1.1.3. Влияние магнитного поля на организм

Физическая характеристика. Земной шар обладает магнитным полем, происхождение которого связывают в большей степени с внутренними причинами – вихревыми электрическими токами в жидком ядре Земли, в меньшей – с внешними, главным образом с токами в ионосфере и магнитосфере. Магнитное поле Земли является векторным полем, изменяющимся как по величине, так и в пространстве.

В местах пересечения магнитной оси с поверхностью Земли находятся геомагнитные полюсы, не совпадающие с географическими: северный магнитный полюс в южном полушарии и южный магнитный полюс в северном полушарии. Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Напряженность поля составляет на северном геомагнитном полюсе 0,6 Э, южном – 0,7, магнитном экваторе – 0,35 Э. В зависимости от структуры и динамических свойств различают постоянное (не изменяющееся в течение года) и переменное (периодически меняющееся, характеризующееся высокой биологической активностью) магнитное поле Земли. В зависимости от структуры и причин возникновения различают поле однородного намагничивания, материковое, аномальное (материковые, регионарные и локальные аномалии), внешнее поле вариаций.

Изменения переменной части геомагнитного поля (ГМП) зависят от внешних причин и бывают невозмущенные (солнечно-суточные, лунно-суточные и годовые) и возмущенные, с непрерывно изменяющимися амплитудой, фазой и периодами колебаний. Непериодические изменения ГМП связаны с магнитными бурями. Отмечается, что появление магнитных бурь коррелирует с солнечной активностью. Одним из видов изменения ГМП являются геомагнитные пульсации, представляющие собой электромагнитные волны низкой частоты, наблюдающиеся на поверхности Земли.

Для характеристики магнитной активности Земли используются локальные индексы, характеризующие возмущенность ГМП в определенном месте, и планетарные, указывающие на возмущенность ГМП в целом.

Биологическая значимость ГМП. Этот вопрос является до сих пор дискуссионным. Много исследований, посвященных влиянию на биологические объекты искусственных магнитных полей, возникающих в бытовых и производственных условиях и в десятки и сотни раз превосходящих естественный фон, и сравнительно мало работ, посвященных действию ГМП.

Магнитобиологи впервые экспериментально показали значение ГМП для ритмики процессов ориентации животных в пространстве. Ориентация в ГМП была обнаружена у насекомых, птиц, рыб и других биологических объектов. Так, термиты ориентируют подземные галереи и входы в термитники по магнитному меридиану.

Способность птиц к пространственной ориентации отмечалась еще в середине прошлого века. В настоящее время подчеркивается главное значение ГМП при объяснении особенностей миграционного поведения птиц. Кроме того, экспериментальные данные показали, что птицы способны, реагируя на слабые искусственные магнитные поля изменять свою активность при сдвигах ГМП. Хотя экспериментальных работ по прямому исследованию реакции рыб на ГМП очень мало, некоторые авторы считают, что при движении рыб в однородной среде, дальних миграциях большое значение имеет ориентация по ГМП.

Было показано, что в ГМП ориентируются такие биологические объекты, как одноклеточные, растения, улитки, которые не совершают миграции. Отсюда был сделан вывод, что ГМП является важнейшей пространственно-временной координатой для живых организмов и ориентация в ГМП является общебиологической проблемой Исследования влияния уменьшения ГМП показали, что при длительном нахождении биологических объектов в условиях полного экранирования резко нарушаются физико-биохимические свойства, наблюдается атипический рост клеток и тканей, нарушаются морфология и функционирование внутренних органов, в ряде случаев наблюдается преждевременная смерть. У микроорганизмов появляются мутантные формы. Изучение биологического действия ГМП свидетельствует об экологической ценности этого физического фактора. Полагают, что на протяжении эволюции биологические системы приспособились к определенному диапазону интенсивности магнитного поля.

Геомагнитные бури

Силовые линии магнитного поля Земли вблизи экваториальной плоскости располагаются практически параллельно поверхности Земли, обеспечивая максимальную защиту от космического излучения. В полярных областях силовые линии расположены почти перпендикулярно поверхности Земли, в результате чего в авроральной области (65–78 °с.ш.) образуется наиболее уязвимое место – «ахиллесова пята» – магнитного поля Земли. В этой полосе на магнитосферу Земли поток частиц обрушивается дважды в день: вечером протонный поток, а утром электронный поток. Естественно, что в авроральной области вариации магнитного поля достигают экстремальных величин. Негативным эффектом воздействия геомагнитных возмущений является ухудшение самочувствия большинства жителей. В многочисленных исследованиях было показано воздействие магнитных бурь на клетку и организм в целом, однако механизмы этого воздействия остаются мало изученными.

В проведенном исследовании внутриорганной перекисной активности, изученной в гомогенатах органов крыс (n=60), забитых на 1, 2, 3 дни геомагнитной бури (К-индекс 6 баллов) (сравнение с использованием критерия Вилкоксона), было выявлено, что наибольшее смещение баланса (S/tg) в сторону оксидантов наблюдалось в легких. На протяжении всей геомагнитной бури наблюдалось статистически значимое по сравнению с контролем (р<0,04) увеличение перекисной активности, однако максимума смещение баланса в сторону оксидантов достигло в легких на второй день магнитной бури. Увеличение перекисной активности наблюдалось и в других органах: мозге, печени, сердце, что может отражать нарушение их функции. Данные органы оказывают большое влияние на работу легких. Нарушение подкорковых процессов может привести к усилению одышки и нарушениям регуляции дыхания, от эффективности работы печени во многом зависит синтез сурфактанта, от метаболических резервов сердца зависит легочный кровоток. Кроме того, в период магнитных бурь статистически достоверно возрастает свертываемость крови, что может способствовать микроциркуляторным нарушениям в сосудах легких.