ПОТРЕБЛЕНИЕ РЕСУРСОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ЧЕЛОВЕКА КАК ПРОТЯЖЕННЫЙ ВО ВРЕМЕНИ ПРОЦЕСС

Рассматривая графическое представление зависимости показателя состояния субъекта от значений показателя состояния внешней среды или, как это было обозначено для краткости, — «конус необходимости», мы не концентрировали внимание на таком важном, во многом определяющем процессы потребления субъекта факторе, каким является время. Построение представленной ранее зависимости (см. рис. 5.4) подразумевает статичность, отображает состояние организма человека и состояние внешней среды в определенные (фиксированные) моменты времени.

Каждое из этих состояний обусловлено определенным уровнем потребления некоторого ресурса на протяжении достаточно продолжительных периодов времени, т.е. предполагаются относительно протяженные периоды потребления, предшествующие этому состоянию.

Сама жизнь есть процесс, протекающий во времени. Всякий акт потребления также представляет собой процесс протяженный, ограниченный в каждом конкретном случае некоторыми временными рамками. Будучи необходимым условием жизни, потребление следует рассматривать в качестве непрерывного процесса. Поэтому правильным будет исходить не столько из потребления частичных количеств ресурсов, сколько из существования непрерывных потоков материальных и энергетических частей потребляемых ресурсов. Поток материальных и энергетических частей потребляемого ресурса

юз

есть количество составляющих данного ресурса, проходящих через границу субъекта в некоторый период времени. В целях упрощения дальнейшего изложения фразу «материальный или энергетический поток составляющей потребляемого ресурса, проходящий через границу субъекта» считаем возможным заменять фразой «поток составляющей потребляемого ресурса».

Рассматривая гипотетический график конуса необходимости (см. рис. 5.4), который, впрочем, может быть построен на основе реально проведенных измерений, мы в состоянии дать качественную и количественную характеристики такого свойства ресурса, каким является способность обеспечивать существование субъекта в результате потребления его материальных и энергетических частей. Составляющие этого ресурса выступают в данном случае в качестве блага.

Потребление ресурсов внешней среды, как уже не раз говорилось, есть процесс, протекающий во времени. Привязывая в рассматриваемой модели потребление определенных количеств ресурсов к некоторым временным периодам, мы приходим от показателей состояния внешней среды к рассмотрению показателей движения, в частности к измерению количеств потребляемых в определенные временные промежутки ресурсов. Далее мы будем пользоваться таким количественно измеряемым показателем, каким является поток ресурсов. Ранее отмечалось, что поток потребляемого ресурса есть количество данного ресурса, потребляемого человеком в единицу времени.

Показатель состояния окружающей среды, представленный на горизонтальной оси графика функции «конус необходимости» (см. рис. 5.4), предопределяет количество потребляемых субъектом составляющих ресурса. Мы можем попытаться заменить независимую переменную в функции «конуса необходимости» со значений показателя состояния окружающей среды на значения показателя движения составляющих внешней среды, а именно количества потребляемого субъектом материальных и энергетических частей ресурса.

Построение графика, изображенного на рис. 5.4, осуществлялось в предположении наличия определенного, количественно измеряемого показателя состояния внешней среды. В ранее рассмотренном примере это была энергетическая характеристика атмосферного воздуха, измеряемая показателем температуры в градусах Цельсия.

Каждое значение температуры окружающего человека атмосферного воздуха подразумевает наличие потока тепловой энергии от человека во внешнюю среду или наоборот. Этот поток тепловой энергии обусловлен одним из свойств атмосферного воздуха — способностью отводить и рассеивать тепло человеческого тела. Атмосферный воздух в данном случае представляет собой потребляемый человеком ресурс окружающей среды.

Каждое значение интегрального показателя Ь, характеризующего состояние человека, обусловлено наличием некоторого количества энергетической составляющей ресурса q, потребляемого рассматриваемым субъектом в продолжение определенного достаточного по длительности периода времени Т. В приведенном выше примере разница температур внешней и внутренней среды человека обусловливает обмен тепловой энергией между ними. Количество тепловой энергии, которой обмениваются внутренняя и внешняя среда человека, определяется разницей температур внешней и внутренней среды человека и продолжительностью периода времени, в течение которого происходит тепловой обмен.

