172
К группе косвенных доказательств относят эксперименты, подтверждающие возможную биологическую роль ГМП.
В эту группу входят опыты с биологическими объектами, ориентирующимися в пространстве относительно геомагнитных полюсов, а также исследования в космических и подводных условиях.
Особое значение на данном этапе исследований биологической роли ГМП придается еще одному виду косвенных доказательств, так называемой медико-биологической статистике. С помощью простого сравнения и вычисления корреляционных зависимостей между ходом какого-либо процесса и одновременным изменением элементов ГМП и его активности в различном диапазоне частот делают вывод о наличии или об отсутствии связи между ними. Этим методом, с учетом точной датировки событий, можно четко показать влияние ГМП на ход биологических процессов в биосфере Земли. К группе косвенных доказательств примыкают и палеомагнитобиологические исследования, т.е. изучение изменений ископаемой фауны в осадочных породах в связи с изменением ГМП в далеком историческом прошлом.
Синхронизация работы различных систем
В процессе совместной деятельности системы «нерв – синапс – мышца» вырабатывается общий оптимальный ритм (по А.А. Ухтомскому происходит «усвоение ритма»: наименее лабильные структуры подтягиваются до уровня наиболее лабильных).
Усвоение ритма подобного рода характерно и для сердечной мышцы и различных элементов проводящей системы сердца. Синусный узел – пейсмекер – автоматически генерирует импульсы с частотой около 70 возбуждений в секунду. Атриовент-рикулярный узел, будучи изолирован от синусного, обладает более низкой лабильностью: он способен возбуждаться не больше 40 раз в секунду. Волокна миокарда обладают еще меньшей лабильностью. Но сердце функционирует как единый орган, так как все перечисленные структуры усваивают единый ритм – 70 возбуждений в секунду.
Для двигательной активности в условиях целостного организма необходима сложная иерархическая организация нервных центров, управляющих данными мотонейронами, а также сома-товисцеральная синхронизация – приспособление кровообращения и дыхания к темпам выполняемой скелетными мышцами деятельности. К работающей мышце приносится кислород, выводится углекислый газ, следовательно, в процесс вовлекается дыхание, кровообращение, обмен веществ, выделение и т.д. В конечном итоге к двигательной активности подключаются все вегетативные функции.
Без согласования во времени невозможно функционирование целостного организма, состоящего из неоднородных по своим временным параметрам систем. Таким образом, можно утверждать, что усвоение ритмов – характерное универсальное свойство всего живого. Ритмичная по своему характеру работа, например косьба, идет легко. Бег без изменения скорости энергетически эффективней, чем бег с варьирующей скоростью. Музыка
173
облегчает ходьбу на большие расстояния («С песней весело шагать по просторам»). Все это, по-видимому, происходит благодаря именно синхронизации – усвоению ритмов. Хорошим синхронизатором деятельности сердца при некоторых аритмиях является ходьба. Ритмические шаги могут в определенной степени отрегулировать неравномерный ритм работы сердца. В свою очередь, человек интуитивно подстраивает ритм своей ходьбы к ритму работы сердца.
Еще в глубокой древности люди наблюдали связь деятельности сердца с факторами внешней среды, вызывающими эмоции – страх, радость, тревогу, волнение и другие ощущения. Мы часто слышим такие выражения: сердце «прыгает от радости», «бьется от волнения», «колотится от страха», «горит любовью», «замерло от неожиданности» и т.д.
Определенными временными характеристиками обладают не только показатели деятельности различных физиологических систем, но и показатели внутренней среды. Клод Бернар, а за ним и Уолтер Кеннон развили представления о постоянстве внутренней среды – гомеостазисе, который характеризуется рядом более или менее жестких констант. Любой показатель крови, как, например, рН, осмотическое давление, вязкость, содержание того или иного катиона или аниона, является конечным выражением сложно сочетанных интегративных процессов. Например, содержание ионов натрия в крови зависит от поступления его с пищей, от выделения с мочой, что, в свою очередь, связано с интенсивностью работы гипофиза и надпочечников, выделяющих гормоны, регулирующие концентрацию в крови ионов натрия. Наблюдая волнообразные изменения уровня различных параметров крови, а также изменение такого интегративного показателя, как температура тела, исследователи нашли закономерность: колебания гомеостатических констант всякого рода зависят от времени суток и имеют повторяющийся характер.
