Текст
                    А. С. ПРЕСМАН
Э Л Е КТРО М А ГН ИТН АЯ
СИГНАЛИЗАЦИЯ
В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

А. С. ПРЕСМАН ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ ФАКТЫ, ГИПОТЕЗЫ, ПУТИ ИССЛЕДОВАНИЙ МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО» 1974
ПРЕДИСЛОВИЕ В истории взаимоотношений физики н биологии мож- но различить три основных этапа. В свое время многие физические явления и законы были открыты па основе биологических исследований. Так было с открытием га- льванического электричества, электрохимических потен- циалов, осмоса и в других случаях; даже закон со- хранения энергии был сформулирован Р. Майером на основании физиологических наблюдений. Затем ведущая роль перешла к быстро развивающейся физике—прило- жение физических теорий, методов и средств исследований в значительной мере определяло успехи биологии и ме- дицины. И казалось, что вот-вот удастся построить моде- ли структуры и функций живого, исходя из физических представлений о явлениях и законах в неживой природе, па основе аналогий биологических систем с технически- ми устройствами. Однако по мере того, как расширялись и углублялись паши знания о живой природе, все оче- виднее становилась несостоятельность таких попыток. Оказалось, что «в живой природе часто «работают» си- стемы более сложные, чем те, которыми пользуются фи- зики для проверки своих теорий» |[1]. И к середине века складывается новая ситуация — ведущая роль все более переходит к биологии, физики и инженеры обращаются к живой природе, как к источнику новых принципов и моделей для создания приборов и механизмов. На этой основе возникают новые комплексные науки — киберне- тика, бионика, инженерная психология и т. п. А некото- рые ученые не без оснований утверждают, что «большая часть всего созданного человеком носит характер подра- жания [живому]» [2]. Происходящая ныне научно-техническая революция в значительной степени состоит в объединении и взаим- ном оплодотворении наук о живой природе и физико-тех- нических. А для успешного осуществления этих задач требуется не только кооперация биологов и медиков с физиками и инженерами, но, что гораздо важнее,—под- готовка специалистов, достаточно хорошо ориентирую- 3
щйхся как в физике и технике, так й в биологии. В этом свете важную роль приобретает ознакомление ши- рокого круга представителей точных наук с современны- ми достижениями биологии и медицины, равно как био- логов и медиков — с достижениями физики и техники. Одним из перспективных новых направлений в био- логии, возникшим и быстро развивающимся в последнее десятилетие, является проблема об электромагнитной сигнализации в живой природе, использующей для ин- формационных взаимосвязей широкую область спектра от ипфраппзкпх до сверхвысоких частот. Этой проблеме была посвящена паша монография «Электромагнитные поля п живая природа» [3|, рассчитанная па научных работников, изучающих с разных сторон биологичес- кие эффекты электромагнитных полей. Между тем проб- лема электромагнитной сигнализации в живой природе несомненно, представляет интерес для самого широкого круга инженеров и физиков, работающих в различных областях радиосвязи. Для этого круга читателей и пред- назначена данная брошюра. Она представляет собой краткий популярный обзор основных эмпирических дан- пых и теоретических соображений, свидетельствующих о существовании электромагнитной сигнализации в ука- занной области спектра па всех уровнях организации живого — от молекулярного до биосферы. Читатель не найдет здесь (да п в специальной литературе) опреде- ленных данных о механизмах систем, участвующих в рас- сматриваемой сигнализации, — это задача дальнейших исследований. Хотелось бы надеяться, что книга будет стимулировать специалистов радиосвязи непосредственно участвовать в этих псследованих совместно с биологами. 4
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ —НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ Известно, что все многообразие живого на нашей планете возникло, эволюционировало и ныне существует благодаря непрерывному взаимодействию с различны- ми факторами внешней среды, приспосабливаясь к их влиянию и изменениям, используя их в процессах жиз- недеятельности. А большинство этих факторов имеет электромагнитную природу: область развития и сущест- вования жизни — биосфера.— пронизывается полями и излучениями земного и космического происхождения, распределенными по всему известному нам электромаг- нитному спектру — от диапазона гамма-излучений, до инфранизкочастотных изменений геомагнитного и гео- электрического полей. Поэтому можно полагать, что все диапазоны естественного электромагнитного спектра сыграли какую-то роль в эволюции организмов и что это как-то отразилось на процессах их жизнедеятельности. И в общем случае представляются вероятными три типа электромагнитных взаимодействий в живой природе: влияние электромагнитных процессов в биосфере на жиз- недеятельность организмов, электромагнитные взаимо- действия внутри самих организмов и электромагнитные взаимосвязи между организмами. Все эти типы взаимодействий в той или иной степени обнаружены уже для широкой области спектра от гамма- излучений до инфракрасного диапазона, где энергия электромагнитных квантов значительно выше средней кинетической энергии молекул (/iv^>/?T). Поглощение таких квантов в веществе живых тканей связывают со- ответственно с ионизацией и возбуждением молекул и атомов. Фотобиология изучает не только влияние на живые организмы солнечных излучений в инфракрас- ном, световом и ультрафиолетовом диапазонах, но и участие излучений этих диапазонов в процессах, про- текающих внутри организма, а в последнее время — и во взаимодействиях между организмами. Радиобиоло- 5
