книги из ГПНТБ / Дубров, А. П. Геомагнитное поле и жизнь (краткий очерк по геомагнитобиологии)

вариации Sd. Индекс К имеет градации от 0 до 9. Его выбирают в соответствии с определенной шкалой, соответ­ ствующей каждой обсерватории, так как степень возмущенностп на разных широтах различна при одинаковой

активности Солнца. Для примера приводим шкалу индек­

эквивалентная амплитуда шкалы индекса

К, выраженная в гаммах.

В международном центре на основе сведений, получен­

ных из 11 крупнейших обсерваторий мира, выводится «стандартизованный» индекс Ks и публикуются данные, оценивающие меру магнитной возмущенности для всей планеты в целом, в виде индекса Kv. Следует отметить, что для более точной и всесторонней оценки магнитного по­ ля Земли используются и другие индексы —A, Q, 7? ит. д.

МАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ

Возмущения ГМП могут иметь периодический и спо­ радический характер, что также связано с солнечной активностью.

Особенность циклических изменений магнитной возму­ щенности состоит в том, что она достигает минимума одно­ временно с минимумом солнечной деятельности (измеряе­ мой числом Вольфа) или на год позже. Вблизи же эпохи

максимума 11-летнего цикла, когда главную роль играют

корпускулярные потоки, выбрасываемые Солнцем во вре­ мя мощных хромосферных вспышек, как правило, возни­ кают сильные магнитные бури с внезапным началом и хорошо выраженной главной фазой.

Незадолго до минимума солнечной активности усили­

вается другой вид корпускулярного излучения Солнца,

поступающего из так называемых 717-областей, ^/-области не связаны с какими-либо видимыми солнечными образо­ ваниями, но существуют иногда в течение многих оборо­ тов Солнца. Бури, вызванные ТИ-областями, характери­ зуются большей частью умеренной интенсивностью и по­

20

степенным началом, слабо выраженной главной фазой

[203]. Периодические возмущения ГМП (Sd) возникают в соответствии с местным временем, а спорадические воз­

бури делят на очень большие (более 200 гамм), большие

(100—200 гамм) и малые (50 гамм). По характеру рас­ пространения на планете различают синфазные возмуще­ ния, возникающие в одно время на всей поверхности Земли и протекающие поэ­ тому в одной фазе,

локальные — на оп­

ределенном ограни­ ченном пространстве,

перманентные, т. е.

иезком изменении

всех элементов магнитного поля на всей планете. Отмечают, что появление магнитных бурь коррелирует

с солнечной активностью. Наблюдается также 27-дневная

повторяемость магнитных бурь, связанная с сохранением активных областей на Солнце в течение 27-дневного пе­ риода его вращения. И в течение года число магнитных бурь меняется весьма определенно: их значительно боль­

ше во время равноденствия и меньше во время солнце­ стояния, что зависит от положения Земли в плоскости эклиптики по отношению к Солнцу (рис. 3). Интересно,

что 27-дневиая, а также характерная годовая повторяе­ мость отмечается и в биологических процессах, что

21

II.РОЛЬ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

ВЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ НА ЗЕМЛЕ

Прежде чем рассматривать вопрос о биологической значимости ГМП, укажем, что он является дискуссион­

ным. И несмотря на то что он имеет давнюю историю, все

еше нет оснований полностью признать геомагнитную

теорию развития биосферы Земли. Однако за последние десятилетия научно-технический прогресс неизмеримо

Развитие геофизики и астрофизики (в том числе физи­ ки Солнца) привело к пониманию того значения, которое

имеет солнечная активность для различных процессов,

происходящих на Земле, в частности для биосферы [85, 348, 350J.

Под солнечной активностью понимают обычно и внут­ ренние процессы, происходящие на Солнце, и внешние формы их проявления (пятна, факелы, протуберанцы,

хромосферные вспышки и т. д.), сопровождающиеся излу­

показали, что одним из основных проводников солнечного влияния на Землю является геомагнитное поле1. При этом было обнаружено существование тесной связи между маг­ нитным полем Солнца, его окружения и магнитным полем Земли. Эта связь опосредуется через перераспределение магнитных силовых линий солнечного ветра и магнито­ сферы Земли [72, 210].

Влияние солнечной активности на геофизические про­ цессы на Земле нашло свое отражение в тесной зависимо­ сти между магнитной активностью и природными процес­ сами. На эту связь указывают исследования, выполненные

в различных областях физики атмосферы и Земли. Напри­ мер, было обнаружено, что изменения наземного атмосфер­

ного давления [185, 186], появление засух [226, 227], бари-

ко-циркуляционный режим [258], скорость дрейфов в слое

‘ Нельзя исключать опосредованное влияние солнечной актив­ ности через атмосферную циркуляцию, а также и прямое влияние процессов на Солнце.— Б. Р.