Ритмичность представляется одной из фундаментальных особенностей функционирования живого организма. Н.А. Агаджанян, А.Г. Марачев, Г.А. Бобков в 1998 году выполнили фундаментальную работу «Экологическая физиология человека», в которой большое внимание уделил ритмичности функционирования живого организма. Ими обосновано, что ритмичность непосредственно связана с механизмами обратной связи, саморегуляции и адаптации, а гармоничное согласование в ней достигается благодаря значительной особенности колебательных процессов – стремлению к синхронизации. Поэтому основное назначение ритмичности заключается в поддержании гомеостаза организма при изменении факторов внешней среды. При этом гомеостаз понимается не как устойчивость внутренней среды, а как колебательный процесс, как ритмический процесс – ритмостаз.
Установлено, что показатели деятельности таких систем, как сердечнососудистая, дыхательная, выделительная, также претерпевают закономерные колебательные изменения. То есть собственные ритмы организма не являются самостоятельными и независимыми, а связаны с колебаниями внешней среды, определяющимися главным образом сменой дня и ночи. Помимо этого, были выявлены колебания с циклом, соответствующим месяцу, сезону года и т.д.
174
8.2.Влияние геомагнитных возмущений на биоритмы
Функционально-динамические свойства любого организма зависят от его приспособленности к условиям существования, что и определяет сущность гомеостаза живых существ. Под этим термином подразумевается то динамическое единство и равновесие, в котором находится живой организм с внешней средой, ее многочисленными факторами. Основными факторами внешней среды, определявшими гомеостаз живых организмов, считается температура и влажность воздуха, освещенность, одним словом, комплекс, который входит в понятие метеорологических условий среды.
В частности, еще в 30-х годах ХХ столетия было высказано предположение об ориентации дипольных молекул в клетках и сделан вывод, что ГМП оказывает влияние на состояние тканей и возникновение в них электродвижущих сил. Именно одновременное изменение эластичности и электрических свойств тканей и органов и зависит от действия ГМП живых организмов.
Суточные изменения диастолического давления и содержания лейкоцитов в крови человека совпадают с ежедневными изменениями интенсивности геомагнитного поля. Аналогичный вывод сделан и при сопоставлении частоты сердечного ритма и ГМП. Куйбышев М.С. на основании более чем 24 тысяч измерений пульса у практически здоровых людей в возрасте 20-40 лет установил наличие корреляции между частотой сердечного ритма и изменением элементов ГМП. При этом он отметил, что действие ГМП на ритм сердечной деятельности обусловлено в значительной степени изменением направления вектора поля в вертикальной плоскости – наклонения, а не величиной общей напряженности поля. Получены были также данные о том, что во время геомагнитных бурь у лиц пожилого возраста учащается пульс и повышается артериальное давление. Приведенные выше наблюдения указывают на важное значение ГМП для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы. Имеются сведения о влиянии ГМП и на другие системы организма.
На основании медико-биологических статистических работ и специальных экспериментов ученые пришли к выводу, что ГМП оказывает прямое влияние на центральную нервную систему человека и животных.
При таком допущении становятся понятными работы, в которых описана зависимость числа травм на производстве, дорожных катастроф и происшествий, реакции человека на сигнал, поскольку рассматриваемые явления непосредственно связаны с состоянием высшей нервной деятельности человека.
Вегетативная нервная система здоровых людей весьма чувствительна к изменению ГМП. Так, во время геомагнитных возмущений (малые и умеренные бури) происходит усиление тонуса в основном симпатического отдела вегетативной нервной системы и лишь в 30% случаев (чаще всего у мужчин) – парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. По мнению авторов указанных работ, изменения состояния вегетативной нервной системы под влиянием ГМП оказывают влияние на кровь.
175
При изменении ГМП у человека наблюдаются те же изменения, что и у животных при действии слабых искусственных магнитных полей: усиление тормозного процесса в центральной нервной системе, замедление условных и безусловных рефлексов, нарушение памяти, изменение регуляции нормальных и патологических процессов и т.д..