Гйя рассматривает главным образом биологическое дей- ствие рентгеновских и гамма-лучей, но открыта уже так называемая «внутренняя радиация» (хотя не выяснена еще ее роль в процессах жизнедеятельности), а недавние исследования указывают на .возможность «радиационных взаимодействий» между организмами. Остальную область электромагнитного спектра био- сферы, [включающую электромагнитные поля (ЭМП) о г сверхвысоких до ипфрапнзких частот, долгое время счи- тали ле оказывающей какого-либо влияния ,па живые организмы. К такому заключению приводили простые физические соображения: поскольку кванты энергии в этой области спектра значительно меньше средней ки- нетической энергии молекул то поглощение ЭМП в живых тканях «может быть связано только с уси- лением вращения молекул как целого, т. е. с преобразо- ванием электромагнитной энергии в тепловую, а погло- щение энергии постоянного или медленно изменяюще- гося электрического и магнитного полей—с ориентацией молекул. Расчеты показывали, что сколько-нибудь зна- чимых для организма тепловых эффектов ЭМП можно ожидать только при весьма высоких интенсивностях — порядка 102 В/м для сверхвысоких частот и до 10б В/м для инфра-низких, т. е. при напряженностях, на много порядков превышающих значение напряженностей, естественных ЭМП биосферы. Что касается биологиче- ски значимого эффекта ориентации молекул под дейст- вием постоянных или .медленно изменяющихся полей, то такой эффект возможен, если энергия взаимодействия поля с молекулой не меньше kT. А для этого напряжен- ность магнитного поля должна быть не ниже 103 Э и электрического — не ниже 105 В/м, что на несколько порядков выше напряженности магнитного и электриче- ского полей Земли. Исходя из этих представлений об условиях .возможных энергетических взаимодействий ЭМП с тканями живых организмов, физики скептически относились к появлявшимся время от времени сообще- ниям биологов о реакциях животных и человека на ЭМП, значительно более слабые, чем это требовалось для теплового эффекта. Но, как говорил Сент-Дьердьи, «... биолог зависит от суждения физиков, но вместе с тем он должен быть очень осторожен, когда ему говорят, что то или иное со- бытие или явление невероятно» [4]. Справедливость этого 6
предупреждения ярко демонстрируется результатами ис- следований биологических эффектов слабых ЭМП,прове- денных в -ряде лабораторий мира за последнее десяти- летие. Были выявлены такие количественные и качест- венные характеристики этих эффектов, которые никак нельзя объяснить на основе представлений об энергети- ческих взаимодействиях ЭМП с веществом живых тка- ней 1[3,5—7]. Организмы самых (различных видов — от одноклеточ- ных до человека — обнаруживают чрезвычайно высокую чувствительность к ЭМП, параметры которых близки к -параметрам естественных полей биосферы. Как видно из табл. 1, различные реакции организмов на ЭМП воз- никают при их интенсивности, которая в тысячи, сотни тысяч и даже миллионы раз ниже, чем это следует из теоретических представлений об энергетическом харак- тере биологических эффектов ЭМП. Особенно высока чувствительность к многократно повторяющимся сверх- слабым ЭМП, т. е. имеет место кумулятивное их воз- действие на организмы. В полном виде высокая чувст- вительность к ЭМП проявляется только у целостных организмов; она значительно ниже у изолированных ор- ганов и клеток и еще ниже у белковых растворов. Если частотные и модуляционно-временные парамет- ры ЭМП существенно отличаются от естественных, то реакции организмов возникают при более высоких ин- тенсивностях ЭМП, но все же значительно меньших, чем теоретически предсказываемые. В этих условиях реакции имеют характер различных нарушений регуляции физио- логических функций—ритма сердца, кровяного давле- ния, обменных процессов и т. д., либо характер чувст- венных ощущений: у человека — зрительных, звуко- вых, осязательных, у животных — проявляющихся в из- менениях эмоционального состояния (от угнетенного, подобного наркозу, до возбуждения, вплоть до подобно- го эпилептическому). Особенно ярко выраженные нару- шения наблюдаются в регуляции процессов развития — от зародышевого состояния до половозрелого. Резкие нарушения отмечаются при патологических состояниях организма. X ар а кт ер и в ы р а же нн о с,т ь б и о л о гм ч е с к и х эффе кт о в ЭМП своеобразно зависят от параметров, последних. В одних случаях эффекты максимальны при некоторых «оптимальных» интенсивностях ЭМП, в других — воз- 7
Теоретические и экспериментальные оценки чувствительности естественных Частотный диапазон ЭМП Тс щетнческая оценка мини- мальной на- пряженности ЭМП для биологических эффектов*) Экспериментальные Вид организма Характер биологиче- ского эффекта Частота ЭМП в данном опыте, Гц Высокие часто- ты Юз—10* В/м для частот (Ю7—10° Гц) Кролик Изменение условно- рефлекторной деятель- ности (0,6—1,2) Ю7 Человек Сосудистый услов- ный рефлекс 7,3 10* Низкие частоты 10*—Ю5 В/М (для частот 10*— 102 Гц) Рыбы Ры бы Пищевой условный рефлекс Оборонительный ус- ловный рефлекс Ю3—10* 500—50 К легки мле- копитающих Замедление размно- жения 1000—100 Ипфранизкие частоты 105—10° В/М или Юз Э (для частот 10-0,1 Гц) Ч елоьек Укорочение циркад- ного ритма физиологи- ческих процессов 10 Кролики, со- баки (взрослые) Замедление ритма сердца, снижение вольтажа ЭКГ 8 Собаки-щенки Учащение ритма сердца, повышение вольтажа ЭКГ 8 Кролики, со- баки (взрослые) Изменение электри- ческой активности ко- ры головного мозга 2 Бактерии, (ста- филом кки и др.) Ускорение размно- жения и морфологиче- ские изменения 0,1-1 Постоянное электрическое ноле 106 В/м Мухи Ры бы Изменение ориента- ции относительно стран света Локация ио измене- нию градиента поля — Постоянное магнитное иоле Юз Э Птицы Повышение двига- тельной активности — Птицы Ориентация по маг- нитному полю (без геомагнитного) — Улитки Изменение ориента- ции относительно стран света — * *) Теоретические оценки для ЭМП по тепловому эффекту, а для постоянных полей и 8