23

F ионосферы [495], температура верхней атмосферы [490, 491], холодные вторжения на Земле [43], образование фронтов и циклонов [111] и другие процессы тесно связа­ ны с изменением ГМП. Эти исследования укрепили мне­ ние о важной роли ГМП в динамике климато-метеороло­ гических процессов и явлений на Земле.

C другой стороны, биофизики, изучая действие естест­ венных электромагнитных полей на живые организмы

и наблюдая происходящие при этом изменения в физио­

логических и биохимических процессах, также обнаружи­ ли связь исследуемых явлений с солнечной активностью.

Результаты научных работ о влиянии солнечной активно­

сти на живые организмы подытожены в статьях различ­ ных специалистов в области медицины, биологии, сель­ ского хозяйства (см. сборники: Солнечная активность

и жизнь, 1967; Солнце, электричество и жизнь, 1969; Влия­ ние солнечной активности на атмосферу и биосферу Зем­

ли, 1971 и др.).

Исследования показали, что колебания функциональ­

но-динамических параметров живых организмов являются не случайным разбросом вокруг некоторой средней вели­ чины, а упорядоченными изменениями биологических характеристик под влиянием ряда факторов, в том числе

и гелиогеофизических воздействий. Обширные и всесто­ ронние исследования гелиобиологов тесно связаны с био­ ритмологией, учением о ритмических процессах в живых организмах [364, 480, 603]. В течение длптельпого време­

ни проводя непрерывные наблюдения за ритмикой самых разнообразных процессов в условиях константной внеш­

ней среды, исследователи [231, 421, 422] обнаружили значительное влияние на биологические процессы естест­ венных электромагнитных полей. В ходе подобных иссле­ дований (см. следующие главы) были получены данные, указывающие на биологическое действие ГМП. Таким образом, совершенно независимо развивающиеся процессы научного познания — геофизический и биофизический — свидетельствуют о влиянии ГМП на биосферу и приводят к формированию новых дисциплин — биогеофизики [51], изучающей влияние всех геофизических факторов на жи­

вые организмы и биосферу в целом, и геомагнитобиологии

как одной из ее ветвей.

24

ГЛОБАЛЬНОСТЬ И УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ СИНХРОННОГО ХОДА НЕКОТОРЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ГМП, как и гравитационное поле, является всепрони­

кающим и всеохватывающим физическим фактором.

Поэтому оно, в силу своих свойств, неизбежно должно оказывать влияние на процессы, происходящие на Земле

ив окружающем ее пространстве.

Овлиянии указанных факторов на биосферу можно судить по следующей интересной особенности. Исследова­ тели [89—91, 98, 99, 2'11, 332, 334, 336, 345, 421], в течение многих лет сравнивая разные биологические, физико-хи­ мические, химические, геофизические процессы, происхо­ дящие в различных частях земного шара, отметили, что они синфазны и синхронны. Синхронность прослеживали в резком одновременном изменении биологических явле­ ний: например, численности животных или насекомых, повторяемости и распространения эпидемий или эпизоотий, массовых миграций животных и насекомых вне сезонов,

а также в изменении клеточного состава крови у людей

ит. д.

Кроме того, наблюдали четкую синфазность колеба­ ний биологических процессов на. протяжении как года (сезонные ритмы), так и многих лет (когда учитываются показатели процессов в целом за год).

Отмеченная ритмичность может четко проявляться в одни годы и нарушаться в другие, ибо на любые процес­ сы, помимо действия геомагнетизма и гравитации, оказы­ вают влияние самые разнообразные факторы, механизм действия которых и точки приложения которых неиз­ вестны [42].

В качестве примера синфазного хода приведем рис. 4 [88, 92], на котором сопоставляются данные из работ трех различных исследователей [211, 344, 421], изучавших

в 1956 г. разнородные явления и процессы: состав крови

у человека, дыхание растений и течение физико-химиче­ ской реакции. Как видно на рис. 4, годовой ход трех раз­ личных процессов в географических пунктах, удаленных друг от друга на тысячи километров, почти полностью синфазен. Следует при этом отметить, что процессы изу­

г. Сочи, дыхание проростков картофеля — в термобароклаве

25

с помощью автоматических респирометров при полностью

константной внешней среде в г. Эванстоне, а гидролиз

глобальной синхронности и синфазности природных про­

цессов на Земле. Например, была обнаружена закономер­ ность в повторяемости экстремальных значений различ­

ных физико-климатических процессов [165] или в перио­ дичности прироста некоторых типов хвойных деревьев

[163, 248]. Было отмечено также [421], что в различных географических пунктах Земли годовые вариации фаз могут совпадать, например: способность водорослей вос­ станавливать нитраты, слабого гамма-излучения влиять на планарии и изменение скорости метаболизма у бобов

и роста травы. Однако наблюдались и случаи глобального нарушения хода биологических и физико-химических реакций [100]. Для изучения кратковременных явлений, протекающих синхронно на земном шаре при Смитсонианском институте создан специальный центр [430]. Глобаль­

ность синхронного хода различных и одинаковых про­

цессов была уже отмечена и раньше в гелиобиологии

[334, 528].

26

Обнаружена глобальность синфазного протекания та­

ких явлений, как рождаемость людей в разных странах

или динамика возникновения некоторых заболеваний, на­

дует отметить, что сами пункты находятся в различных

климатических зонах и что выявить подобную синхрон­ ность помогли перегруппировки медицинских данных

Рис. 5. Синхронность возникновения гипертонических кризов у людей,

солнечного календаря, сгруппированные по трехдневкам.

согласно солнечному календарю, где учитывается 27-днев­ ный период обращения Солнца вокруг своей оси.

Все приведенные факты о синфазности биологических

процессов, происходящих в различных точках земного шара, исключительные сами по себе, находят между тем простое объяснение, если предположить, что главным бинхронизирующим фактором является действие ГМП. Для

подтверждения правильности вывода о роли ГМП в воз­ никновении синхронности различных процессов в даль­ нейшем будут приведены примеры. Однако здесь сошлемся

27

Так, А. В. Ковальчук [139], анализируя многолетние данные о количестве эритроцитов и гемоглобина, нашел, что в разных городах СССР (Кировск, Петрозаводск, Москва, Тернополь, Ужгород) характер изменений их

аналогичен и связан с динамикой глобального изменения геомагнитной активности. Автор другого исследования

[568, 569, 570, 572] выявил сходство в динамике таких различных показателей, как рождаемость, смертность,

травматизм на производстве, аварии на дорогах, причем

все они имеют тесную связь с геомагнитной активностью и ионосферными возмущениями за тот же период вре­ мени. Таким образом, материалы, приведенные выше, сви­ детельствуют о глобальности и универсальности хода раз­

личных явлений, наблюдаемых как в разных (далеко удаленных) пунктах земного шара, так и в разных горо­ дах одной страны.

Синхронность различных процессов можно проследить

и в еще меньших пространственных масштабах. Напри­ мер, при анализе научно-исследовательских биологиче­ ских работ, проведенных на малых площадях, обращает на себя внимание значительное сходство в периодичности изменения процессов у разных объектов за один и тот же период времени. Часто самим исследователям эти факты кажутся необъяснимыми. Вот небольшой ряд примеров.

В 1966 г. при изучении процессов выделения корневы­

ми системами деревьев биологически активных веществ

(аллелопатия) и их накопления в древесной подстилке

в лесонасаждениях белой акации, дуба, сосны разного возраста было выявлено сходство аллелопатического ре­ жима. Автор [169], учитывая видовой состав деревьев,

с которыми проводил работу, пишет следующее: «Анализ полученных данных показывает, что напряженность алле­

лопатического режима во всех исследованных лесонасаж­ дениях изменяется однотипно» (курсив наш.— А. Д.). Эти данные были получены на территории одного лесничества

в Воронежской области. Другие авторы обнаружили, что такое же сходство прослеживается и у растений, расту­ щих на одном поле. Например, однотипная суточная рит­ мика дыхания свеклы (не только всего растения, но и от­ дельных листьев) в полевых условиях в каждый конкрет­

28

ный день исследования, несмотря на сильно изменяющие­

ся внешние условия [156]. Авторы [156] пишут: «Опыты обнаружили чрезвычайно неравномерный ход дыхания листьев сахарной свеклы... Следует отметить, что изломан­

ный ход дыхания у обоих исследованных листьев довольно

Рис. 6. Суточная ритмика дыхательной активности у различных организмов — средние значения активности в относи­

4 — мучной червь, 5 — бобы.

совпадал между собой, что заставляет предположить, что

кривые дыхания листьев направлялись общими фактора­ ми» (курсив наш.— А. Д.).

Впоследствии выяснилось, что не только у листьев

одного растения, но даже у самых различных объектов

(картофель, морковь, бобы, мучной червь, мышь, см. рис. 6) суточная периодичность дыхания очень сходна [422]. Такое сходство в ритмичности функций у разных организмов указывает на влияние единого действующего

фактора.

29