Архив

Ткаченко Ольга Степановна

Биосфера — «область жизни»

Сегодня изучение законов взаимодействия живых объектов с внешней средой является основой решения экологических проблем, непосредственно связанных с практическими аспектами сохранения жизни на всей планете и, конечно, в нашей стране.

Развитие сети городов, индустриальных центров в новых экономических зонах Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера и других территорий России требует глубокого изучения всего комплекса природных связей, ибо вмешательство человека, диктуемое экономической необходимостью и осуществляемое на основе волевых решений без учета законов функционирования различных экосистем, чревато возникновением катастрофических ситуаций и необратимых последствий. В настоящее время становится все очевидней, что экологическая деградация может снизить потенциал не только экономического, но и социального развития нашей страны.

Согласно учению В. И. Вернадского [2, 3], биосфера — это «область жизни», состоящая из живых систем (биоты) всех уровней организации и среды их обитания: атмосферы, литосферы и гидросферы. Все компоненты этой хрупкой оболочки жизни, окутывающей Землю, тесно связаны между собой, так что экологические изменения в одном звене неразрывной цепи, как правило, влекут за собой нарушения в других её звеньях.

Многочисленные исследования по изучению ритмики биосферы показали, что в процессе эволюции живые системы усвоили все основные ритмы внешней среды и выработали чрезвычайно чувствительный механизм ответных реакций на изменения её параметров. Это обеспечивает как согласованное взаимодействие всех функций внутри организма, так и гармоничное соответствие всего организма условиям внешней среды.

Выявление агентов, которые могут исполнять роль посредников при передаче колебаний параметров внешней среды на живые системы, составляет одну из важных задач в изучении биосферы. Традиционно отдается предпочтение электромагнитным колебаниям. Однако определен ещё ряд факторов, способных влиять на биосистемы.

К ним относятся космические лучи, температура, влажность и давление воздуха, акустические колебания (ультра и инфразвук). Сюда же правомерно отнести и сейсмические (механические) колебания, которые до настоящего времени фактически не рассматривались в качестве возможного посредника при взаимодействии живой природы с внешней средой.

Электромагнитные поля — основа информационных взаимодействий в биосфере 

Общим свойством всех неравновесных систем как внутри биосферы, так и за её пределами являются флуктуации — непрерывные сложные изменения её параметров. Многочисленные экспериментальные исследования слабых инфранизкочастотных (ИНЧ) вариаций внешней среды в физико-химических, техногенных и биологических системах показали глобальность и универсальность вариаций этих систем, и их зависимость от электромагнитных и гравитационных воздействий в условиях естественного фона.

В наиболее общем виде концепция взаимосвязи компонентов природы была сформулирована В. И. Вернадским в его учении о биосфере. Он писал, что происходящий в биосфере круговорот веществ и энергии осуществляется, прежде всего, при участии всех населяющих её организмов, что многообразная живая природа на нашей планете «согласована в своих тончайших проявлениях и по существу является частью стройного единого целого, единой структуры — организованности».

При этом явления, происходящие в биосфере, не могут быть понятыми, если не учитывать её связи со строением Космоса. Наличие таких связей выявил в своих исследованиях А. Л. Чижевский [15]. Он обнаружил корреляцию ряда глобальных биологических, геологических и геофизических процессов с солнечной активностью и с другими космическими явлениями.

Это позволяет рассматривать биосферу как иерархически организованную открытую систему, на всех уровнях которой все внутренние процессы регулируются информационными взаимодействиями, а функции биосферы как единой планетарной организации жизни регулируются информационными связями с её космическим окружением.

Одной из важнейших задач экологии является изучение механизмов воздействия внешней среды на растительные и животные организмы и сообщества, включая и человека. Живая природа возникала и развивалась при взаимодействии с разнообразными проявлениями окружающего мира.

Среди них, как было сказано выше, по значимости выделяются природные электромагнитные поля — от гамма-излучений до медленно изменяющихся электрического и магнитного полей Земли. Поэтому можно полагать, что все диапазоны этого естественного электромагнитного (ЭМ) спектра повлияли на эволюцию организмов, и это должно было отразиться на процессах их жизнедеятельности.