Таблица 1 организмов к электромагнитным полям и интенсивности полей биосферы данн ые Естественные поля биосферы в средах обитания при частотах, соответствующих использованным в опыте Напряжен- ность ЭМП в данном опыте Лите- ратур- ный источ- ник источники полей средняя на- пряженность поля максимальная напряженность поля (возму- щенного) 4.10-1 В/м 18] Атмосферики 10-4‘В/м 10“з В/м IO’2 В/м IO"» В/м (2—3) IO'4 В/м 10-4—10’3 В/м PI [Ю] Поля атмосферных разрядов, проникающие в водную среду (глубина 3 м) 1G-3—10-4 в/м 10-3-10’4 В/м 10-2—10-1 В/м 10"3—10’2 в/м 10-4—Ю-з В/м [Н] 1—2 В/м [12] Атмссферикп 10-2—Ю-з В/м 0,1 — 1 В/м 2,5 В/м [13] Коротко!ieриодпые колебания геомагнитного поля и резонан- сные колебания полости „ионосфера—поверхность Зем- ли" (3—G) 10-з В/м (3—G) 10-1 в/м 0,5 В/м [14| 0,5 В/м [И] 0,4 В/м [14] (2—3) 10’3 в/м (2—3) 10’1 в/м 10-5 Э [И] 10’7 Э IO’5 Э 300 В/м [15] Электрическое поле Земли 130 В/м 130 В/м 10-е В/м (1С.| Разность потенциалов элек- трического поля в океанах 2-Ю-з в/м 3-10"5 В/м 0,6 Э [171 Горизонтальная составляю- щая геомагнитного ноля 0,14 Э [18] 0,3 Э о,з+ю-2 Э 0,1 э [19] медленно изменяющихся—по эффекту ориентации белковых молекул. 9
растают при уменьшении интенсивности, в третьих — противоположно направлены при малых и больших ин- тенсивностях. Что касается зависимости от частоты и модуляционно-временных характеристик ЭМП, то она имеет место для специфических реакций (условные реф- лексы, изменение ориентации, ощущения). Все же виды нарушений регуляции процессов жизнедеятельности .под действием ЭМП практически не зависят от этих пара- метров. Рис. 1 иллюстрирует эти два типа зависимостей. Анализ этих эмпирических закономерностей приводит к заключению, что биологические эффекты слабых .по- лей, необъяснимые их энергетическим взаимодействием с веществом живых тканей, 'могут быть обусловлены информационными взаимодействиями ЭМП с киберне- тическими системами организма, воспринимающими ин- формацию из окружающей среды и соответственно ре- гулирующими процессы жизнедеятельности организмов [3,5—7]. На основе такого представления .можно объяснить и высокую чувствительность организмов к ЭМП, являющимся информационными сигналами, и эффекты суммации таких информационных сигналов в биосисгемах, и «настройку» этих систем на восприятие ЭМП с определенными .параметрами, и нарушения регу- ляторных функций этих систем, когда неадекватные ЭМП вносят в них электромагнитные помехи, и своеоб- разную зависимость биологических эффектов ЭМП от их интенсивности и т. д. Мы постулируем, что в процессе эволюции живая природа использовала естественные ЭМП внешней среды как источники информации, обеспечивавшей непрерывное приспособление организмов к изменениям различных факторов внешней среды—согласование процессов жиз- недеятельности с регулярными изменениями, защиту от спонтанных изменений. А это привело, по-видимому, к использованию ЭМП как носителей информации, обес- печивающей взаимосвязи на всех уровнях иерархической организации живой природы — от клетки до биосферы, подобно тому как техническая эволюция привела к ис- пользованию рассматриваемых диапазонов ЭМП для многообразных информационных взаимосвязей в нашей цивилизации. Как справедливо отметил И. Шкловский «.. из всех мыслимых типов связи радиосвязь является наиболее экономичной и информативной» [24]. Очевидно, что 10
zf г Рис. 1. Зависимость биологических эффектов ЭМП от интенсивности (а, в) и частоты (б, г): а -- изменение ритма сердца у кролика под действием СВЧ-полей [20]: б — изменение ориентации улиток под действием маг- нятн.то поля [21] (Нз—напряженность горизонтальной составляющей геомагнитного поля); в—возникновение фосфена (ощу- щения вспышек света) у человека под действием низкочастотных полей [22]; г — изменение углеводного обмена у кролика под действием низко- и высокочастотных полей [23].
и фор'Ми,рова|Ние в живой .природе информационных свя- зей посредством ЭМП в дополнение к известным видам передачи информации посредством органов чувств, нерв- ной и эндокринной систем было обусловлено надежно- стью н экономичностью «биологической радиосвязи». И если говорить об информации из внешней среды, то преимущества ЭМП по сравнению с другими носителями информации — звуком, светом, запахами и тому подоб- ным — уже очевидны. Во-первых, ЭМП низкочастотных и инфранизкочастотных диапазонов способны проникать во все среды обитания организмов — в глубины морей и океанов, в толщу земной коры и, наконец, в ткани самих организмов; во-вторых, информация посредством ЭМП может передаваться на любые расстояния по планете и при любых метеорологических условиях; в третьих, сезонные, месячные и суточные периодические изменения метеорологических факторов — освещенности, температуры и давления — оказывается, согласованы с соответствующими периодическими изменениями есте- ственных ЭМП — геомагнитного и геоэлектрического полей, интенсивности атмосфериков; в-четвертых, солнечные вспышки, вызывающие резкие изменения метеорологических факторов, всегда сопровождаются «всплесками» ЭМП. Как видно из табл. 1, возможность реакции организ- мов весьма слабые ЭМП, подобные естественным ЭМП биосферы, экспериментально установлена. А за последние годы получены убедительные доказательства того, что посредством этих ЭМП организмы получают определенную информацию о состоянии внешней среды в дополнение к информации, получаемой с помощью известных органов чувств. Накоплен уже большой экспе- риментальный материал, значительно расширяющий паши прежние представления об электромагнитных си- стемах регуляции в живых организмах, об электромаг- нитной сигнализации, обеспечивающей информационные взаимосвязи между системами, органами и клетками в организме. Наконец, имеются пока косвенные, но достаточно убедительные основания считать, что электро- магнитная сигнализация существует и между животными одного и того же вида и различных видов. О фактах, гипотезах и путях исследований, относящихся ко всем этим аспектам проблемы об информационной роли ЭМП в живой природе, и пойдет речь в последующих главах. 12