Если рассматривать некоторый фиксированный период времени Т, то количество тепла, переходящего из внутренней среды во внешнюю (или наоборот) в продолжение этого временного периода Т, определяется только лишь разницей температур. Поэтому, учитывая постоянство температуры внутренней среды человека (36,6°С), можно сказать, что поток тепловой энергии между внутренней и внешней средой человека при прочих равных условиях определяется только лишь температурой внешней среды. Поэтому допустимо заменить показатель температуры внешней среды на показатель потока обмениваемого тепла.

Мы можем выбрать равным единице 0=1) временной период, в продолжение которого осуществляется процесс потребления ресурса. Тогда переходим к величинам этих потоков, измеряемых количеством материальных или энергетических составляющих, проходящих через границу, отделяющую рассматриваемый субъект, в единицу времени. В последнем случае количество потребляемых материальных или энергетических составляющих ресурса уже не зависит от продолжительности процесса потребления, но зависит лишь от качества и количества потребляемых материальных и энергетических составляющих данного ресурса.

Исходим из того, что если на протяжении определенного промежутка времени поток потребляемого ресурса не меняется, то и состояние субъекта также не меняется в силу того обстоятельства, что мы пренебрегаем некоторой протяженностью процессов перехода данного субъекта из одного состояния в другое. Заданное значение потока потребляемого ресурса имеет своим результатом приобретение вполне определенного состояния человека.

Таким образом, мы исходим из допущения, состоящего в том, что в дальнейшем будем пренебрегать переходными процессами и считать, что изменение потока ресурса, измеряемого показателем количества потребляемого ресурса в единицу времени, имеет своим результатом достаточно быстрый (мгновенный) переход субъекта из одного стабильного состояния в другое. Состояния субъекта, как ранее это было принято, измеряются интегральным показателем Ь, откладываемым на вертикальной оси — (см. рис. 5.4).

В качестве независимой переменной в двух рассматриваемых функциях используются разные по своей природе количественные характеристики. В случае функции, графически представленной на рис. 5.4, независимой переменной является такой показатель состояния, как температура окружающей среды. Во втором случае рассматриваем функциональную зависимость состояния субъекта, измеряемого интегральным показателем Ь, от независимой переменной, в качестве которой выступает показатель, характеризующий движение составляющей внешней среды — поток энергетической составляющей потребляемого ресурса.

Обратимся к тому же примеру, которым иллюстрируется энергетическое взаимодействие человека с окружающим его воздухом. В качестве потока энергетической составляющей потребляемого ресурса в данном примере мы можем рассматривать поток тепловой энергии, отводимой от человека.

Для того чтобы получить функцию показателя состояния субъекта от потока потребляемого ресурса, следует найти взаимозависимость между показателем энергетического состояния окружающего человека воздуха и потоком тепловой энергии между человеком и окружающим его воздухом. То, что такая взаимозависимость существует и является обратной, видится вполне очевидным. Эта взаимозависимость состоит в том, что чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше значение величины потока тепла, отводимого от человеческого тела, и, наоборот, чем выше температура воздуха, тем меньше величина потока отводимого тепла при прочих равных условиях. Если температура окружающего воздуха превышает температуру внутренней среды человека, то направление потока тепла меняет свой знак, т.е. направляется из внешней среды во внутреннюю.

Функциональная зависимость, связывающая эти два показателя (температуру воздуха и поток энергии), в простейшем случае может быть представлена в форме линейной зависимости.

0 = К[36,6-Т(°С)].

(8)

0 = К[36,6-КТ(°С)].

(8а)

Поскольку температуру внутренней среды человека полагаем постоянной, выражение разницы температур внутренней и внешней среды человека допустимо заменить одной переменной — температурой внешней среды. Величину потока, отводимого из внутренней среды тепла, можно выразить через температуру окружающего воздуха, умноженную на некоторый коэффициент. Если такой коэффициент является постоянной величиной, то зависимость является линейной.