Представляются вероятными несколько видов электромагнитных взаимодействий в живой природе:

1. Внутри организмов и между ними.
2. Влияние на все живое как земных, так и космических электромагнитных излучений.

Излучает все — от травинки до человека 

С периодическими явлениями на Солнце, электричеством и магнетизмом Земли связаны самые разнообразные жизненные проявления — от размножения и миграции насекомых до частоты поражений человека молнией и колебаний смертности среди людей. При этом излучает все — от травинки до человека. Интересен так называемый «электрический ландшафт» лесов и лугов, обусловленный процессами жизнедеятельности организмов.

Факторами биосферы, определяющими в значительной степени этот «электрический ландшафт», являются низкочастотные электромагнитные поля геофизического происхождения.

Было установлено, что растительность является хорошим электростатическим экраном в диапазоне 0–10 кГц [6].

Это может быть объяснено электрическими характеристиками зеленой массы растений. Диапазон проявления электрических ритмов у растений в отличие от животных лежит в пределах сотых и тысячных долей герц, однако контактные электрические эффекты на этих частотах весьма значительны. Поэтому электрические поля (ЭП), генерируемые растениями, несут физиологическую информацию о реакции растений на внешние воздействия.

Есть основание полагать, что медленно меняющиеся электрические поля, создаваемые за счет солнечного освещения больших массивов растительности (лесов, лугов, полей) вносят заметный вклад в ЭП приземного слоя атмосферы.

Теперь о человеке. Исследования на людях показали, что потенциал электростатического поля человека относительно Земли, зарегистрированный на расстоянии 10 см от поверхности тела, достигает 2-3В, причем его величина зависит от состояния организма. Максимальная величина напряженности поля около тел испытуемых пловцов составила 80 В/м, среднее значение 15±2,2 В/м [9].

Рисунок 1 — Электрограммы электрического поля человека при его регистрации
над различными точками тела [6].

Время регистрации 1 сек; записи получены при различных усилениях
и несравнимы по амплитуде.

Отмечается определенная связь электрического заряда человеческого тела, который периодически изменяется (один период равен одним суткам, другой — приблизительно 27 суткам) с биоритмами человеческого организма. У психически больных людей фиксируется очень сильное колебание заряда.

Кроме того, установлено, что электрический заряд человеческого тела сильно меняется при гипнозе или анестезии, и что любое отклонение организма от нормы сказывается на электрическом заряде тела. Поэтому возникает возможность это явление использовать для лечения психических, онкологических, глазных болезней, для регенерации тканей и т. п. А также при изучении измененного состояния сознания.

Измерения электрического поля (ЭП) вблизи человеческого организма показало, что оно содержит различные частотные компоненты. Пока лучше всего изучены частотные составляющие, несущие информацию о деятельности сердечной мышцы и дыхания. Установлено, что переменное электрическое поле вблизи человека обусловлено не только биоэлектрическими, но и механическими процессами, сопровождающими работу сердца. Форма и амплитуда электрограмм зависят от места положения датчика поля и, по-видимому, отражают колебания соответствующих участков тела при прохождении пульсовой волны.

Существенно, что бесконтактная регистрация поля позволяет исключить в изучаемом процессе искажения, вызываемые влиянием накладных датчиков. Возникновение высокоамплитудных электрических полей вблизи человека объясняется значительными поверхностными зарядами тела человека, создающего эти поля.

Детальный анализ структуры электрического поля вблизи человеческого организма позволил установить, что над биологически активными точками (БАТ) фиксируется резкое возрастание потенциала поля. Учитывая тот факт, что области БАТ характеризуются более низким сопротивлением электрическому току, чем окружающие ткани, есть основание полагать, что возникают поля, обусловленные неоднородностями и динамикой электрофизических параметров биологических тканей.

Это важно при изучении электрических явлений, связанных с творческим процессом, или явлений, принципиально недоступных для исследования контактным методом.