Электрические потенциалы кожи. Процессы, тесно связанные с электрическими характеристиками организма, наиболее чутко реагируют на изменение ГМП. Это, в частности, подтверждают данные об электрической активности кожных покровов. Так, во время геомагнитных бурь изменяется величина электрических потенциалов кожи человека, усиливается или появляется асимметрия в их распределении на коже.
В системе крови у здоровых людей происходит ряд изменений, обусловленных геомагнитными возмущениями. Мы уже отмечали, что методом прямого сопоставления была показана синхронность в изменении количества лейкоцитов в крови человека и ГМП. При геомагнитных возмущениях изменяется функциональное состояние фибринолитической системы крови, снижается активность фибринолиза, что повышает вероятность тромбообразования.
Козлова А.Н. и Козлова М.М. при длительном исследовании 92 практически здоровых людей в возрасте от 17 до 30 лет выявили непостоянство изменений РОЭ у одного и того же человека в течение суток и в разные дни. Причем связь между направлением сдвига РОЭ в постоянном магнитном поле (0,8 Э) и изменением вертикальной составляющей ГМП за тот же период исследования оказалась значительной. Ежедневно (в течение 4 месяцев) исследуя динамику количества эритроцитов и содержания гемоглобина у здоровых людей, Ковальчук А.В. нашел, что при низкой и средней геомагнитной активности показатели крови изменяются в соответствии с динамикой глобального изменения геомагнитной возмущённости. Он отметил, также, что при очень резком изменении геомагнитной активности (увеличение Ар-индекса больше 100 за один-два дня) может наблюдаться снижение количества эритроцитов и гемоглобина. У здоровых молодых людей (19-22 года) в период магнитных бурь в крови уменьшается количество лейкоцитов и тромбоцитов, замедляется свертываемость, ускоряется изменение РОЭ и увеличивается фибринолитическая активность.
Рост и половое развитие. Естественно, что влияние ГМП, так сильно сказывающееся на состоянии взрослых здоровых людей, не может не отражаться и на развитии детского организма. Один из таких фактов – акселерация, проявляющаяся в увеличении скорости роста и ускорении полового развития организма человека. При этом наблюдается увеличение среднего роста детей во всех возрастных группах, от новорожденных до подростков, а также раннее половое созревание у девочек.
Явление акселерации имеет глобальный характер, её особенности, отмеченные выше, наблюдаются у здоровых нормальных детей в различных климатических зонах планеты, в городских и сельских условиях, во всех национальных и социальных группах населения, при разнообразных условиях развития и воспитания детей. Всеобщность акселерации заставляет искать её
176
общепланетарные причины. Высказано мнение, что такой причиной может быть периодические увеличения геомагнитные поля Земли на протяжении всего рассматриваемого периода акселерации.
Однако есть основание считать, что явление акселерации связано непосредственно с изменением геомагнитного поля. Как видно из изложенного выше, в явлении акселерации отмечаются те же черты глобальной синхронности и асинхронности, что и в различных процессах в биосфере. Сам процесс акселерации, несмотря на общую трендовую линию увеличения скорости роста и другие изменения, имеет нерегулярный характер. Для них характерны подъемы и спады во всех возрастных группах.
Кривые акселерации и изменения ГМП за одинаковый период сходны, что является косвенным свидетельством возможной связи между этими явлениями, причем особую роль играют для акселерации наклонение и склонение ГМП.
Все рассмотренные выше данные и аналитические сопоставления указывают на то, что ГМП является важнейшим фактором эволюционного развития живых организмов на Земле, причем пути воздействия ГМП на организм человека чрезвычайно разнообразны. Это прежде всего изменение самых различных функциональных свойств и процессов в человеческом организме. Но особое влияние ГМП, видимо, оказывает на важнейшие центры нервной и гуморальной регуляции в живом организме – гипоталамус и кору головного мозга. Возможно, именно этим объясняется многообразие тех связей, которые отмечены между ГМП и самыми различными проявлениями функциональной деятельности у людей. Остановимся вначале на взаимосвязи некоторых функциональных состояний женского организма с ГМП.