Сомножитель КхТ(°С) входит в выражение правой стороны равенства (8а) со знаком минус, поэтому зависимость двух указанных переменных 0 и Т(°С) в данном конкретном случае является обратной. Коэффициент к = 1/К есть физическая величина, характеризующая способность атмосферного воздуха отводить тепло.

кО =36,6 - Т(°С). (9)

Т(°С) =36,6 - кО. (10)

Совершив замену независимой переменной в функции Ь = ЦТС), мы получим функцию, выражающую зависимость обобщенного показателя состояния человека (Ь) от величины показателя, характеризующего потребление человеком ресурса. В качестве ресурса в данном случае выступает окружающий атмосферный воздух. Потребление ресурса измеряется потоком тепловой энергии, отводимой от человека во внешнюю среду, измеряемую показателем потока тепла 0.

(И)

Ь = Ц0).

Поскольку функция (10) является линейной, форма функции (11) в ее графическом виде в принципе не отличается от формы той функции, что была изображена на рис. 5.4 Ь = ЦТ°С). Внешнее отличие состоит в масштабе единиц независимой переменной. В силу того обстоятельства, что зависимость между температурой внешней среды и потоком тепловой энергии, как мы ранее выяснили, является обратной, форма кривой на рис. 5.6 представляет собой как бы зеркальное отображение кривой на рис. 5.4 относительно вертикальной оси графика. Таким образом, самым низким температурам воздуха соответствует максимальный отвод тепла (Т°т]п—> 0тах), а самым высоким температурам соответствует минимальный отвод тепла (Ттах->(5т|11).

Формально произведена замена оси независимой переменной, которая в первом случае представлена показателем энергетического состояния ресурса окружающей человека среды температурой Т°С, а во втором — показателем потока тепловой энергии 0 (см. рис. 5.6).

Неформальное отличие двух рассматриваемых функций состоит в изменении самого смысла изображаемой зависимости. На рис. 5.6 изображена зависимость величины обобщенного (интегрального) показателя состояния субъекта от значения показателя, характеризующего движение составляющей внешней среды, т.е. от величины потока энергии во внешнюю среду. Поток энергии от субъекта во внешнюю среду есть форма потребления такого ресурса, каким яв-

Зависимость величины интегрального показателя состояния субъекта 1_ от величины потока энергии, направленной из внутренней среды субъекта

Рис. 5.6. Зависимость величины интегрального показателя состояния субъекта 1_ от величины потока энергии, направленной из внутренней среды субъекта

во внешнюю О

ляется атмосферный воздух. Ранее на рис. 5.4 была изображена зависимость показателя состояния человека от показателя состояния внешней среды. Представленная зависимость (см. рис. 5.6) сохраняет форму «конуса» для случаев выражения зависимости показателей состояния внутренней среды субъекта от показателей материальных и энергетических потоков через границу субъекта как форм потребления человеком самых различных видов ресурсов внешней среды.

Видится нужным рассмотреть предельные величины изменения состояния субъекта при изменении показателя потока тепловой энергии как формы потребления ресурса окружающей среды. Такая функциональная зависимость может быть получена посредством дифференцирования функции (11), которую для упрощения будем считать перевернутой параболой, по переменной показателя потока потребляемого ресурса окружающей среды:

Мд(0) = бЬ/сК}. (12)

Графическое изображение функции (12) показывает (рис. 5.6а), что предельные приращения интегрального показателя состояния субъекта последовательно снижаются при изменении величины потока потребляемого ресурса, начиная с 0т1п, обращаясь в ноль при о , приобретая отрицательные значения после 0 > О . Эта функция (12) показывает быстроту изменения интегрального пока-

О

а. Графическое изображение функции предельных величин изменения интегрального показателя состояния от изменения величины показателя

Рис. 5.6а. Графическое изображение функции предельных величин изменения интегрального показателя состояния от изменения величины показателя

потока потребляемого ресурса

зателя Ь при изменении показателя потока энергии 0 как формы потребления ресурса внешней среды.