БИОРИТМЫ, ОРИЕНТАЦИЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ Давно уже известен ритмический (периодический, циклический) характер протекания процессов жнзнедея телыюстп организмов всех видов, от простейших одно клеточных до человека. В колебательном режиме проис- ходят процессы на всех уровнях функционирования организмов — молекулярном, клеточном, органном. Все эти колебания согласованы друг с другом, а у позвоноч- ных животных регулируются центральной нервной системой. Общей чертой биологических ритмов у всех организмов является согласование этих ритмов с перио- дическими процессами в окружающей среде: физиологи- ческие процессы и поведение животных изменяются с суточной,месячной и сезонной периодичностью, корре- лирующей с соответствующими вариациями метеороло- гических факторов — освещенности, атмосферного давле- ния, температуры и т. д. Наши данные о биоритмах и периодических, цикли- ческих процессах в биосфере все более расширяются. Обнаружены недельные, трехнедельпые, полуторагодич- ные, трехгодичные ритмы физиологической активности у человека [25]; имеются данные, свидетельствующие о существовании и многолетних биоритмов (6, И, 22, 35 и 80 лет.) Начинает уже вырисовываться п некоторая закономерность в многообразии согласованной ритмич- ности процессов в живой и неживой природе: эти перио- ды составляют ряд, близкий к геометрической прогрессии со знаменателем 2. Тако!ю рода закономерность отме- чают уже для многих явлений в живой п неживой приро- де: солнечной и магнитной активности, уровня моря пат- мосферного давления, роста деревьев п урожайности сельскохозяйственных культур, интенсивности размноже- ния животных различных видов, эпидемий и эпизоотий и т. д. [26 — 29]. За последние 10—15 лет накоплен обширный экспе- риментальный материал, анализ которого приводит к заключению, что согласование иерархии биоритмов с иерархией периодических и циклических изменений геофизических факторов осуществляется благодаря информации, получаемой организмами от соответственно изменяющихся ЭМП биосферы. Наиболее убедитель- ными в этом отношении являются многочисленные нселе- 13
дования внешней регуляции суточных ритмов у растений и животных, проводимые с 1956 г. в США под руковод- ством известного биолога Ф. Брауна. Известно, что суточный ритм процессов жизнедея- тельности у организмов самых различных видов прояв- ляет чрезвычайную устойчивость — он сохраняется при неизменности метеорологических факторов (естествен- ной — в полярных условиях, в глубинах морей и океанов и в толще земной коры или при искусственном поддер- жании постоянства факторов в экспериментальных условиях), при воздействии на организмы различных химических веществ, при значительных изменениях окру- жающей температуры и, наконец, при широтных переме- щениях организмов, когда изменяются все определяемые местом и временем метеорологические факторы. Эту устойчивость суточного ритма объясняли наличием в ор- ганизмах «биологических часов», ход которых наследст- венно устойчив и только время от времени корректиру- ется периодически изменяющимися метеорологическими факторами [30]. Однако Ф. Браун утверждает, что ход биологических часов регулируется суточно-периодичными вариациями ЭМП биосферы, которые синхронны и син- фазны таким вариациям метеорологических факторов. И эта концепция подтверждается данными исследований [31, 321. В этих исследованиях у растений и животных, изоли- рованных от влияния суточно-периодичных метеорологи- ческих факторов (освещенности, температуры, давления и др.), суточная ритмика процессов жизнедеятельности оставалась согласованной с изменениями этих факторов, как будто организмы получали информацию о том, что происходит во внешней среде, от которой они изолирова- ны. Ф. Браун предположил, что эту информацию несут проникающие в экспериментальные камеры суточные вариации геомагнитного и теоэлектрического полей и уровня атмосфернков. И это предположение подтверди- лось опытами с воздействием па изолированные организ- мы слабых искусственных магнитных полей, а также найденной корреляцией между вариациями физиологи- ческих процессов и геомагнитного поля от дня ко дню (рис. 2,п) и вариациями уровня атмосфернков (рис. 2,6). Геомагнитная регуляция биоритмов у насекомых подтверждается исследованиями ГЗ. Б. Чернышева (33, 34], 14
в которых установлена связь периодических изменений двигательной активности (суточной, месячной и сезон- ной) с суточными вариациями геомагнитного поля с 27-дневной повторяемостью магнитных бурь и с весеп- 20 30 10 20 Июнь Июль Даты наблюдений а 1_______I________I________I_______I_______I________I________I________L 24 4 8 12 16 20 24 4 8 279 62 28 9 62 Часы суток а даты наблюдений Рис. 2. Сопоставление вариаций кислородного обмена у улитки с ва- риациями геомагнитного поля [31] (а) и вариаций кислородного обмена у термитов с вариациями уровня интенсивности атмосфери- ков [28] (б). пе-осеппимн максимумами магнитной активности. Уста- новлено, что эти ритмы нарушаются у растений и живот- ных, практически изолированных от влияния геомагнит- ного поля (ослабление в 1 000 раз между катушками Гельмгольца) [35]. Нарушение биоритмов наблюдают в естественных условиях — в периоды магнитных бурь и 15
при воздействии искусственно создаваемых полей. Так, в дни сильных магнитных возмущений нарушается суточ- ная ритмика двигательной активности у насекомых [33], а у человека, находящегося в условиях постоянной осве- щенности и температуры, суточный ритм физиологиче- ских процессов укорачивается иод действием ЭМП с ча- стотой 10 гЦ, интенсивность которых близка к интенсив- ности естественных нолей в периоды их возмущений [13]. Имеются основания полагать, что известные колеба- ния интенсивности размножения у животных различных видов — от суточной периодичности у одноклеточных до сезонной н многолетней у позвоночных — также связаны с соответствующими вариациями ЭМП биосферы. Не- видимому, у животных одного вида усиленное размноже- ние связано с периодическими возрастаниями уровня ЭМП, у других — с минимумами, у третьих — с промежу- точными фазами. Так можно было бы объяснить воз- растания численности популяций животных различных