Влияние ГМП на женский организм. В результате длительных медицинских наблюдений и сопоставлений данных о периодичности, синхронности явлений и процессов, протекающих в женском организме, а также обследований больших групп людей акушеры и гинекологи обратили внимание на возможную роль в этих явлениях ГМП. Внимательному анализу подверглись такие напряженные и ответственные периоды в физиологии женского организма, как течение менструального цикла, родовая деятельность, токсикозы беременности. На основе статистической обработки большого числа данных было установлено влияние ГМП на менструальный цикл. Отмечено, что количество наступлений месячных кровотечений у женщин в определенные дни зависит от геомагнитной активности. Подсчет данных о ходе 7420 менструаций, полученных путем опроса 810 девушек в возрасте от 14 до 18 лет (учащиеся пражской школы медсестер), показал, что во время уменьшения геомагнитной активности частота начала менструаций увеличивается, во время повышенной активности, наоборот, месячные кровотечения начинаются реже. Обнаружено, что изменение длительности менструального цикла находится в соответствии с изменением напряженности ГМП.
Месячные биоритмы изучаются в виде овариально-менструального цикла у женщин. Это ритмически повторяющийся сложный физиологический процесс, биологическое предназначение которого состоит в подготовке женского организма к репродуктивной функции (рис. 44). Овариально-
177
менструальньш цикл характеризуется тремя основными компонентами: циклическими изменениями в системе нейроэндокринной регуляции, в яичниках, соответственно в секреции половых гормонов и циклическими изменениями в гормонально-зависимых органах половой системы: матке, маточных трубах, влагалище, молочных железах. Овариально-менструальный цикл относится к разряду стойких биоритмов высших приматов. Он генетически закодирован и для каждого индивидуума весьма стабилен по всем своим параметрам в периоде половой зрелости, в периоде, когда функция репродуктивной системы достигает наивысшего развития.
В течение овариально-менструального цикла в организме женщины происходят волнообразные сдвиги в обмене веществ, системах дыхания, кровообращения, выделения и других, связанных с физиологическими колебаниями состояния нервно-эндокринных структур, что позволило Д.О. Огг в 1890 году сформулировать «закон волнообразной периодичности физиологических отправлений женского организма».
Рис. 44. Динамика лютеинизирующего гормона (1), эстрогенов (2), прогестерона (3) у женщин в течение менструального цикла (Н.А. Агаджанян и др., 1998).
Независимо от принадлежности к различным этническим группам у всех здоровых женщин детородного возраста продолжительность нормального овариально-менструального цикла составляет от 21 до 35 дней. В среднем он длится 28,5 суток, что почти совпадает с периодом лунного месяца, который равен 28 суткам. Совпадение по периоду месячного и лунного циклов у людей принимается порой за свидетельство внеземного происхождения этой ритмики, а Луну рассматривают в качестве внешнего синхронизирующего фактора цикла. В настоящее время накоплен огромный фактический материал исследований о факте влияния космических ритмов на цикличность процессов в живых организмах. Отмечено, в частности, что во время долгой полярной ночи овариально-менструальный цикл у местных жительниц приостанавливается и возобновляется с наступлением полярной весны. Эти
178
особенности обеспечиваются не отдельными органами, а скоординированными в пространстве и времени и соподчиненными между собой специализированными функциональными системами организма. Понимание и правильная интерпретация различных физиологических процессов, происходящих в живом организме, невозможны без знания природы биологических ритмов.
Таким образом, была показана тесная связь колебательных ритмических явлений, характерных для организма с его многообразными системами, и колебаний внешней среды: смены света и темноты, низкой и высокой температур, влажности и других метеофакторов, наконец, смены времени года, солнечной активности и т.д. Упомянутые связи процессов, протекающих в организме и во внешней среде, потребовали для своего осмысления взаимодействия ученых разных специальностей и оформились в самостоятельную науку – хронобиологию.
Гулюк Н.Г. в процессе исследовании отметил, что от геомагнитной активности зависит, не только начало менструаций у женщин, но и течение родовой деятельности. Такой вывод был сделан на основе анализа 5424 менструаций у 1046 практически здоровых женщин и изучения хода 8103 родов на территории Львовской области. Оказалось, что суточная ритмика, как начала, так и окончания родов зависит от суточной ритмики геомагнитного поля. В тот период суток, когда повышается напряженность ГМП, усиливается интенсивность родовой деятельности. Кривая суточного ритма родов повторяет кривую суточной вариации ГМП с запаздыванием на шесть часов, при этом коэффициент корреляции г = +0,827. Это дало основание автору предполагать, что скрытый период проявления действия ГМП на родовую деятельность близок к 6 часам. В то же время имеется прямая зависимость частоты родов от напряженности ГМП, но она заметнее всего на 2, 9 и 13-е сутки после возмущения магнитного поля Земли. Вместе с тем зависимость частоты менструаций от напряженности ГМП заметнее всего через 6 суток после возникновения значительных вариаций ГМП.
