182
единицу времени, не теряя соответствия с ритмом наносимых раздражении. Лабильность нерва, синапса, скелетной мышцы оказалась разной. В условиях эксперимента в лаборатории нерв был способен давать до 500 имп/с, синапс – около 100 имп/с, мышца – 150-200 имп/с.
Особенно сложны и многообразны по временным характеристикам разряды различных внутрицентральных нейронов. В мозгу одни из них генерируют разряды самопроизвольно – спонтанно, другие принимают импульсы извне и, в свою очередь, посылают их определенным клеткам – адресатам. В норме пулы – комплексы нервных клеток – работают синхронно
ивзаимодействуют с другими ансамблями. Наиболее изучены ритмы разрядов нервных клеток в коре больших полушарий, формирующиеся в ассоциациях с биопотенциалами подкорковых образований. В состоянии покоя в энцефалограмме коры, как правило, обнаруживают альфа-ритм (8-13 Гц), при возбуждении возникает так называемая депрессия альфа-ритма: появляются бета-волны с частотой 13-30 Гц.
Вусловиях обычного спокойного сна в коре мозга регистрируются медленные волновые колебания типа дельта-волн (1,5-3 Гц). Их считают признаком синхронизации активности целого ряда ансамблей нейронов. Есть
идругие типы активности. Важно отметить, что пространственно-временное взаимодействие нервных элементов в ЦНС предопределяет различные состояния организма, формы поведенческих реакций (Агаджанян, 1998).
Таким образом, все элементы центральной нервной системы и элементы двигательного аппарата отличаются своими временными характеристиками. Такое свойство А.А. Ухтомский назвал гетерохронизмом.
Ритмичность процессов
Геомагнитное поле определяет и другое важное свойство растений – ритмику функционально-динамических процессов. Примечательно, что решающую роль при этом имеют наклонение и склонение ГМП. С изменением элементов ГМП изменяется ритмичность самых разных периодов в биологических объектах – суточных, сезонных, годовых. Как показали эксперименты, в основе универсальной связи ритмики функциональных процессов с ГМП лежит изменение проницаемости биологических мембран под влиянием этого поля. Хотелось бы только предостеречь от упрощенного взгляда на связь ритмики с ГМП. Дело заключается в том, что связь ритмики с ГМП не однозначная, а варьирующая: в одни сутки она определяется изменением наклонения, в другие – склонения ГМП. В ряде случаев эта тесная связь между одним элементом ГМП и ритмическим функциональным процессом прослеживается не полностью, а лишь непрерывно 10-16 часов, после чего 8-14 часов наблюдается связь с другим элементом ГМП. Эта особенность влиянием внешних факторов, например суточного хода гравитации, или внутренними причинами – изменением биоэлектрической активности, токовых систем внутри клеток, электромагнитных полей самих биологических объектов, уровнем свободных радикалов и т.д.
Одним из основных доказательств в пользу важной роли ГМП в ритмичности функциональных процессов, происходящих в живых организмах, являются многолетние (15 лет) непрерывные исследования
183
дыхания проростков картофеля в термобароклаве с полностью константными условиями температуры, влажности, освещенности, газовой среды. Правильность выводов о влиянии ГМП на физиологические процессы у растений может быть подтверждена также работами, проведенными не только
встрого контролируемых условиях фитотрона, но и в поле, где факторы внешней среды непрерывно изменяются. Сравнительный анализ показывает, что и в таких условиях ГМП сильно влияет на периодичность совершающихся физиологических и биохимических процессов.
Таким образом, на основании всех представленных выше материалов можно заключить, что ГМП, по-видимому, оказывает непосредственное влияние на такие кардинальные свойства живых организмов, как полярность, симметрия, ритмичность, дифференциация, генетические свойства. Все это позволяет считать ГМП важным эволюционным фактором биосферы.
Геомагнитное поле является важным фактором, влияющим на такие фундаментальные свойства эволюционного развития всех без исключения живых организмов, как наследственность и изменчивость, ответственные за уровень и ход естественного мутагенеза в природе. Именно ГМП является определяющим фактором в проявлении основных свойств живых организмов, существенную роль, в котором играют сердечно-сосудистые системы живых организмов. Именно через нервную и сердечно-сосудистую систему живые организмы воспринимают импульсные вариации геомагнитного поля.
Роль молекул воды. Универсальность действия ГМП на живые организмы осуществляется через молекулы воды, входящие в структуру биологических систем и проницаемость клеточных мембран. Дубов А.П. отмечает большую чувствительность молекул воды к магнитным и электрическим полям, под влиянием которых осуществляется их перестройка.
Биологические мембраны, являющиеся структурными элементами любой клетки, выполняют основную роль в поддержании функционирования и тонкой регуляции всех без исключения органов живого организма. Именно на согласованной работе нервных клеток мембранного механизма проницаемости возможно точное поддержание гомеостаза живого организма и саморегулирующей способности всех его элементов, от субмикроскопических частиц, подобно микросомам, митохондриям, до отдельных органов.
Вариации геомагнитного поля через изменение проницаемости биологических мембран нервных клеток оказывает влияние на весь организм
вцелом, вызывая всю гамму изменений в организме человека, у животных и растений.
