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

выявляется достаточно четко и пе подлежит сомнению.

В заключение остановимся еще на одной группе косвен­ ных доказательств, свидетельствующих о большой биоло-

Рис. И. Изменение поглощения света раство­

лабораторного исследования, а путем аналитического раесмотрения и сопоставления данных.

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Наряду с работами, посвященными экспериментально­ му изучению биологического действия ГМП, проводились исследования, в которых возможное влияние ГМП выяв­ лялось путем сопоставления за конкретный период изме­ нений ГМП її некоторых медико-биологических данных.

Исследования, обсуждаемые здесь, относятся главным образом к медицине, где прямые эксперименты не всегда возможны, в частности при изучении патологических со­

60

стояний у людей, а также при анализе травматизма (трав­ мы и аварии на производстве, дорожно-транспортные про­ исшествия и т. д„). На основе большого фактического материала, при использовании статистического анализа, в этих исследованиях была установлена связь между со­ стоянием ГМП и соответствующими медицинскими пока­ зателями.

Медико-статистические исследования признаются важ­ ными для решения вопроса о связи колебаний естествен­

ных электромагнитных полей с состоянием человека [25]. В результате теоретических расчетов было обнаруже­ но, что плотность энергии и поток мощности ГМП во время возмущений обычно на несколько порядков превы­ шают пороговую чувствительность человека [182]. Пре­ дельный порог чувствительности человеческого организма

клетку [215]. Эти величины получены для рецепторных клеток органов зрения и слуха, но они в равной мере относятся к восприятию клетками магнитных полей.

Возмущенному же ГМП соответствуют потоки мощности

10~4÷10~7 эрг/(с • см2) и плотность энергии порядка

IO-7 эрг/см3, что превышает пороговую чувствительность

биологических рецепторов на 2—5 порядков [183].

Медико-статистический анализ подкрепляет эти теоре­

тические расчеты, указывая на реакцию человеческого организма на возмущения ГМП.

Ряд авторов разработали статистическую модель для изучения влияния комплекса факторов внешней среды (изменение вертикальной составляющей геомагнитного поля, температуры, давления, влажности) на динамику сердечно-сосудистых заболеваний [263, 264]. В качестве

фактической основы для модели послужили материалы более 80 000 вызовов неотложной медицинской помощи в г. Ленинграде в период с января по сентябрь 1969 г. Статистически обработанные данные позволили сделать вывод, что ведущей компонентой, влияющей на динамику роста обострений сердечно-сосудистых заболеваний, явля­ ется спонтанное изменение ГМП, причем наибольшее влияние оказывают очень большие и продолжительные бури.

Статистические методы, используемые для выяснения

связи между ГМП и медико-биологическими процессами

61

(периодограмм-анализ, метод скользящих средних, авто­ корреляционный, кросс-корреляционный и регрессионный анализы), общеизвестны и здесь не рассматриваются.

Поскольку ссылки на медико-статистические работы будут приводиться в последующих главах, здесь как на пример укажем на одну из них. Сотрудники Нацио­ нального геофизического института (Индия) провели статистическое исследование транспортных аварий на до­ рогах в связи с возмущенностыо геомагнитного поля в дан­ ном месте [406]. Рассматривались транспортные аварии, происшедшие на протяжении 1965—1969 гг. в городах-

спутниках Хайдерабад и Секундерабад, имеющих населе­

ние несколько миллионов. Использовали для анализа только данные, официально зарегистрированные отделом

транспортной полиции. Коэффициент корреляции между

возмущенпостью ГМП и дорожными происшествиями со­ ставил 7'=+0,742 при уровне значимости 0,05. Высокая достоверность выявленной связи подтверждается тем фак­ том, что χ2, рассчитанный для 5%-ного уровня значимости при одной степени свободы (3,8), был намного превышен

иравнялся 248. Обнаружилось, что 83% магнитоспокой­ ных дней (сумма К-индекса ≤15) свободны от дорожных происшествий, в то время как в 81 % сильно возмущенных

дней (сумма К-индекса ≥25) происходят транспортные

аварии и катастрофы.

Следует отметить, что такой результат не был случай­ ным, ибо статистический анализ, примененный по отно­ шению к любому другому климатическому фактору — тем­ пературе, влажности, скорости ветра, давлению, осадкам

ит. д., не дает столь высокой коррелятивной связи между этими факторами и исследованными явлениями. Аналогич­ ные выводы сделаны в отношении течения сердечно-сосу­ дистых заболеваний, а также изменений ритма сердца

[124, 142, 143, 148, 255]. Подобные статистические иссле­

дования выполнялись неоднократно. В частности, на огромном материале показана корреляционная связь меж­ ду геомагнитной активностью и эпидемическими процес­

сами [355] (рис. 12).

Следует отметить, что долгое время не было удовлетво­ рительного представления о том, какие именно звенья в цепи ГМП — живой организм «отвечают» за эту связь. Поэтому правомерной была точка зрения о том, что ГМП оказывает влияние не прямое, а опосредованное через

62

биоэлектрическую активность, вследствие возникновения индуктивных токов в организме под влиянием ГМП [29].

Однако, используя специальную методику, магнито­ биологи обнаружили собственное магнитное поле живых организмов [164, 267, 308, 431], а также излучение живыми организмами электромагнитных колебаний в диапазоне низких частот [70, 71, 115, 271].

Ход индекса ∑∕<p (5) и летальности (4) при устра­ нении колебаний с периодом менее 5 лет и более И лет. Кривые 3 и 4 получены вычитанием 11-лет- ііих скользящих средних [355].

Эти факты открывают пути для более глубокого и ши­

рокого изучения действия естественных магнитных и элек­ тромагнитных полей на живые организмы и в этом иссле­ дователям помогают некоторые специфические методы.

Метод наложенных эпох особенно широко использует­ ся в геомагнитобиологии и геофизике, поскольку он также

дает возможность оценить зависимость какого-либо про­ цесса от изменений ГМП [185, 227, 450 и др.].

63

геомагнитный день, появление максимума короткопериод-

ных колебаний геомагнитного поля и т. д.) считают нуле­ вым (реперным). Затем для реперного дня, предшествую­ щих ему ( — 1, —2, — 3 и т. д.) и последующих дней ( + 1, + 2, +3 и т. д.) подсчитывают биологические или меди­ цинские показатели. Изменения, не связанные с геомаг­ нитным возмущением, будут распределены случайно, а при наличии связи показатели будут значительно уве­ личиваться в нулевой день или группироваться около других дней до или после геомагнитного события.

C помощью этого метода многие исследователи показа­ ли тесную связь между геомагнитным возмущением и проявлением его биологического воздействия. В гелио­ биологии и геомагнитобиологии широко известен и другой метод обработки данных: по солнечному календарю.

Метод 27-дневных солнечных календарей для обработ­

ки экспериментальных данных известен давно. Для этого составляют таблицу с 27—28 графами, соответствующими

дням вращения Солнца начиная от нулевой гелиографиче­

ской долготы. Одновременно за эти же дни солнечного ка­ лендаря (кэррингтоновские даты — см. приложение) учи­ тывают биологические и медицинские показатели. В том случае, если эти показатели как-то зависят от геомагнит­ ного возмущения, они повторяются с 27-дневной периодич­ ностью, соответствуя 27-дневной повторяемости геомагнит­ ных бурь. Повторяемость возмущений ГМП связана с 11-летним циклом солнечной активности и обычно наи­ большая в годы спада и минимума ее [18].

Различные авторы именно с этим связывают увеличе­ ние числа случаев различных заболеваний в некоторые годы спада солнечной активности. Этим методом было обнаружено, что 27-дневную повторяемость имеют неко­ торые нервно-психические [560] и соматические заболева­

Обычный способ построения 27-дневных солнечных календарей был модифицирован путем введения относи­ тельных чисел (от 1 до 27) вместо абсолютных значений или аномалий исследуемой величины [41]. Это позволило при исследовании цикличности устранять влияние много­

летних колебаний и годового хода процесса, легко сопо­ ставлять ход различных гелиогеофизических и медико­

64

биологических показателей и вычислять ранговую корре­

ляцию.

Метод прямого сопоставления состоит в сопоставлении изменения отдельных элементов ГМП с изменением како­

го-либо медицинского или биологического показателя, взя­ того за данный промежуток времени. C помощью этого метода была обнаружена тесная связь, существующая между изменением ГМП и изменением кровяного давле­ ния и количества лейкоцитов у людей [363], изменением порогового уровня темновой адаптации у людей, являю­

щегося показателем функционального состояния головного мозга [331а], изменением генетических, физиологических и биохимических и радиобиологических процессов у самых

различных организмов [87—91]. Сопоставление проводи­

лось и для диапазона короткопериодных колебаний элек­ тромагнитного поля Земли. Сопоставляя время реакции человека на оптический сигнал в периоды, когда увеличи­ валась напряженность поля фундаментальной частоты ио­

носферного волновода (8 Гц), и в периоды, когда отмеча­

лись нерегулярные колебания в диапазоне частот 2—6 Гц, авторы [499] пришли к определенному выводу. Оказалось, что при увеличении напряженности поля фундаменталь­ ной частоты время реакции человека достоверно умень­ шается на 20 мс, а при наличии нерегулярных колебаний 2— 6 Гц — увеличивается на 15 мс.

Наблюдения за поведением мышей в течение суток [522] также свидетельствуют о влиянии различных факто­ ров внешней среды. Непрерывно в течение 7 месяцев спе­ циальная аппаратура записывала активность животных.

После обработки данных методом множественной регрес­ сии обнаружилось, что наибольшее влияние на активность животных в течение суток оказывают следующие факторы (в порядке убывания их значимости): максимальная и минимальная температура воздуха, геомагнитная актив­

ность, относительное расположение Земли, Луны и Солн­

Пиккарди. Полевые исследования подтверждают влияние

возмущенности ГМП на подвижность грызунов [286]. При исследовании ростовой реакции растений, выра­

щиваемых в постоянных условиях внешней среды, так­

же на основе тщательного математико-статистического

1239 56789 10 11 12 БА

встречаемости исследованных организмов в различные геологические эпохи (Б). Сле­ ва указана высота образца океанического

анализа было установлено влияние естественных электро­ магнитных полей [630].

Использование этого метода помогло выявить связь,

существующую между возмущенностыо ГМП и течением

ряда заболеваний и смертностью [451, 453—456]. В част­ ности, показана связь между напряженностью ГМП

66

и приступами эклампсии, острой глаукомы, эпилепсии [399, 400, 405, 622], сердечно-сосудистыми катастрофами

[11, ИЗ, 118-120, 161, 177, 193, 221, 222, 225, 234, 251, 252, 274], родовой деятельностью [69, 368, 611] и наруше­ ниями сердечного ритма [124].

Данные метода прямого сопоставления будут приведе­ ны нами и в дальнейшем, при рассмотрении функциональ­

ных состояний у живых организмов и заболеваний у че­ ловека.

Палеомагнитобиологический метод занимает особое место в исследованиях, поскольку он имеет черты, сбли­ жающие его в некоторых отношениях с прямыми и кос­ венными методами.

C физической точки зрения метод основан на предпо­ ложении, что направление намагниченности ферромагнит­ ных материалов соответствует направлению магнитного поля Земли, существовавшему в период образования этих

материалов. Этим методом можно определить направление

магнитного поля, существовавшего в момент образования тех или иных пород в далеком историческом прошлом, ибо остаточная намагниченность может сохраняться мил­

лионы лет [128, 209, 321]. И наоборот, изучая палеофауну

и флору в этих же образцах породы, можно сравнить характер изменений направления ГМП и состава видов за

тот период времени, к которому относятся изучаемые образцы. Палеомагнитологи нашли, что в различные гео­ логические эпохи знак полюсов ГМП не был постоянным,

т. е. наблюдались полярные инверсии магнитного поля (рис. 13) и одновременно с этим резкое изменение видо­ вого состава морской микрофауны — радиолярий и фора-

минифер [134, 488, 494, 538, 598, 599].

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Еще одна важная группа исследований имеет широкое значение и свидетельствует о воздействии ГМП на реак­ ции, протекающие в биологических объектах и неоргани­ ческих системах [205, 211, 212, 216, 409, 528, 612].

Живые организмы представляют собой сложные гете­ рогенные системы, в которых биоколлоидам и физико-хи­ мическим реакциям принадлежит ведущая роль. Поэтому

67

понятно, какой интерес представляют опыты с коллоидны­ ми системами, выявившие влияние внешних физических факторов среды. На основании непрерывных 20-летних исследований Пиккарди показал, что скорость коллоидно­ химических реакций зависит от солнечной активности [211, 212], от расположения относительно геомагнитных

Рис. 14. Суточный ход гидролиза хлорида висмута Р-тест (7) и вариация горизон­ тальной составляющей ГМП, H (2) в авгу­ сте 1967 г. во Флоренции. Геомагнитные данные по обсерватории Робурент, Ита­

лия [95].

полюсов [528]. Аналогичные работы в этой области выяви­ ли связь этих реакций коллоидных систем с такой важной характеристикой деятельности Солнца, как геомагнитные возмущения [409, 425]. Таким образом, вывод, сделанный выше, о глобальном синхронизирующем влиянии ГМП на биологические и физико-химические реакции, справед­ лив для коллоидных систем, изученных Пиккарди. На рис. 14, где сопоставляются данные о суточных вариациях гидролиза хлорида висмута (P-тест) и ГМП [95], видно,

что суточный ход обоих процессов полностью тождествен,

т. е. что свойства коллоидной системы зависят от состоя­ ния ГМП. Основной причиной этого является изменение под влиянием ГМП свойств воды — общего компонента

этих реакций в живых и неживых системах.

68

Рис. 15. Распределение ориентации кристаллов эпсомита в ГМП.

Диапазон геомагнитных пульсаций (КПК) также, по­

видимому, оказывает влияние на течение коллоидных реакций. На это указывают лабораторные наблюдения за реакцией осаждения оксихлорида висмута при воздейст­ вии искусственными магнитными полями с частотой от

0,01 до 0,1 Гц при напряженности от 50 до 1000 гамм [216].

69