видов, происходящие с И-летней периодичностью (ведь магнитная активность изменяется с 11-летней периодич- ностью синфазно с солнечной). И эти предположения имеют уже некоторые экспериментальные обоснования. В ряде исследований обнаружено стимулирующее или угнетающее влияние ЭМП на размножение животных различных видов [3, 36, 37], а в условиях компенсации влияния геомагнитного поля — замедление размножения бактерий и грибков [38]. При воздействиях низкочастот- ных полей, имитирующих короткопериоднческие колеба- ния геомагнитного поля (так называемых «жемчужин»), на бактерии они размножались медленнее обычного [14], а у тлей скорость размножения повышалась в нача- ле лета и замедлялась осенью [28]. Недавно установ- лено, что в дни с пониженной магнитной активностью повышается оплодотворяемость овец, а также возрастает численность их потомства [39]. Многолетние данные о плодовитости коров показали статистически достовер- ное ее увеличение в периоды максимумов 11-летней цикличности солнечной активности (рис. 3, а), что неко- торые авторы [40] связывают с соответствующими возра- станиями уровня интенсивности атмосфернков. Наконец, интересная картина вырисовывается при сопоставлении статистически установленных возрастаний дважды в году частоты зачатий в странах Европы [41] с годичной пери- одичностью магнитной активности: оказывается, что 16
Месяцы б Рис. 3. Сопоставление-11-летней периодичности плодовитости коров с тон же периодичностью солнечной активности [40] (я) и сезонной периодичности частоты зачатий во Франции, Шве- ции и Германии (1899—1908 г.) с сезонной периодичностью магнитной активности [41] (б). периоды максимальной частоты зачатий совпадают с ми- нимумами магнитной активности (рис. 3, б). 20 лет тому назад профессор Флорентийского универ- ситета Джорджио Пиккарди начал исследования, в кото- рых выявилась связь вариаций скорости реакций в неор- ганических и органических средах (ранее объясняемых погрешностями эксперимента) с периодическими измене- ниями уровня интенсивности естественных низкочастот- ных полей. Он установил, что при прочих равных усло- виях в экранированных пробирках реакции протекают медленнее, чем в обычных, и что химические реакции 2—516 Ц
протекают быстрее под действием искусственно создава- емых полей низких частот. На основании результатов таких исследований, продолженных в ряде лабораторий мира, Дж. Пиккарди пришел к следующим выводам [26, 42 — 44]: 1. Наблюдаемые вариации скорости химических реакций в неорганических и органических коллоидных растворах, а также в различных биологических средах обусловлены влиянием соответственно варьирующих ЭМП земного и космического происхождения, главным образом низкочастотного и инфрапизкочастотного диапа- зонов. 2. Выявленная периодичность вариаций скорости химических реакций связана с соответствующей перио- дичностью солнечной активности, причем длительности периодов составляют геометрическую прогрессию со знаменателем ]/* 2, т. е. 32, 44, 64, 91, 128, 182, 258, 366 дней и далее, по крайней мере, до 11-летнего периода. Итак, имеются уже достаточные основания полагать, что периодически и циклически изменяющиеся ЭМП биосферы играют информационную роль в согласовании биоритмов на всех уровнях организации живой природы с периодическими и циклическими изменениями метеоро- логических и космических факторов. Иначе говоря, ЭМП биосферы играют существенную роль во временной коле- бательной организации функционирования живых орга- низмов всех видов. Наряду с этим все очевиднее вырисовывается сущест- венная роль ЭМП биосферы в пространственной ориен- тационной организации функционирования организмов. Уже давно известно, что физиологические процессы и по- ведение живых организмов приспособлены к различным направленно действующим факторам внешней среды. Растениям присущ фототропизм — рост стеблей по направлению к источнику света, а также положитель- ный и отрицательный геотропизм — прорастание кореш- ков у семян в направлении силы тяжести и побегов — в противоположном направлении. У животных проявля- ется фототаксис — стремление двигаться к источнику света или от него, а также компасная световая ориента- ция— стремление двигаться под некоторым углом к на- правлению на источник света. Проявляется и геотаксис— преимущественное перемещение в направлении силы тяжести или противоположном. Наконец, многие >киврт- 18
ные, Жизненные циклы которых связаны с миграциями, ориентируются в передвижении к определенным геогра- фическим пунктам и проявляют при этом хорошие навигационные способности. В последние годы получены убедительные доказа- тельства того, что живые организмы ориентируются от- носительно направления силовых линий магнитного и электрического полей Земли, т. е. проявляют геомаг- нитный и геоэлектрический таксис и тропизм, и что эта их ориентационная способность связана с фото-и геотак- сисами и тропизмами. Таким образом, мы сталкиваемся еще с одним видом информации, получаемой организма- ми от естественных полей биосферы — информацией, обеспечивающей адекватное расположение и перемеще- ние в пространстве, где действуют различные векторные факторы. В ряде исследований обнаружено, что семена, выса- женные параллельно силовым линиям геомагнитного поля, прорастают быстрее (особенно, если корешок заро- дыша обращен к южному магнитному полюсу), и уро- жайность их выше, чем у высаженных перпендикулярно силовым линиям или беспорядочно. Эти результаты, а также изучение ряда других проявлений влияния ис- кусственных магнитных полей на процессы роста и раз- вития растений приводят к заключению, что им присуще свойство геомагнитного тропизма. Наряду с этим имеется достаточно большой экспериментальный материал, сви- детельствующий о том, что растениям свойствен и элек- тротропизм. В многочисленных исследованиях Ф. Брауна и других авторов (например, [31, 45]) достоверно установлено, что животные различных видов — одноклеточные (параме- ции, волвоксы), черви (планарии) и улитки—ориентиру- ются в своих передвижениях по геомагнитному полю. Выпускаемые из камеры, выход которой обращен к одной из стран света, животные далее отклоняют свой путь вправо или влево от начального направления. Результаты регистрации этих отклонений в тысячах опытов, подвер- гнутые тщательной статистической обработке, позволили выявить определенные закономерности. Оказалось, что направление и величина этих отклонений определенным образом зависят от времени суток, а на протяжении месяца — от фазы Луны, что характер и величина этих отклонений существенно изменяются, если животные 2* 19