Все это очень медленные процессы. Образующиеся при этом поля занимают диапазон приблизительно 10^-2-10^-7Гц. Биоэлектрическая активность мозга также сопровождается крайне медленными ритмическими колебаниями частотой до 10^-4 Гц.

Электромагнитные поля, генерируемые в биосистеме, распространяются внутри и за пределами организма и являются необходимым элементом жизнедеятельности. Это хорошо демонстрирует моделирование распределения электрического поля вокруг организма, в данном случае, человека.

Картина поля, построенная по результатам расчетов физической модели, соответствует одному из моментов кардиоцикла — амплитудному максимуму зубца R электрокардиограммы.

Рисунок 2 — Распределение электрических полей вокруг человека, возникающие за счет биоэлектрической активности сердца [6].

Сплошные и штриховые линии — силовые и эквипотенциальные линии поля соответственно. Цифры у эквипотенциальных линий — значение потенциалов электрических полей на поверхности кожи или в воздухе (в мВ) относительно Земли. 

Влияние внешних физических полей на биосферу

Проблемам зависимости изменений геомагнитного поля от различных компонент посвящена обширная литература. При этом уделяется особое внимание эволюции органического мира. Примеры связи между магнитным полем Земли и живыми организмами весьма многочисленны. Выше уже отмечалась способность животных и птиц ориентироваться по магнитному полю; наличие у различных живых организмов кристаллов биогенного магнетита, что может служить основой магниторецепции организмов. В океанических донных отложениях выявлена четкая корреляция между палеомагнитными границами (инверсиями геомагнитного поля) и границами изменения различных видов планктона.

Все это дает основание рассматривать магнитосферу Земли как одну из экологически значимых компонент биосферы. Изменяясь во времени, причем особенно значительно в так называемый переходный период при смене полярности, продолжающейся 10–15 тыс. лет, магнитное поле планеты, по-видимому, влияло на ход эволюции живых организмов.

Изучение влияния геомагнитных возмущений на репродуктивность и выживаемость различных групп бактерий показало, что при этом может происходить мутационный скачок.

Таким образом, вопрос о влиянии геомагнитного поля на биосферу распадается на три части.

С одной стороны, магнитное поле может оказывать непосредственное воздействие на живые организмы, и его резкие изменения вызовут изменения в биосфере.

С другой стороны, магнитное поле влияет на протекание процессов в магнитосфере и регулирует проникновение к поверхности Земли корпускулярного солнечного и космического излучений.

Наконец, в-третьих, с магнитным полем связаны климаты различных регионов. В данном случае нас интересует первый аспект влияния геомагнитного поля — воздействие на человека.

Геофизические поля и человек 

Любой человек в ежедневной обстановке окружен одновременно и биологическим (собственным), и внешними природными и индустриальными полями. Так как же выстраиваются взаимоотношения Человека, а затем и Социума с этим интегральным воздействием ЭМП?

Со времени открытия электромагнитных излучений считалось, что люди, равно как и другие живые существа, не имеют органа чувств, воспринимающего внешнее электромагнитное поле. Однако вся эволюция на Земле происходила и происходит на фоне мощных внешних флюктуаций различных физических полей.

Воздействие электромагнитного поля Солнца на биосферу было убедительно доказано в первой половине 20 века А. Л. Чижевским. Влияние техногенного магнитного поля на здоровье человека, в том числе и на репродуктивную функцию, в настоящее время также достаточно исследовано и признано. И поэтому данные по величине воздействия внешних техногенных излучений входят в число показателей экологических условий проживания в городах. А влиянием на человека природных физических полей из-за их малой величины и интенсивности экологи и медики раньше полагали, что можно пренебречь.

Но при длительном существовании человека на Земле геофизические поля не могли не сказаться на его физической и психической организации. С их важной ролью в поддержании здоровья живого организма на борту космических кораблей ученые столкнулись при первых же полетах.

Эксперименты показали, что магнитное поле является раздражителем, имеющим мало сходства с другими. Оно проявляется слабее, чем свет или ионизирующая радиация, но действует непосредственно на нервные клетки мозга. Магнитное поле (МП) вблизи головы человека исследователями идентифицируется как МП излучаемых альфа-ритмов, которые хорошо прослеживаются у человека при открывании и закрывании глаз.

Поэтому мозг человека можно сравнить с радиоприемным устройством, которое настраивается на частоту электромагнитных колебаний в атмосфере, что и оказывает сильное влияние на психику человека. А данные о пульсациях геофизических полей подтверждают, что вблизи поверхности Земли действительно формируются электромагнитные поля этого инфранизкочастотного (ИНЧ) диапазона.

Организм человека способен приспосабливаться к изменениям гелиогеофизическим характеристикам среды, однако, в случаях, ведущих к ослаблению адаптации, эти изменении могут вызвать нарушения некоторых функциональных систем организма. Известно, что люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями реагируют на повышение солнечной и геомагнитной активности и геомагнитные бури (Боборыкин и др., 1984).

Но выявлена зависимость возникновения инфаркта миокарда и от прохождения циклонических и атмосферных фронтов, возникающие при взаимодействии ветра с магнитосферой

Рисунок 3 — Среднесуточный показатель заболеваний инфарктом миокарда при прохождении циклонов (а) и атмосферных фронтов (б) [1].

Установлено, что наиболее благоприятной для сердечно-сосудистых больных является погода в антициклоне, при которой среднесуточный показатель заболеваний составил 1,48±0,057. В дни циклонов число случаев инфаркта миокарда увеличивалось на 28%, а в дни перехода от антициклона к циклону — почти в 2 раза.

Рост числа случаев инфаркта миокарда начинался за день до наступления циклона, достигая максимума в день его прохождения. Первый подъем числа заболеваний, по-видимому, связан с действием нерегулярных электромагнитных импульсов (атмосфериков), оказывающих влияние на активность коры головного мозга и коллоидные системы организма человека.

Второй подъем заболеваний возникал на 3–4 день от начала прохождения циклона. Этот всплеск зависит от резких изменений метеорологических параметров, которые оказывают неблагоприятное влияние на вегетативную нервную систему и приводят к изменениям в системе свертывания крови.

За последние годы появилось большое число публикаций, свидетельствующих о влиянии ЭМП различных частот на нервную систему. Была установлена корреляция между числом больных, поступивших в госпиталь с психическими расстройствами в определенный момент, с интенсивностью электромагнитных явлений, происшедших за день до этого, а также солнечными пятнами, существовавшими три дня назад.

Объяснение этого явления связано с тем фактом, что нервные клетки электрически поляризованы и что по нервным волокнам протекают электрические токи.

Изменение направления этих токов или потенциалов поляризации на обратное, а также уменьшение силы тока до нуля переводит нерв в возбужденное состояние. Замечено, что осенью и зимой магнитные поля оказывают более сильное влияние, чем весной и летом. Предполагается что допустимая величина магнитного поля, в котором может находиться человек не должна превышать 50 мТл.

Очевидно, такое влияние возможно через систему резонансного отклика организма, функции которой выполняют биохимические реакции с участием биологически активных элементов. Их в организме человека насчитывают около 20. Почти все химические элементы на Земле, за исключением аргона, церия и тория, имеют в своем составе изотопы, ядра которых обладают магнитным моментом.

Каждый магнитный изотоп (МИ), благодаря наличию магнитного момента ядра, характеризуется определенной частотой f рез. На ней происходит резонансное поглощение ядрами МИ энергии воздействующего на них электромагнитного поля. В случае управления сознанием определяющими, по-видимому, являются элементы, частоты ядерномагнитного резонанса которых лежат в диапазоне частот энцефалограммы человека (0,35–70 Гц) [8].

Геофизические поля и социум

Люди, длительно живя на планете, смогли в общей массе приспособиться к особенностям внешней среды. Основу адаптации составляет сформированная тысячелетиями традиция выбора людьми мест обитания. Длительное общение предков с суровым окружающим миром практически всегда вырабатывало оптимальные условия их сосуществования, ведь природная среда не могли не сказаться на физическом и психическом состоянии человеческого сообщества.

При сопоставлении местоположения древних поселений на территории СНГ с картой распределения геофизических полей Евразии выясняется, что население с древности и по сей день концентрируется вблизи нулевой изолинии (её ширина принята равной пяти километрам) геомагнитного поля в пределах площадей умеренных и отрицательных магнитных аномалий (от -3 до +3 милиэрстед) [5].

Средняя плотность городов и городского населения в полосе нулевой изолинии аномального магнитного поля в несколько раз выше, чем за её границами и чем в среднем по заселенной территории.

Вычисленная корреляция демографических характеристик городов на восточно-европейской территории России с данными по аномальным магнитным полям показала, что чем меньше расстояние до нулевой зоны геомагнитного поля, тем выше прирост населения. (Природное решение демографической проблемы!)

Коэффициент корреляции возраста областных и столичных городов с расстоянием до нулевой изолинии аномального геомагнитного поля показал, что из вновь образовавшихся городов более жизнеспособными и удобными для населения оказались те города, которые возникли вблизи нулевой изолинии. Они стали областными центрами. Плотность жителей на площадях с положительными магнитными аномалиями в полтора раза меньше.

Рисунок 4 — График распределения городского населения (на 1989 год) в зависимости от аномального магнитного поля (в радиусе 2,5 км)
для 23 областей и республик Центра Европейской России [5].

По вертикали — городское население 23 областей и республик. По горизонтали — средняя величина магнитного поля (милиэрстед) в радиусе 2,5 км вокруг центра города (9) .

Предпочтение осуществляется неосознанно. Люди селятся там, где они чувствуют себя лучше, комфортнее. Нужно учесть, что это достаточно долговременная картина, несмотря на внешние воздействия магнитосферы разной продолжительности и интенсивности, вплоть до магнитных бурь.

Влияние на человека может оказываться как прямым образом, так и через другие компоненты природной среды — через атмосферные осадки, облачность, грозы, распределение пылевых частиц, геохимические процессы в почве и многое другое.

Влияние геофизических полей на плотность поселений выявлено автором данного исследования и в Подмосковье (расселение древних славянских племен кривичей и вятичей), и в Сибири (расселение палеолитических предков в Восточной Сибири и более позднее расселение ненцев в Западной Сибири), и в других местах.

В глобальном плане восточная часть северной Евразии имеет те же геофизические характеристики и ту же организацию пространства, что и западная часть Евразии — родина цивилизаций «Старого Света». Выясняется, что в разных частях Евразии, в разные исторические периоды геофизические характеристики территории влияли на выбор людьми осваиваемых земель, вне зависимости от принадлежности к этносу [13].

Это можно объяснить взаимодействием на резонансном уровне наиболее архаичной основы биосистемы человека с геофизическими характеристиками данной местности. Геомагнитное поле влияет на физиологию и в первую очередь на репродуктивную функцию человека, геогравитационное поле определяет крепость человеческого тела, тектонические зоны способствуют мутационным процессам в живой природе и приспособлению к определенным естественным условиям окружающей среды, ибо здесь происходят мощные флуктуации внешнего магнитного поля.

Это подтверждает важность рассматриваемого параметра в экологических и демографических исследованиях [5, 13, 14].

Вышеприведенные исследования достаточно очевидно выявили, что устойчивое развитие поселения и стабильный прирост его жителей, его экономическая и социальная привлекательность сильно зависят от характеристик естественного аномального магнитного поля территории, на которой поселение возникает. 

Это необходимо учитывать градостроителям и экологам при выборе территорий для закладки и развития постоянных поселений.

Таким образом, изучение природной среды обитания человека представляет практический интерес. Новые научные представления об электрических полях живых организмов и методы их изучения не только дают возможность получать недоступные прежде данные о протекании тех или иных процессов жизнедеятельности, но и позволяют по-иному почувствовать единство живого организма со средой обитания.

Через физические поля планеты осуществляется в значительной степени энергетическое и информационное взаимодействие организмов между собой и с внешней средой. Знание оптимальных условий существования людей позволяет любому социуму накапливать и сохранять здоровый физический и духовный потенциал не только отдельной человеческой особи, но и их коллективу, выбирать наиболее безопасные пути миграции и наиболее благоприятные места для закладки поселений.

Данный подход позволяет с высокой вероятностью оценить экологические и чрезвычайные ситуации, предусмотреть профилактические мероприятия; объяснить с научной точки зрения природные и техногенные энергоинформационные взаимодействия человека с окружающей средой.

Литература

1. Боборыкин А.М., 1984 — Боборыкин А.М., Емельянов А.П., Кондратюк И.К. О возможности прогноза заболеваемости инфарктом миокарда по анализу гелиогефизических данных. // Электромагнитные поля в биосфере (в двух томах). Т.1. Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение. М., Наука, 1984, С. 177–184.
2. Вернадский В.И., 1975 — Вернадский В.И. Размышления натуралиста. М., Наука, 1975, С.174
3. Вернадский В.И., 1975 — Вернадский В.И. Живое вещество. М., Наука, 1978.
4. Григорьев В.И., Мякишев Г.Я., 1966 — Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. Силы в природе М., Наука, 1966.
5. Город-экосистема, 1996 — Город-экосистема. //Лихачева Э.А., Тимофеев Д.А. и др. М., ИГРАН, 1996,.
6. Гуляев П.И. и др., 1984 — Гуляев П.И.,. Заботин В.И, Шлиппенбах Н.Я. Электрические поля биообъектов. // Электромагнитные поля в биосфере (в двух томах). Т.1. Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение, М., Наука, 1984, С.118–124.
7. Красногорская и др., 1984 — Красногорская Н.В., Малов В.П., Шелепин Л.А. О возможных механизмах генерации электромагнитных излучений живыми системами. //Электромагнитные поля в биосфере (в двух томах). Т.1. Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение. М., Наука, 1984, С.133–140.
8. Красногорская Н.В., Пархомов А.Г., 1992 — Красногорская Н.В., Пархомов А.Г. Космическая природа ритмов в биосфере. //Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Т.1. Свойства биосферы и её внешние связи. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992, С.237–246.
9. Куделькин С.А., Торнуев Ю.В., 1984 — Куделькин С.А., Торнуев Ю.В. Внешние инфранизкочастотные электромагнитные поля организмов. //Электромагнитные поля в биосфере (в двух томах). Т.1. Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение. М., Наука, 1984, С.125–132.
10. Марков Г.П., 1992 — Марков Г.П. Магнитный резонанс как один из возможных механизмов космического воздействия на биосферу. //Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Т.1. Свойства биосферы и её внешние связи. СПб., Гидрометеоиздат, 1992, С.173–180.
11. Петрова Г.Н. и др., 1992 — Петрова Г.Н., Свиточ А.А., Фаустов С.С., Храмов А.Н. Влияние геомагнитного поля на биосферу. //Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Т.1. Свойства биосферы и её внешние связи, Гидрометеоиздат, СПб., 1992, С.121–129.
12. Поляков Б.В., Сазеева Н.Н., 1992 —  Поляков Б.В., Сазеева Н.Н. Сейсмические колебания как возможный посредник при взаимодействии биоты с внешней средой. //Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Т.1. Свойства биосферы и её внешние связи, СПб.: Гидрометеоиздат, 1992, С. 277–282.
13. Ткаченко О.С., 2004 — Ткаченко О.С. Жизненное пространство России. //Биогеофизика № 1, Бюллетень. М.: Компания Спутник +, 2004, С.14 -24.
14. Ткаченко О.С., 2005 — Ткаченко О.С. Город как экосистема. //Тематическая научно-практическая конференция «Городской строительный комплекс и безопасность жизнеобеспечения граждан», М., МГСУ, 2005, С. 292–299.
15. Чижевский А.Л., 1976 - Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М., Мысль, 1976.