицина», применяемые в современной литературе как синонимы Ф., охватывают все лечебные физические средства и методы, в том числе гимнастику и массаж. По принятой в СССР терминологии изучение природных курортных факторов ( бальнеотерапия, климатотерапияи грязелечение ) –предмет самостоятельного раздела медицины – курортологии,которая вместе с Ф. составляет единую научную дисциплину. Лечебную гимнастику и массаж, механотерапию(исключая вибротерапию) относят к лечебной физкультуре.Таким образом, в СССР в понятие Ф. включают: 1) изучение и применение с лечебной целью физических факторов, создаваемых трансформированием определённых видов энергии в энергию биологических процессов, – физикотерапию (в т. ч. светолечение, электролечение, аэроионотерапию, аэрозольтерапию) ;2) использование естественных факторов (пресная вода, торф, глина, озокерит и др.) вне курортов, т. е. в специальных физиотерапевтических больницах, поликлиниках, кабинетах.
Природные факторы применялись с лечебными целями (особенно водолечение и солнцелечение ) в странах Древнего Востока, Греции и Риме. В связи с открытием электричества и прогрессом физики с 18 в. началось становление физикотерапии, главным образом электролечения; в дальнейшем последовательно вводились в лечебную практику вновь открываемые физические факторы – статическое электричество ( франклинизация ) ,гальванический ток ( гальванизация и лекарственный электрофорез), асимметричный переменный ток ( фарадизация ) ,токи высокой частоты ( дарсонвализация, диатермия) .В современной Ф. применяют также магнитные, электрические и электромагнитные поля низких, высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот ( индуктотермия,УВЧ-, СВЧ-терапия и др.), искусственные световые излучения (от инфракрасного до ультрафиолетового и монохроматического когерентного, см. Лазерное излучение ) ,механические колебания (от инфразвуковых до ультразвуковых) и др. Формирование Ф. как специального раздела медицины относится к началу 20 в., когда в Льеже состоялся 1-й Международный конгресс по физической терапии (1905).
В России методы Ф., главным образом водолечение и некоторые виды электролечения, применялись с начала 19 в.; пионером электролечения был А. Болотов (1803), водолечения – А. Никитин (1825), светолечения – А. Маклаков (1889). Г. А. Захарьин,С. П. Боткин,А. А. Остроумов и др. использовали методы Ф. для комплексного лечения многих заболеваний. В начале 20 в. были созданы 3 научно-исследовательских института по физическим методам лечения (в Севастополе, Петрограде и под Москвой). Как специализированный научно-практический раздел медицины Ф. развивается после Великой Октябрьской социалистической революции. Её теоретическая основа – положения физиологических учений И. М. Сеченова,Н. Е. Введенского,И. П. Павлова.Большой вклад в развитие научной Ф. внесли сов. учёные А. Е. Щербак, П. Г. Мезерницкий, С. А. Бруштейн, А. В. Рахманов и др. В 1921 в Москве создан институт физиатрии и ортопедии (ныне институт курортологии и физиотерапии).
Физические факторы воздействовали на человека на протяжении всей его эволюции; поэтому физиотерапевтические процедуры оказывают на организм более физиологическое влияние, чем многие лекарственные средства. Физиотерапевтические процедуры вызывают как неспецифические, так и специфические ответные реакции организма. Последние обусловлены особенностями действующего фактора и патологического процесса и обеспечивают основной лечебный эффект. Задача Ф. – достижение наибольшего терапевтического эффекта при наименьшей нагрузке на организм путём усиления специфического и ослабления неспецифических компонентов действия физических факторов. Для этого последние нередко используются в прерывистом (импульсном) режиме и в малых дозах. Выбор фактора, его дозы и способа применения, а также сочетания нескольких факторов определяется формой и стадией болезни и состоянием организма. Физиотерапевтические средства наиболее эффективны в начальном периоде болезни – при функциональных нарушениях. В комплексе лечебных мероприятий их применяют также на др. этапах лечения и медицинской реабилитации с целью воздействия на определённые процессы в организме на разных уровнях, в том числе клеточном и молекулярном. Многообразие факторов и методик, применяемых в Ф., определяет возможности индивидуализированного воздействия на организм и направленного влияния на патологический процесс без отрицательного побочного эффекта.