Рис. 4. Отклонение пути движения улиток (а) относительно направ- ления на север в зависимости от времени солнечных и лунных суток (кривые /) и под действием магнитного поля 1,5 Э, параллельного геомагнитному (кривые 2) [45]; движения планарий (б) в зависимо- сти от фаз Луны (поворот выхода камеры с севера на юг или прило- жение магнитного поля 1,5 Э, антипараллельного геомагнитному, при- водит к зеркальному изменению вариаций) [31]. 20
подвергаются воздействию слабого магнитного поЛй (0,04— 1,5 Э), и что этот эффект магнитного поля зави- сит от его направления относительно геомагнитного. Эти закономерности показаны на рис. 4. Эмпирические обобщения данных таких исследований привели Ф. Брауна к выводу, что жизнедеятельность животных (по крайней мере, использованных в опытах) связана с их ориентацией относительно геомагнитного поля и что, по-видимому, в их организме имеется какой- то «биологический компас», взаимодействующий с «био- логическими часами». Наряду с этим исследования Брауна и других ученых по влиянию электрического поля Земли на характер перемещений животных привели к заключению о способности животных ориентироваться также и по этому полю (электротаксису). Значительное число исследований было посвящено выяснению роли геомагнитного и геоэлектрического по- лей в пространственной ориентации насекомых. Резуль- таты таких исследований, проведенных с насекомыми самых различных видов [46, 47], показали, что майские жуки, пчелы, термиты, кузнечики и мухи проявляют способность к ориентации по геомагнитному полю. Так, в безветренную погоду мухи совершают посадку или начинают полет чаще всего в направлении С — Ю или В — 3. В состоянии покоя мухи стремятся сохранить такое же расположение тела или изменяют его скачком на 90°. При компенсации- геомагнитного поля (на 95%) эти ориентационные эффекты практически не наблюда- ются (рис. 5). Имеются основания -предполагать способность к гео- магнитной ориентации у рыб. Так, установлено [48], что перенесенные в незнакомый водоем рыбы в 87% случаев и -местные особи в 50% случаев движутся вдоль магнитного меридиана на участках миграционного пути с -однородными гидрофизическими показа гелями (тем- пература, электропроводность, прозрачность и др.). Предложена гипотеза [49] о геомагнитной ориентации рыб благодаря индуцируемым в теле токам при их дви- жении в магнитном поле. Особый интерес представляет вопрос о геомагнитной природе навигации птиц при их сезонных миграциях. По поводу внешних ориентиров при перелетах, запоминания птицами координат гнездования и зимовки и вопроса о том, являются ли навигационные способности врож- 21
Дейными или благоприо'бретаемыми, 'было высказано нё- мало гипотез. Однако ни одна из них не нашла пока достаточного экспериментального или теоретического обоснования. Мы попытались с новых позиций пересмот- реть гипотезу о геомагнитной ориентации, выдвинутую еще сто лет назад академиком Л. Миддеидорфом. Ос- Уеол полета относительно направления геомагнитного поля тела относительно геомагнитного поля б Рис. 5. Ориентация домашних мух относительно стран света в есте- ственных условиях и при компенсации (до 95%) геомагнитного поля [47]: а — в полете, б — в спокойном состоянии: ф — в геомагнитном поле; О — при компенсации поля; Д — разность. новные положения пашей концепции сводятся к следую- щему [7,50]: 1. Птицы реагируют на широтное изменение горизон- тальной составляющей геомагнитного поля (уменьшение напряженности от тропических широт к полярным). Это показано на рис. 6,6, из которого видно, что пути пере- лета птиц различных видов пролегают перпендикулярно и з о д и 11 а м ам (л и и и я о ди и а ков ы х 11 а п р я ж е н и ос те й гор и - зонтальной составляющей), т. е. идут в направлении из- менения градиента горизонтальной составляющей гео- магнитного поля. Следовательно, птицы могут оценивать по градиенту поля широту места гнездования и зимовки, а также запоминать эти широты. 22
2. Максимумы суточных вариаций геомагнитного по- ля синфазны на всех широтах —они наступают (при- мерно в полдень по местному времени (рис. 6, а). Как ныне полагают, существуют два типа «биоло- гических часов»: одни связаны с местным време- нем и долго сохраняют такой ход при перемещении жи- вотных в другой часовой пояс, другие быстро перестраи- ваются на новое местное время. Если первые часы Рис. G. Суточные вариации геомагнитного поля на различных широ- тах (а) и маршруты перелетов птиц на магнитной карте (б): 1 — бурокрылая ржанка, 2 — буревестник, 3— полярная крачка, 4 — аист бе- лый, 5 — кукушка. «запоминают» наступление полудня по максимуму гео- магнитных вариаций в месте вылета или назначения, а вторые отмечают эти максимумы по мере перелета, то вероятной представляется оценка птицами «геомагнит- ной долготы». 3. Известно, что хорошими навигационными способ- ностями обладает стая птиц, а у отдельных особей эта способность весьма слабая. Формирование «групповой навигационной системы» по геомагнитному полю проис- ходит, по-видимому, в период предмиграционных поле- тов птиц в стаях. В процессе этих полетов может фор- мироваться «групповой условный рефлекс» на парамет- ры геомагнитного поля, ка'к на условный раздражитель, а безусловными раздражителями являются различные земные и небесные ориентиры (ведь геомагнитный так- срс у животных связан с фото- и реотаксисом). 23
Концепция геомагнитной природы навигации пере- летных птиц достаточно хорошо согласуется с основны- ми признаками их поведения, а в последнее время полу- чены некоторые экспериментальные .подтверждения этой концепции (51, 52]. Птиц помещали в камеру, находя- щуюся между большими 'катушками Гельмгольца, что позволяло компенсировать геомагнитное поле или соз- давать искусственно поле той или иной напряженности. В условиях изоляции от всех других внешних ориенти- ров, кроме геомагнитных, птицы правильно выбирали на- правление миграционного полета. При ослаблении напря- женности геомагнитного поля даже в 3 раза они теряли всякую ориентацию — беспорядочно метались по камере. Такое же поведение наблюдалось в искусственном поле, напряженность которого в два раза превышала напря- женность геомагнитного. Если птицы в течение трех и бо- лее дней находились под действием искусственного поля, близкого по напряженности к естественному (0,14, 0,3, 0,41 Э), то в дальнейшем они хорошо ориентировались по геомагнитному полю, а также по слабым искусствен- ным полям разных направлений. Итак, уже имеются экспериментальные и теорети- ческие основания к заключению, что периодически и ци- клически изменяющиеся ЭМП биосферы регулируют ритмы физиологических процессов и поведения организ- мов, согласованные с различными периодическими про- цессами в биосфере, и что эти поля обеспечивают прост- ранственную ориентацию организмов, приспособление их жизнедеятельности к разнообразным векторным факто- рам окружающей среды. Очевидно, что регуляция био- ритмов и пространственная ориентация посредством ЭМП — это взаимосвязанные реакции организмов на информационное влияние естественных ЭМП, сформи- ровавшиеся в процессе эволюции. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ, РАДИОФОН И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМОВ В процессе эволюции у всех организмов сформиро- вались различные защитные механизмы от неадекват- ных воздействий спонтанно изменяющихся факторов внешней среды (изменений интенсивности и периодич- 24
ности ЭМП биосферы в периоды солнечных вспышек й в областях грозовой активности). Без таких защитных систем организмы не могли бы получать пространствен- но-временную информацию от периодических ЭМП биосферы. Однако в двух случаях организмы могут быть частично или полностью незащищенными от неадекват- ных воздействий ЭМП—в период размножения, роста и -развития, когда защитные механизмы еще не сформи- рованы, и при патологических состояниях ограпизма, когда защитные системы ослаблены или даже полностью нарушены. Очевидно, что нарушения процессов жизне- деятельности организмов должны возникать и при появ- лении в биосфере новых факторов, не «освоенных» орга- низмами в процессе эволюции, или при существенном изменении параметров «освоенных» факторов. Однако, если новые факторы действуют систематически, длитель- ное время, то адаптационные системы организмов при- спосабливают регуляцию жизненных функций к этим но- вым условиям существования. А такие новые условия возникли, например, в связи с развитием радиосвязи, когда к естественному фону ЭМП в биосфере все в большей -мере прибавлялся «-радиофон». Регуляция процессов -размножения и развития проис- ходит не только внутри организмов. Все более очевидно вырисовывается существование «надорганизменной» ре- гуляции этих процессов в каждом организме, который развивается и существует только как часть организации особей —группы, сообщества, популяции, биоценоза. Эту надорганизменную регуляцию называют «эффектом группы» [53—-55], и проявляется она в том, что физио- логические функции, поведение и размножение живот- ных существенно изменяются при их объединении в группы. Такая группа ведет себя как единая самоорга- низующаяся система, взаимодействующая с внешней средой как единый «'организм», обладающий «обществен- ной нервной системой». Так, численность популяций жи- вотных многих видов регулируется независимо от налич- ного количества пищи и других условий существования: по мере приближения численности к некоторому опти- мальному для данной популяции значению некий меха- низм сначала замедляет, а затем -полностью прекращает воспроизведение. Время от времени происходит необъяснимое нару- шение этой регуляции — животные начинают неудержи- 25
Мб разМиожаться, а затем проявляют «миграционное исступление», которое Р. Шов-еп (53] описывает следую- щим образом: «Саранча может сняться с совсем еще неис- пользованного тучного пастбища и унестись в пустыню па верную гибель или сотнями миллиардов ринуться в морскую 'Пучину... Исступление, охватывающее мле- копитающих (например, грызупов-лемиигов. — А. П.) во время миграции* представляется мне проявлением ка- кого-то глубокого нарушения равновесия нейро-эндок- ринной системы, не имеющего определенного и прямого отношения к пище, но, может -быть, связанного с каки- ми-то не выясненными еще резкими изменениями мете- орологических условий. Некоторые авторы говорили h этой связи о циклах солнечной активности». И действи- тельно, связь многих процессов, происходящих на самых различных уровнях иерархии живой природы, с солнеч- ной активностью установлена во многих исследованиях (например, [27—29]). Имеются достаточные основания считать, что действующим началом в гелио-биологичес- ких связях являются электромагнитные возмущения, возникающие в периоды солнечной активности. Мы уже приводили экспериментальные данные, сви- детельствующие о влиянии электромагнитных возмуще- ний и искусственно создаваемых ЭМП на скорость раз- множения у различных животных. Наряду с этим в ряде исследований наблюдалось нарушение регуляции про- цессов размножения на всех стадиях — зародышевой, эм- бриональной, постэмбриональной под действием ЭМП, существенно отличающихся от естественных [3]. Очевид- но, что и нарушение надорганизменной регуляции раз- множения, проявляющееся в «миграционных исступле- ниях», тоже можно было бы объяснить влиянием электро-магнитных возмущений. В пользу такой возмож- ности свидетельствуют экспериментальные наблюдения влияния электромагнитных возмущений на двигатель- ную активность. Так, обнаружено '[33], что в дни магнит- ных бурь резко возрастает число насекомых, прилетаю- щих к источнику света (возрастание в 50 раз при общем числе 17 тысяч насекомых 19 видов). Такое же возрас- тание двигательной активности отмечалось в опытах с жуками, суточный ритм активности которых резко на- рушался в дни магнитных бурь, и это повторялось с 27-дневной периодичностью (период повторяемости магнитных бурь). В других исследованиях [56] была 26