Следует заметить, что существуют такие формы воздействия внешней среды на человека, которые в любых количественно измеряемых величинах потоков материальных и энергетических составляющих окружающей среды, потребляемых человеком, имеют отрицательные последствия для состояния и функционирования данного субъекта (рис. 5.7). Для этих случаев графическое изображение приведенной в качестве примера перевернутой и-образной зависимости не имеет левой восходящей части, а лишь только правую нисходящую часть: «внешние воздействия, не встречающиеся в нормальных условиях, не имеют минимума, но имеют максимум. Оптимумом является отсутствие таких воздействий» [2].

Этот случай (см. рис. 5.7) предполагает наличие других форм потребляемых ресурсов, которые обеспечивают наличие некоторой величины показателя состояния субъекта Ь0 при отсутствии рассматриваемого потребления (0 = 0), имеющего только отрицательные

последствия для человека.

Функция предельных приращений интегрального показателя Ь от изменения величины материального или энергетического потока составляющих ресурса, потребляемого субъектом, имеет в данном случае нулевое значение (при отсутствии потока такого ресурса) и только отрицательную ветвь данной функции (рис. 5.7а).

Возможен и промежуточный вариант, расположенный между двумя указанными случаями. Имеются такие виды ресурсов, без наличия которых человек может существовать, однако потребление

Функциональная зависимость показателя состояния субъекта от материального или энергетического потока, имеющего только отрицательные результаты от потребления человеком данного ресурса

Рис. 5.7. Функциональная зависимость показателя состояния субъекта от материального или энергетического потока, имеющего только отрицательные результаты от потребления человеком данного ресурса

определенных относительно небольших по величине потоков этого ресурса позволяет повысить показатель состояния субъекта. Графическое изображение такого рода функциональной зависимости представлено на рис. 5.8. В данном случае также предполагается потребление иных, кроме рассматриваемого видов ресурсов, которые обеспечивают приобретение состояния субъекта, характеризуемое показателем Ь0.

Рис. 5.7а. Графическое изображение функции предельных приращений интегрального показателя состояния субъекта от переменной материального или энергетического потока составляющих ресурса окружающей среды, приносящих отрицательную реакцию внутренней среды субъекта

Функциональная зависимость показателя состояния субъекта от показателя величины материальных или энергетических потоков составляющих ресурса внешней среды, для случая возможности отсутствия

Рис. 5.8. Функциональная зависимость показателя состояния субъекта от показателя величины материальных или энергетических потоков составляющих ресурса внешней среды, для случая возможности отсутствия

потребления человеком данного ресурса

Функция предельных значений интегрального показателя состояния субъекта от изменения показателя материального или энергетического потока составляющих ресурса для последнего случая имеет вид, представленный на рис. 5.8а.

Мо

Рис. 5.8а. Графическое изображение функции предельных приращений для случая формы функциональной зависимости интегрального показателя состояния субъекта от показателей материальных или энергетических потоков составляющих потребляемого блага, изображенной на рис. 5.8

Для того чтобы упростить дальнейшее рассмотрение биологической модели, примем предположение, состоящее в том, что данный субъект не может существовать, не потребляя достаточных по величине материальных и энергетических потоков составляющих потребляемого ресурса. Этот случай соответствует графику, изображенному на рис. 5.6, 5.8, а также примеру с отводом тепла от тела человека.

На основании рассмотрения представленных выше графических функций можно проиллюстрировать использованное ранее понятие «благо». Потребляемый ресурс внешней среды может характеризоваться в качестве блага только в том случае, когда его потребление дает (или может дать) положительные приращения интегрального показателя состояния субъекта. В качестве блага могут выступать такие типы ресурсов внешней среды, которые характеризуются функциями, изображенными на рис. 5.6, 5.6а, 5.8, 5.8а. В качестве блага эти типы ресурсов выступают только при величинах материальных и энергетических потоков составляющих потребляемого ресурса, не превышающего 0орг

Такие типы ресурсов окружающей среды, потребление которых субъектом отображается графическими функциями, изображенными на рис. 5.7 и 5.7а не могут быть названы благом.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >