СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И БИОСФЕРА

Раздел: Образование

Современные расшифровки наскальных рисунков эпохи палеолита, сделанных более 12 тыс. лет назад, свидетельствуют о том, что в те времена не только обнаруживали связь сезонных явлений в живой природе, но подмечали и признаки более редких «небесных» воздействий, касающихся проблемы выживания нлемени. Позже это иашло отражение при составлении первых, достаточно сложных и удивительно точных календарей. Одним из них является сохранившийся до наших дней у некоторых кочевых народов 12 летний «животный» циклический календарь. Согласно древнекитайским хроникам, он сложился в 1500 г. до н. э., в то время, когда, по мнению советского историка В. Ф. Шахматова, завершался переход к кочевому скотоводству как господствующей форме хозяйства. Годы 12-летнего цикла называются следующим образом: Мыши (или Крысы), Коровы (или Быка), Барса (или Тигра), Зайца, Дракона (или Рыбы), Змеи, Лошади (или Коня), Овцы, Обезьяны, Курицы, Собаки и Свиньи (1982 год по этому календарю соответствует году Собаки). Отечественные ученые со времен П П. Семенова-Тянынан- ского соотносят этот цикл с циклом солнечной активности. Так, самые суровые бедствия скотовода в Средней Азии — джуты (предвесенний гололед, сопровождающийся бураном, в котором погибает масса скота) повторяются каждые 10— 11 лет и приходятся, как правило, на годы минимумов солнечной активности. При этом самые страшные джуты часто попадают на годы Зайца, которые характеризуются сильно засушливым летом с выгоранием травы и ранней зимой с сильными холодами и запоздалой весной. Наиболее благоприятными годами казахи считают годы Лошади, Овцы, Собаки, Коровы, Барса и Змеи. Следует также отметить, что все благоприятные (статистически) годы связаны с домашними животными (но к этим годам относятся также и годы Барса и Змеи). Надо подчеркнуть, однако, что результат расчета по 12-летнему циклу не был у древних «прогнозистов» решающим аргументом — важнее была последовательность отличительных признаков годов цикла. Кроме того, особенности грядущего года опознавались ими по большой совокупности веками выверенных примет.

ряемости полярных сияний (±67° с. и ю. ш.) амплитуда колебаний растет и тем сильнее, чем меньше частота. Параметры микропульсаций (амплитуда, частота, поляризация) являются тонкими индикаторами явлений, протекающих в космических окрестностях Земли и в ее магнитосфере, что уже давно используется для целей диагностики ряда процессов (А. В. Гульельми, В. А. Троицкая, 1973 j\).

Тесно связаны многие микропульсации и с магнитной активностью (см.  4). Однако индексы магнитной активности, конечно, не отражают в полной мере изменений в параметрах и поведении микропульсаций.

Отметим еще две важные особенности микропульсаций: они обладают высокой проникающей способностью (экранироваться от них — сложная задача, требующая использования специальных материалов); микропульсации (Рс 3,4) возбуждаются не только во время магнитных бурь, но и в период развития солнечных вспышек (одновременно с внезапным ионосферным возмущением).

Теперь вернемся к концу предыдущего раздела и убедимся, до какой степени описанные свойства микропульсаций совпадают со свойствами агента, на который реагируют живые организмы при вариациях солнечной активности. Возмущение-сигнал связан как со вспышками, так и магнитными бурями, изменяется с широтой, обладает высокой проникающей способностью и т. д. Такое совпадение, несомненно, дает нам право отождествить Z-излучение Чижевского со сверхнизкочастотными электромагнитными колебаниями. Однако прежде чем приступить к рассказу об экспериментах, подтвердивших такое отождествление, необходимо сказать несколько слов об электромагнитных явлениях на частотах, близких к диапазону микропульсаций.

Со стороны более высоких (звуковых) частот ионосфера, как уже отмечалось, непрозрачна. Уровень напряженности природного ЭМП здесь определяется на средних широтах атмосфериками, на высоких — ультранизкочастотным (УНЧ) излучением магнитосферы, частично «просачивающимся» сверху. Существование постоянного фона атмосфериков объясняется тем, что излучение молниевых разрядов (с максимумом частоты около 10 кГц) распространяется на очень большие расстояния. «Сверхдальнее» распространение радиоволн на этих частотах обусловлено наличием «волновода», образованного двумя проводящими поверхностями — ионосферой и поверхностью Земли Благодаря «волноводу» излучение молниевых разрядов от очагов грозовой активности в экваториальной зоне может фиксироваться в любой точке земной поверхности на средних и умеренных широтах.

В космической физике хорошо известно явление внезапного усиления атмосфериков, обусловленное воздействием всплеска рентгеновского излучения от солнечной вспышки на «внешнюю» поверхность «волновода». Имеются данные, указывающие на то, что собственные колебания этого «волновода» («шумановские резонансы») могут возбуждаться некоторыми внешними причинамй. Напряженность ЭМП в этом случае возрастает, во время магнитных бурь, например, в несколько раз относительно невозмущенного уровня (0,4 мВ/м).

К полосе частот микропульсаций Рс 6 со стороны еще более низких частот примыкает область периодических и циклических вариаций магнитного (а возможно, и электрического) поля Земли, о которых пока мало что известно- В этой области частот, например, есть периоды, совпадающие с собственными периодами колебаний Земли как планеты. Ряд данных свидетельствует о присутствии здесь периода глобальных колебаний Солнца (2 ч 40 мин), обнаруженных советскими астрофизиками (А. Б. Северный, В. А. Котов, Т. Т. Цап).

Обратимся теперь к экспериментам, доказывающим справедливость отождествления вариаций ЭМП в диапазоне микропульсаций с физическим агентом, на который реагируют организмы при гелиогеофизических возмущениях.

Можно представить себе три типа подобных экспериментов: 1) наблюдение показателей жизнедеятельности организма в условиях его эффективного экранирования от внешнего ЭМП и сравнение значений измеряемых параметров с соответствующими данными для не- экранированных организмов (подопытные биообъекты находятся в боксе из мюметалла, контрольные — в аналогичном боксе из пластика); 2) сравнение значений определенных показателей (физиологических, биохимических, поведенческих и т. д.) у двух групп биообъектов, одна из которых подвергается действию искусственного электромагнитного возмущения (другая группа служит для контроля); 3) непрерывное фиксирование какого-либо биологического показателя и непрерывная же запись параметров естественных микропульсаций. Все эти три схемы были реализованы в течение последних десятилетий.

Начнем наш краткий обзор с физико-химических систем (см.  2 на стр. 21). Ведь если эффекты ЭМП для них будут обнаружены, можно не сомневаться, что соответствующие признаки такого влияния будут найдены и для живых организмов. Первые два типа опытов были поставлены на тестах Пиккарди несколько лет назад в Сибирском физико-техническом институте. При этом выяснилось, что при проведении теста в условиях глубокого экранирования (использовался трехслойный экран из пармаллоя) время выпадения осадка практически не менялось со временем (±1 мин). В проводимых же параллельно контрольных опытах разброс этой величины как обычно достигал 0,5 ч.

При уменьшении эффективности экранирования (опыты в железном ящике) были получены промежуточные результаты (Г. Ф. Плеханов, А. М. Опалинская, 1973 г.). В эксперименте с воздействием ЭМП на эгу же реакцию обнаружилось, что сверхнизкочастотное ЭМП определенным образом влияло на скорость реакции. Наиболее четко выраженные результаты были получены на частоте 0,01 Гц (Рс 3,4), где при амплитуде колебаний магнитного поля 50 гамм (1 гамма = = 10~5 Э) «контроль» и «опыт» отличались в 1,5 раза (/?<0,05). Несколько меньшее различие найдено для частоты 0,1 Гц (Рс 2,3), а для частоты 2 Гц эффект отсутствовал (А. М. Опалинская, Л. П. Агулова. 1978 г ).

С зависимостью величины эффекта при воздействии ЭМП от частоты мы еще встретимся неоднократно, пока же важно заметить, что сам факт влияния очень слабого переменного магнитного поля сверхнизкой частоты на тест Пиккарди и некоторые другие физико- химические процессы сейчас надежно установлен.

За истекшее десятилетие было проведено довольно много экспериментов, указывающих на влияние подобных ЭМП и на живые организмы. Воздействие некоторого фактора на организм считается бесспорно доказанным, если на этот фактор можно Bbipa6otaTb условный рефлекс. Именно такое воздействие на человека и было продемонстрировано В. Н. Михайловским и др. вФизико-механическом институте АН УССР в 1969 и 1973 гг. для слабого переменного магнитного поля в частотном диапазоне микропульсаций 0,01—10 Гц.

В этих опытах испытуемые находились в ЭМП, создаваемом на несколько минут кольцами Гельмгольца. В первых сериях наблюдений у,30% испытуемых рефлекс вырабатывался на ЭМП с амплитудой порядка 1000 гамм (Ю-2 Э). Интересно, что у части испытуемых оказалось возможным объективно (используя записи электроэнцефалограммы, измеряя частоту пульса и т. д.) обнаружить эффект включения поля. При удалении места проведения эксперимента от источников индустриальных помех рефлекс удавалось вырабатывать на значительно меньшие амплитуды колебаний (200 гамм).

Влияние ЭМП весьма малой напряженности в диапазоне частот микропульсаций на центральную нервную систему человека удается обнаружить и при регистрации изменений времени реакции человека на возмущающий сигнал. Подобные наблюдения проводились многими авторами и оказалось, что при воздействии такого поля время реакции увеличивается (на 5—10%), но с возрастанием частоты (до 10—12 Гц) оно, напротив, у многих испытуемых уменьшается (Дж. Хамер, 1968 г.). Уместно напомнить, что развитие вспышек и магнитных бурь сопровождается значительным возрастанием амплитуды колебания поля на частотах микропульсаций Р 3 (меньше 0,1 Гц).

Наблюдения над физиологическими показателями человека, находящегося какое-то время в условиях изоляции от электромагнитного фона, обычно бывает трудно истолковать однозначно. Вот почему интересен эксперимент Р. Вевера (1970 г.), проводившийся в подземном бункере, в одной из комнат которого испытуемые (82 человека) до 8 недель находились в условиях эффективного экранирования. У всех испытуемых к концу опыта выявилось статистически достоверное увеличение длительности околосуточного (циркадного) ритма. У многих лиц наблюдалась при этом десинхронизация физиологической ритмики, т. е. ритмы для разных физиологических показателей становились независимыми.

Создание в экранированной комнате искусственных статических магнитного (около 1,5 Э) и электрического (до 300 В/м) полей не влияло на результат. Однако включение на неделю слабого (2,5 В/м) переменного поля с частотой 10 Гц, о котором испытуемым не было известно, полностью ликвидировало десинхроноз и приводило физиологические процессы к нормальной 24- часовой ритмике. Таким образом, ЭМП рассматриваемого диапазона частот, по-видимому, могут использоваться в качестве датчиков времени биологических ритмов.

Эксперимент по схеме Вевера был проведен на белых мышах (3. Ланг, 1972 г.) и с тем же результатом. Опыты по электромагнитному экранированию с другими биологическими объектами ставились, многими авторами и неоднократно. Как правило, длительное пребывание живых организмов в условиях эффективного экранирования приводит к неблагоприятным последствиям. У животных нарушаются процессы роста, уменьшается двигательная активность и отмечаются другие многочисленные отклонения от нормы. Эти изменения не должны относиться за счет понижения напряженности статического магнитного поля, так как при ослаблении (путем компенсации) магнитного поля Земли таких серьезных последствий не наблюдалось.

Ослабляя ЭМП внутри некоторого объема, трудно оставить без изменений другие факторы. Вот почему не все опыты по электромагнитному экранированию можно однозначно истолковать. Ведь ослабление радиоактивного фона автоматически ведет к снижению уровня ЭМП, а при защите от ЭМП одновременно уменьшается радиоактивный фон и к тому же ослабляется уровень акустических шумов. Тем не менее тщательно поставленные в настоящее время эксперименты указывают на важную экологическую роль внешних ЭМП; некоторый уровень ЭМП, оказывается, необходим для нормального функционирования организмов. Очень жаль поэтому, что первые эксперименты по экранированию, начатые у нас в стране еще в 20—30-х годах (А. Л. Чижевский, П. М. Нагорский), встретили полное непонимание и были прекращены.

Коль скоро живые существа реагируют на отклонения от оптимального для них уровня ЭМП Земли в сторону его уменьшения, то, очевидно, не удивительно, что они реагируют и на избыточное излучение. В  5 приведен ряд результатов экспериментов в этом направлении.

Можно обратить внимание на то, что две биологически активные частоты (0,02 и 0,06 Гц) приходятся на полосу самого распространенного типа микропульсаций (Рс 3; см.  4), а частоты 8—12 Гц близки к фундаментальной частоте ионосферного волновода. Вспомним еще, что воздействие на реакцию Пиккарди наиболее эффективно на частоте 0,01 Гц, а полосу частот 8—12 Гц постоянно отмечали авторы, сообщавшие об обнаружении тех или иных физиологических эффектов при работе со слабыми сигналами. Вывод неоспорим: по крайней мере некоторые микропульсации являются биологически активными агентами, а их вариации — экологически значимыми для млекопитающих.

Являются ли другие организмы столь же чувствительными к ЭМП Земли в сверхнизкочасготном диапазоне?

Безусловно, это справедливо для некоторых рыб, обладающих особыми электрорецентрами. Доказано, например, что акуловые рыбы с помощью своих электрорецептов (ампул Лоренцини) воспринимают геомагнитные возмущения в диапазоне микропульсаций Ре 4,5 (или Р1 2) (Г. Р. Броун, О. Б. Ильинский и др., 1978 г ). Приведем ряд результатов, показывающих, что высокая чувствительность к ЭМП сверхнизких частот — общее свойство живых организмов.

Бактерии. Тест: скорость размножения (Ю. Н. Ачка- сова и др., 1978 г.); полоса частот 0,01—80 Гц, амплитуда от единиц до десятков гамм. Результат: подавление роста, зависящее от частоты и других параметров.

Насекомые. Тест: двигательная активность (В. Б. Чернышев, В. М Афонина, 1978 г.); полоса частот 1 — 100 Гц, электрическое поле несколько сотен вольт на метр. Результат: изменения двигательной активности, зависящие от частоты (наиболее выражено на частоте 10 Гц).

Птицы, Тест: динамика выработки условного рефлекса у кур и голубей (В. Г. Сидякин и др., 1979 г.); частоты 0,6—5 и 8 Гц, амплитуда 500 гамм. Результат: возбуждающие или тормозные эффекты, отклонения от нормы в поведении, зависящие от частоты.

При сооружении в США экспериментальной антенны для радиосвязи на частотах 40—80 Гц была проведена специальная программа работ по выяснению возможного влияния работающей антенны на живые организмы. Были обнаружены при работающей антенне некоторые биологические эффекты, в частности при включенной антенне заметно хуже ориентировались птенцы чайки. На месте проведения опытов напряженность электрического поля (с частотой 76 Гц) составляла 0,2—0,3 В/м, магнитного — 0,4 Э. Позже, при наблюдениях над мигрирующими птицами, пролетавшими над антенной, было выясненно, что, когда она включена, птицы чаще, чем обычно, совершают повороты и меняют высоту (на средней высоте полета напряженность электрического поля была при этом около 0,07 В/м, магнитного — 100—500 гамм).

Итак, организмы вне всяких сомнений реагируют на вариации уровня ЭМП Земли как в сторону его уменьшения (экранирование), так и увеличения (активное воздействие). Это дает все основания считать правильным отождествление его с агентом, на который реагируют организмы при гелногеофизических возмущениях.

ЭМП влияет на жизнедеятельность организма и fca протекание физико-химических процессов (типа тестов Пиккарди или макрофлуктуаций Шноля). Известно, что научный факт, даже, казалось бы, надежно установленный (в данном случае влияние ЭМП на биологические системы), не может считаться вполне достоверным, пока ему не будет дано теоретическое истолкование. Поэтому без обсуждения молекулярного механизма воздействия ЭМП сверхнизкой частоты на организм вышеприведенная схема — просто перенос проблемы из гелио- геофизики в неизученную область биофизики. Неизученную, так как механизм влияния слабого ЭМП на организм пока не раскрыт, и здесь мы вступаем в область гипотез.

Рассмотрим кратко одну из них, объясняющую причину высокой чувствительности некоторых систем (включая биологические объекты) к слабому внешнему ЭМП в диапазоне низких частот. Эта гипотеза, как представляется авторам брошюры, имеет много шансов оказаться правильной. Коснемся только первичных механизмов влияния ЭМП, т. е. такой цепочки причийно- овязанных молекулярных процессов, в результате которых в системе происходят малые макроскопические изменения, эквивалентные для организма слабому физиологическому сдвигу. При определенных условиях эти малые физиологические сдвиги могут многократно усиливаться (чисто физиологические аспекты действия описаны в монографии Ю. А. Холодова, 1975 г.).

Обсудим молекулярный механизм действия слабого ЭМП на основе анализа данных о физико-химических тестах (см.  2). В этих явлениях решающая роль воды отмечалась большинством авторов. Действительно, не считая убедительных косвенных данных, свидетельствующих в пользу такого заключения, об этом говорят и многочисленные прямые опыты — от наблюдений Г. Бортельса (который установил зависимость времени сохранения переохлажденной воды от геомагнитной активности, 1956 г.) до автоматизированных измерений коэффициента пропускания воды близ длины волны 810 нм (В. С. Цаплин и др., 1981 г.), благодаря чему установлено наличие корреляции с космофизическими показателями.

Как известно, вода обладает сложными структурными свойствами. Однако множество происходящих в ней процессов в достаточном для практики приближении можно теоретически описать в рамках модели, рассматривающей воду как простейшую равновесную систему. Последнее привело некоторых теоретиков к отрицанию фактов, указывающих на «запоминание» водой определенных физических воздействий как противоречащих второму закону термодинамики. Между тем подобные воздействия, получившие название активации, уже почти полвека широко используются в ряде областей промышленности (производство бетона, флотация, борьба с отложением солей в кипятильниках и т. д.).

Для активации чаще всего используют обработку воды с помощью ЭМП (или магнитного поля), что называют очень неудачным термином — «омагничивани- ем». Тех же целей можно достичь и другими способами: облучением ультрафиолетовым излучением, воздействием лазерным пучком в видимой области спектра, ультразвуком и т. д. Механизм воздействия слабого ЭМП станет более ясным, если условно предположим, что активация воды и обратный процесс (дезактивация) естественным образом постоянно происходят в природе:активация дезактивация.

Действующим агентом, стимулирующим эти переходы, могут быть в первую очередь вариации ЭМП. Эта природная «магнитная» обработка воды должна быть, естественно, широко распространенным явлением и, в частности, затрагивать водные среды организмов. Но какова возможная природа структурных изменений воды при процессах активации—дезактивации?

Из самых общих соображений следует, что такие изменения должны обусловливаться образованием (при активации) и распадом (при дезактивации) некоторых метастабильных (т. е. неравновесных, но довольно дол- гоживущих) структур. Именно наличие метастабильных структур делает любую систему высокочувствительной к слабым воздействиям, будь то горный обвал, излучение квантового генератора или возгорание спички от трения о коробок. Возникновение метастабильных структур при активации воды позволяет понять и явление «памяти» водных систем при физических воздействиях. Характерное время этого «запоминания» (порядка суток) и является типичным временем жизни метастабильных структур.

Интерпретация конкретных результатов многочисленных экспериментов по активации требует определить физическую природу метастабильных структур. Давно известно, что среди разного рода эфемерных структурных образований в воде встречаются так называемые додекаэдрические структуры, типичные, например, для газгидратов. Они представляют собой каркас из молекул воды, соединенных водородными связями, геометрически являющийся двенадцатигранником.

Этот каркас устойчив только в том случае, если в полости (диаметром около 5 А), образованной молекулами воды, будет находиться какой-нибудь химически с водой не связанный комплекс подходящего размера. Чем ближе размер полости к размеру находящейся внутри частицы, тем устойчивее каркас. Такой «частицей» может быть и атом (например, «благородного» газа), и' радикал, и молекула надлежащего размера. Как показывают расчеты и некоторые эксперименты, подходящим кандидатом для схабилизации додекаэдри- ческого водного каркаса может служить один из молекулярных комплексов, образующихся в воде, вокруг иона кальция, — гексоаквакомплекс кальция (Са (Н20)6)2+.

Ионы кальция очень распространены в природе и играют важную роль как в природных водах, используемых для технических целей, так и в водных системах организмов. Гексоаквакомплекс — не самое вероятное структурное образование около этого иона в воде. Однако этот комплекс представляет собой метастабиль- ную структуру со временем существования в несколько долей секунды, которая возникает при определенных условиях, и, что для нас особенно важно, эти условия близки (или совпадают) с ситуацией при процессах активации воды.

Появление в виде заряженных комплексов, стабилизированных в полостях додекаэдрических структур, эквивалентно возникновению крупных ионов, которые могут служить центрами кристаллизации. Тем самым становится понятным один из наиболее широко используемых на практике эффектов активации — предотвращение появления накипи в котлах. Дело в том, что возникновение центров кристаллизации приводит к выпадению солей в осадок в объеме раствора, а не на стенках кипятильника. Получают свое объяснение и другие эффекты активации, в частности, связанные с проведением тестов (см. последний столбец табл, 2).

Что же касается живых существ, то образование подобных комплексов приводит к резкому понижению концентрации свободного кальция в водных средах организма. В современной физиологии накоплено достаточно информации о роли кальция, чтобы составить подробную схему последствий такого события, включающую в себя воздействие на нервную систему, проницаемость клеточных мембран, активность ферментов, изменение свертываемости крови и функционального состояния сердечно-сосудистой системы. (Читатель, возможно, обратил внимание, что здесь перечислены, в сущности, почти все эффекты, найденные при исследовании корреляций физиологических показателей человека с индексами солнечной активности.)

Недавно в Томске был проведен специальный цикл экспериментов, результаты которых прямо указывают на уменьшение концентрации биологически активных ионов Са2+ как непосредственную причину эффектов электромагнитной обработки (активации) жидкостных сред организма (Е. В. Евдокимов, А. Т. Карташев, 1978.г.).

Распад метастабильных аквакомплексов также влечет за собой серьезные последствия, не менее важные для организма, чем уменьшение концентрации доступного кальция. Как оказалось, при таком распаде весьма вероятно образование свободных радикалов, что приводит к ситуации, аналогичной воздействию слабо- ионизирующего излучения на водную систему. Физическая интерпретация явлений в некоторых тестах, таких, как полимеризация акрилонитрила (см.  2), становится понятной, если привлечь предположение о появлении свободных радикалов.

Обсуждение проблемы космических воздействий привело нас к высшей степени сложным и остро дискуссионным вопросам «электромагнитной биологии», тех

нологии воды и химической кинетики. Мы надеемся, что читатель понял нас правильно: с нашей стороны не было стремления все окончательно объяснить. Нам хотелось лишь продемонстрировать, что к истолкованию удивительного феномена высокой чувствительности некоторых физико-химических и биологических систем к слабому ЭМП имеется разумный подход, не встречающий трудностей принципиального характера. В изложенных построениях (которые, и мы еще раз подчеркнем это, являются гипотетическими), возможно, есть ошибочные элементы, которые потом будут заменены на другие, но основных наших выводов это не изменит.

У читателя могло сложиться впечатление, что проблема в принципе решена — природа действующего агента установлена. Предстоит, конечно, еще во многом разобраться, хотя в общем вопрос исчерпан. Однако это не совсем так. Контролируемые солнечной активностью вариации ЭМП Земли действительно являются причиной многих явлений, а изложенные представления позволяют подойти к объяснению большинства накопленных фактов, но в то же время имеются данные, которые нельзя объяснить с помощью только что приведенной схемы.

Конкретным примером может служить статистика заболеваний человека раком кожи, где также прослеживается 11-летняя цикличность (см. стр. 17). Чтобы понять, почему возмущения ЭМП Земли не являются причиной этой заболеваемости, приведем некоторые сведения о таких заболеваниях. Раком кожи страдают преимущественно европейцы. Поражаются только открытые части тела: лицо (около 90% всех случаев), шея, кисти рук, причем у тех людей, чья профессия связана с длительным пребыванием под лучами Солнца. Четко выражен широтный эффект: риск заболеваемости возрастает с уменьшением географической широты. Для СССР, например, рак кожи встречается в 2—3 раза чаще для южных районов по сравнению с умеренными и северными областями.

Экспериментально установлено, что одной из важных причин заболевания является облучение кожи ультрафиолетовым компонентом солнечного излучения (290—320 км).

11-летняя цикличность заболеваемости смещается относительно кривых чисел Вольфа с изменением широты: на низких широтах кривые находятся в противо- фазе, на умеренных — сдвинуты примерно на 2 года, на более высоких широтах сдвиг отсутствует. Эту особенность, а также широтный ход (риск заболеваемости возрастает к экватору) невозможно понять, если влияющий фактор—ЭМП. Все противоречия исчезают, если предположить, что основной причиной в данном случае являются изменения интенсивности ультрафиолетового излучения (290—320 нм).

Механизм биологического действия ультрафиолетового излучения в общих чертах понятен. Как известно, спектральная зависимость биологической эффективности излучения имеет широкий максимум для интервала длин волн 250—280 нм, что обусловлено наличием в этом интервале полос поглощения у важнейших биологических соединений (ДНК и белков). Эти полосы простираются в сторону больших длин волн до 300 нм. Таким образом, земная атмосфера, обрезающая благодаря озону солнечное ультрафиолетовое излучение близ длины волны 290 нм, пропускает узкую спектральную полосу радиации, перекрывающую край полосы поглощения ДНК и белков. Именно в этой узкой полосе вариации интенсивности довольно велика (в 11-летнем цикле вдвое).

Экологическое значение колебаний интенсивности ультрафиолетового излучения в этом диапазоне, как ни странно, очень плохо изучено. Только недавно, например, было обнаружено, что для ряда организмов, обитающих в поверхностных слоях воды (морской и пресноводный фито- и зоопланктон), естественно получаемая доза такой радиации очень близка к (КалкинсДж., Тордардоттир, 1980 г.).

Идея о возможной роли колебаний потока ультрафиолетового излучения в реализации связи солнечная активность — биосфера была высказана еще в 1927 г. А. Дугласом. Сейчас трудно сказать, где именно соответствующие эффекты будут важными, а где второстепенными, для нас важно констатировать, что существует еще один канал влияния солнечной активности на «биологические явления. Полезно отметить его отличительные особенности: электромагнитные возмущения передают эффект солнечной активности в биосферу мгновенно (часы, сутки), а влияние через динамику стратосферного озона осуществляется через накопление дозы (сезон, годы).

Воздействие ЭМП носит глобальный характер и особенно эффективно на высоких широтах. Эффекты вариации ультрафиолетового излучения особенно существенны на средних и низких широтах, причем из-за переноса озона при атмосферной циркуляции и зависимости самой циркуляции от солнечной активности они в некоторых географических областях могут быть слабо выражены или даже отсутствовать (например, из-за корреляции облачности с уменьшением общего содержания озона).

В заключение рассмотрим еще два физических параметра  3, оценив — (насколько это возможно — их экологическое значение: атмосферный инфразвук и вариации электростатического поля Земли. Что касается инфразвуковых колебаний, то их биологичеокая эффективность доказана экспериментально для больших амплитуд и коротких экспозиций. В природе же мы сталкиваемся с многочасовой продолжительностью воздействий при малых амплитудах.

Прямым указанием на биологическую значимость инфразвуковых колебаний относительно небольшой амплитуды являются результаты экспериментов, проводившихся во Франции на людях под руководством В. Тавро (1968 г.). Наблюдения были сделаны для полосы ближнего инфразвука (граница слышимости, напомним, располагается близ 16 Гц). При воздействии колебаний с частотой 7 Гц на испытуемых отмечалось ощущение пульсаций в голове и невозможность проводить даже самую простую творческую работу. При еще меньшей амплитуде близ этой же частоты типичными были жалобы на усталость, головокружение, раздражительность, тошноту.

Воздействие, видимо, оказывает влияние на центральную нервную систему, так как обнаруживаются определенные психологические эффекты: от ощущения дискомфорта до появления чувства необоснованного страха. Обнаружены также корреляции между числом автомобильных аварий в Чикаго и уровнем инфразвуковых шумов в этой районе (Дж. Грин, Ф. Данн, 1968 г.).

Из-за отсутствия достаточного числа инфразвукометрических станций пока не ясно, есть ли подобная связь в других пунктах и, следовательно, отражает ли эта корреляция реально существующее явление. Косвенным указанием на биологическое действие инфразвука может быть и тот факт, что биологическое влияние шума, модулированного по амплитуде инфразвуковой частотой, значительно сильнее, чем того же шума в отсутствие модуляции. Наконец, можно упомянуть и о том, что ряд обитателей моря и некоторые насекомые ощущают естественные инфразвуковые колебания.

Во всяком случае плодовые мушки-дрозофилы в опытах В. Б. Чернышева и В. М. Афониной (1978 г.) определенно реагировали на искусственный слабый акустический сигнал (16 Гц, около 10 сут. см"2) с продолжительностью воздействия 1,5—2 ч. Исследователи отмечают, что инфразвук с частотой 0,1 Гц, по-видимому, влияет аналогичным образом.

Будущие исследования, как геофизические, так и биофизические, покажут, реализуется ли эта схема, и если реализуется, то когда и при каких условиях нужно считаться с инфразвуком (как с экологическим фактором). Обладая высокой проникающей способностью, инфразвук способен передавать эффект солнечной активности в биосферу мгновенно, подобно возмущениям уровня ЭМП Земли.

Зависящие от солнечной активности вариации электрического поля Земли скорее всего никак не влияют на человеческий организм. В отличие от сверхнизкочастотного ЭМП и инфразвука, они не проникают в жилые помещения. Кроме того, явления электризации одежды (особенно из синтетики) сопровождаются во много раз большими изменениями нашего микроэлек- троклимата. Зато вариации электрического поля имеют существенное экологическое значение для растительных сообществ. Классический опыт итальянского ученого Ф. Гардини (1784 г.), наблюдавшего ухудшение состояния растений под редкой металлической сеткой, много раз повторялся разными авторами с однотипными результатами.

Одна из важных причин этих изменений состоит, видимо, в том, что поглощение растениями углекислоты (один из двух необходимых компонентов при осуществлении фотосинтеза) обеспечивается притяжением положительно заряженных ионов СОг+ к отрицательно заряженным листьям (будучи «заземленным», растение всегда имеет отрицательный заряд по отношению ьо второй обкладке сферического «конденсатора», в котором мы живем, — ионосфере). Если подать на растение положительный потенциал? фотоси-нтез подавляется (3. И. Журбицкий, В А. Горбацов, Н. С Чаплыгина, 1968 г.). Вот почему можно считать, что увеличение градиента поля в дни с ясной погодой в эпоху максимума солнечной активности должно приводить (при прочих равных условиях) к некоторой стимуляции растительных организмов. Этот фактор, несомненно, вносит свой вклад и в изменение толщины годового кольца деревьев и в вариации продуктивности растительных экосистем. В настоящее время, однако, едва ли возможно определить величину этого вклада — ведь мы имеем дело с очень сложными системами. Так или иначе, но вариации электрического поля экологически значимы.

Мы плохо представляем себе, насколько значительны воздействия эффектов солнечной активности на земное электрическое поле (и территориально, и по амплитуде). Остаются не вполне раскрытыми и геофизические механизмы этого воздействия. Следовало бы ввести (по аналогии с магнитной активностью) геоэлектрические индексы, построить соответствующие их временные ряды и провести сопоставление их с индексами солнечной активности. Такая работа только начинается.

Итак, солнечная активность может оказывать влияние на биосферу не только через возмущения природного ЭМП Земли, но и посредством других физических агентов. Несомненно, определенное значение здесь имеют вариации приземного ультрафиолетового излучения близ длины волны 290 нм, происходящие благодаря динамическим процессам в озоносфере. Имеются основания предполагать, что влияние может передаваться в биосферу и через изменения фона инфразвуковых акустических шумов и медленных колебаний в величине электрического поля Земли.

Насколько можно судить, изменения в этих экологических параметрах внешней среды не столь универсальны, как возмущения уровня ЭМП Земли, тем не менее если бы ЭМП не было, влияние солнечной активности на явления биологического мира все равно должно было бы наблюдаться.