Особо следует отметить наблюдения автора указанной работы, касающиеся влияния магнитных бурь на родовую деятельность. Сильные возмущения вызывают определенные нарушения в ритме интенсивности родов. В первый день бури учащаются случаи начала родов, а на второй день число родов уменьшается, но затем вновь увеличивается на третий-четвертый день и к концу бури уменьшается до начального уровня. Причем во время магнитной бури чаще начинаются преждевременные роды, а к концу бури заметно увеличивается число быстрых родов. Характерно, что динамика возникновения, изменения амплитудных и частотных свойств короткопериодных колебаний ГМП, сопровождающих магнитные бури, во многом соответствует динамике возникновения процессов в организме женщины.
Все представленные выше данные свидетельствуют о том, что нормальный здоровый организм, его состояние и функциональная активность находятся в тесной зависимости от состояния ГМП. Естественно поэтому ожидать, что у больного организма с резким нарушением компенсаторных функций зависимость от ГМП и его возмущений будет еще более выражена.
179
Особый интерес вызывают работы, в которых прослежено влияние региональных и локальных аномалий ГМП на живые организмы. В аномальных районах резко изменяются градиенты составляющих элементов ГМП, достигающие нескольких сотен, а в некоторых случаях даже нескольких тысяч гамм на километр. Уникальной в этом отношении является Курская магнитная аномалия, где величина вертикальной составляющей ГМП достигает 1,5 Э, что в три раза превышает величину вертикальной составляющей нормального поля.
Был сделан вывод, что влияние аномального ГМП в районе Курской и Белгородской областей была значительна по сравнению с заболеваемостью населения. При этом учитывалась заболеваемость по следующим нозологическим единицам: гипертоническая болезнь, ревматизм, нервнопсихические заболевания, злокачественные новообразования, экземы, нефриты, сосудистые заболевания центральной нервной системы и другие болезни. Для сравнения учитывалась заболеваемость населения в Пермской области и Приморском крае, расположенных на широте Курской аномалии, а также в аномальных и нормальных районах самих Курской и Белгородской областей за эти же годы.
Травкиным М.П. показал, что в аномальных районах заболеваемость населения гипертонией, ревматизмом и нервно-психическими болезнями на 120-160% выше, чем в нормальных районах.
Особый интерес представляют данные об изменении функциональных показателей у подводников и космонавтов, которые в силу специфичности работы длительное время должны находиться в экранированном помещении и в гипомагнитных условиях. Рассмотрим вначале сообщения о состоянии физиологических функций у членов экипажа подводных лодок.
Подводные условия. Обшивка современных подводных лодок состоит из слоя особопрочной стали. Длительная изоляция от внешней среды и автономность подводной лодки почти идентичны полному экранированию. Указанные обстоятельства дают возможность учитывать роль ГМП в жизнедеятельности экипажа. Несмотря на системы жизнеобеспечения, максимально устраняющие любые отклонения от нормы и позволяющие членам экипажа длительно находиться под водой, были обнаружены значительные нарушения функциональных показателей у людей. Снижался, например, основной обмен, уменьшалось общее количество лейкоцитов в периферической крови, и угнетался пищеварительный и миогенный лейкоцитоз, нарушалась суточная периодика различных функций, появлялись преморбидные состояния, а также заболевания желудка.
Космические условия. Для выявления роли ГМП большое значение имеют эксперименты, проведенные в космосе. Особенность этих экспериментов состоит прежде всего в том, что живые объекты лишаются воздействия сразу двух важных факторов «земного» существования – гравитации и ГМП.
Высказывались предположения, что влияние ГМП должны ощущать и летчики в полете с большой скоростью, особенно при экваториальном направлении, и в космических полетах.
Если реакция на невесомость наступает вскоре после отрыва от Земли, то гипомагнитность среды возникает лишь на большом удалении, равном