Для организма в целом особое значение имеют магнитные свойства крови и составляющих её элементов. Одним из первых на это обратил внимание А.Л. Чижевский, открывший радиально-кольцевые структуры в движущейся крови и теоретически исследовавший магнитное взаимодействие вращающихся эритроцитов. Изменения, происходящие с кровью при возмущении ГМП, можно лучше понять, если наряду с действием через вегетативную нервную систему признать возможным непосредственное влияние ГМП на магнитные свойства элементов крови. В частности, были высказаны предположения, что эритроциты в крови у больных сердечнососудистыми заболеваниями имеют аномальные магнитные свойства, так что
184
их способность «намагничиваться» приводит к изменению вязкости крови, структуры кровотока и нарушению гемодинамики.
Врезультате магнитобиологических исследований было обнаружено собственное магнитное поле живых организмов, однако и электрические явления, тесно связанные с биомагнитной активностью, также давно были предметом внимательного и всестороннего изучения. Большое значение имеет активизация процесса сорбции и переноса ионов, генерации биопотенциалов в живых организмах, т.к. вызывают асимметрию в распределении токов действия.
ГМП вызывают асимметрию электромагнитных полей живых объектах. Отмечается участие этих факторов в возникновении биоэлектрической активности и в изменении величины биопотенциалов у растений.
Внастоящее время имеются экспериментальные данные о регистрации вариаций магнитного поля во время сердечной деятельности, прохождения нервного импульса по волокну, при электрической активности нерва и
головного мозга.
Величина переменного магнитного поля сердца составляет от 10-7 до 10-8 гаусс, а головы около 10-9 гаусс. Считается, что указанные магнитные поля являются производными от ионных электрических токов в головном мозгу и соответственно в мышечных группах сердца. Сигнал магнитного поля сердца
иголовы человека идентифицирован как истинный В-вектор, производимый ионными токами внутри соответствующих частей тела (рис. 45). Для головы человека таким определяющим током является альфа-ритм, которому свойственны электрические колебания в интервале от 8 до 12 Гц. Для сердца решающее значение имеют токи, возникающие в сердечной мышце и отражающие процессы распространения возбуждения по сердечной мускулатуре. Вследствие этого магнито-кардиограмма также имеет эти характерные зубцы.
Рис. 45. Общая схема распределения вокруг головы магнитного измеренного В-вектора, обусловленного токами альфа-ритма.
185
Магнитно-силовые линии головы человека направлены с левой половины к правой, т.е. имеют лево-правую симметрию. Последнее весьма примечательно, ибо дает объяснение ряду давно описанных гипнотических экспериментов.
Сведения о магнитном поле других организмов пока недостаточны. По теоретическим и экспериментальным данным одних исследователей, магнитное поле насекомого слишком мало, чтобы с его помощью можно было бы объяснить ориентацию в ГМП. Другие же исследователи, обнаружив, что даже мертвые насекомые, подвешенные на тонкой нити или закрепленные на поплавке, плавающем в воде, принимают в ГМП определенное положение, считают, что тело насекомых, по-видимому, представляет собой магнитный диполь.
Имеются данные, что собственное магнитное поле семян пшеницы, ячменя, ржи составляет несколько гамм и что южный магнитный полюс находится на зародышевом конце, а северный – на противоположном конце семени. Но, по-видимому, существует более сложная зависимость в расположении магнитных полюсов у семян. На это указывают данные по функциональной диссимметрии и различной реакции «левых» и «правых» семян одних и тех же растений при их ориентации к северному или южному магнитному полюсу Земли.
Экспериментальные сведения о существовании магнитного поля у живых организмов открывают пути для познания механизма взаимодействия коллебаний внешнего ГМП и внутреннего магнитных полей в живых организмах, а также биологического действия естественных долго- и короткопериодных магнитных полей широкого диапазона частот (от 7-12 Гц до 0,029-0,031 Гц).
Связь живых организмов с локальными и глобальными естественными электрическими и магнитными полями подлежит уже изучению новой дисциплиной – электромагнитной экологией. По-видимому, этой научной дисциплине – одной из ветвей биогеофизики – предстоит ответить на такие сложные вопросы, как возникновение десинхронизации при быстром перемещении живых организмов на большие расстояния, ориентация и хоминг у живых организмов и др. В этом направлении сделаны первые подходы. Прежде всего, четко выделены районы полярных областей с особыми геомагнитными условиями, где возможно своеобразное действие космических и геофизических факторов.
Следует отметить, что особой специфичностью именно, природной электромагнитной обстановки отличаются район экватора и прилегающие к нему области, где как известно, проходят мощные экваториальные токовые струи.
Геомагнитобиология сейчас делает свои первые уверенные шаги, подтверждая экспериментами и наблюдением, что «сама жизнь входит в живой организм и развивается в присутствии геомагнитного поля». Можно надеяться, что многочисленные и всесторонние исследования в скором времени приведут к глубокому пониманию того особого значения, которое имеет ГМП для жизни на Земле, и к созданию геомагнитной теории развития биосферы. Геомагнитобиология заложила прочные новые основы учения о