показана связь двигательной активности мышей с элек- тромагнитными возмущениями. Исходя из влияния электромагнитных возмущений на процессы размножения и развития животных, мы попы- тались рассмотреть дав-июю загадку биологии о 'причи- нах 'весенне-осенних миграций птиц из экваториальных широт в средние и полярные [7, 50]. О причинах мигра- ций было выдвинуто немало гипотез — недостаток «пи- щи и перенаселенность в районах зимовки, большая продолжительность дня в 'Средних и полярных широтах, врожденный инстинкт со времени вытеснения птиц на юг в связи с оледенением и т. д. Однако все эти гипотезы оказались несостоятельными, а очевидным является только гот факт, что птицы летят в средние и полярные широты для выведения птенцов, после чего возвращают- ся на юг. Очевидно, эта миграция связана с какими-то не выявленными пока преимуществами для размноже- ния в средних и полярных широтах. Невольно возни- кает вопрос: не является ли причиной миграций высокая интенсивность атмосфериксв в экваториальных широтах, нарушающая процессы размножения, в то время как в средних и полярных широтах интенсивность агмосфе- риков значительно ниже? В ряде исследований [57, 61] обнаружено, что даже кратковременное воздействие ЭМП радиочастотных диа- пазонов небольшой интенсивности на яйца птиц приво- дит к нарушению развития эмбриона: в еще не диффе- ренцированных структурах прекращается размножение клеток, в уже дифференцированных структурах проис- ходит только размножение клеток без последующей их дифференциации. Значит, высокая интенсивность ЭМП, создаваемых грозовыми разрядами, может быть весьма неблагоприятной для эмбрионального развития птиц. Между тем известно, что в тропических районах грозо- вая активность высока — порядка 200 грозовых дней в году, больший процент которых падает на весенне-лет- ний период. В средних же широтах грозовая активность в десятки раз ниже, а в полярных — в сотни раз. Стало быть, к этим широтам и должны устремляться птицы, чтобы воспроизводить нормальное потомство, свести к минимуму нарушающее влияние ЭМП. Влияние электромагнитных возмущений на состояние организма человека при различных заболеваниях впер- вые было выявлено в 40-х годах: обнаружена связь со- 27
держания лейкоцитов в крови человека и суточных изменений кровяного давления с ежедневными измене- ниями магнитной активности [62]; обследование около 40 тыс. случаев нервных и психических заболеваний по- казало, что их обострения коррелировали с 67 магнитны- ми бурями, происходившими на протяжении 60 месяцев наблюдений [63]. Подобная связь была установлена на протяжении 1957—1961 г. при анализе более 28 тыс. нервных и психических заболеваний для 7-14-21- и Рис. 7. Зависимость численности заболеваний и смертных исходов от вариаций геомагнитного поля (а) [64] и смертность от заболева- ний в периоды магнитных бурь [65] (б). 35-дневных периодов, соответствующих развитию маг- нитных бурь [64]. А сопоставление статистических дан- ных о смертности от сердечно-сосудистых заболеваний показало ее корреляцию с •магнитными бурями для 5000 смертных исходов и 60 бурь (65]. На рис. 7 приведены графики, иллюстрирующие эти зависимости. Ряд исследований влияния магнитных бурь на сер- дечно-сосудистые заболевания проведен советскими уче- ными. В Свердловске обследовали заболевания инфарк- том миокарда в 1961 г., сопоставляя их с 79 1магн.итны- ми бурями за это время [66]. Оказалось, что 73% случаев инфаркта происходят в периоды магнитных бурь и что смертельные исходы в эти периоды наступают в 2 раза чаще, чем в остальное время, а число внезап- ных смертей — в 2,6 раза больше. В Москве на протяже- нии 1962—1964 г. исследовали клеточный состав крови 28
и показатель ее свертываемости (протромбиновый ин- декс) у сердечно-сосудистых больных [67]. Было установ- лено, что в периоды магнитной активности резко возра- стает число случаев пониженного содержания лейкоцитов и понижения протромбинового индекса. В Киеве на- блюдали существенные изменения электрических потен- циалов кожи человека (отражающих состояние вегета- тивной нервной системы) в дни магнитных бурь [68]. Итак, достаточно обоснованно можно утверждать, что электромагнитные возмущения в биосфере оказывают 'нарушающее влияние на процессы размножения и раз- вития организмов различных видов и на течение патоло- гических процессов у людей. В этой связи нельзя обойти вопрос о том, какое влияние на жизнедеятельность ор- ганизмов может оказывать все возрастающий «фон» искусственно создаваемых ЭМП в биосфере, к которому организмы не могли приспособиться в процессе эволю- ции. И для постановки такого вопроса имеются уже оп- ределенные основания. Многочисленные гигиенические обследования показа- ли, что у людей, систематически подвергающихся воз- действию ЭМП радиочастот (при испытаниях и эксплуа- тации промышленных генераторов, обслуживания радио- и телепередатчиков и т. п.), возникают обратимые функциональные изменения нейро-гуморальной регуля- ции. В нашей стране уже установлены допустимые ин- тенсивности ЭМП: для СВЧ полей — 0,01 мВт/см2; для УВЧ — 5 В/м и для ВЧ — 20 В/м. И в настоящее время проводятся исследования профессиональной вредности низкочастотных, а также сильных магнитных полей [69]. Значительно меньшее внимание уделялось до сих пор изучению возможности влияния на людей ЭМП, соз- даваемых радио- и телепередатчиками, а также влияния создаваемого в биосфере «радиофона» на жизнедеятель- ность организмов. Сейчас начали измерять интенсив- ность ЭМП в окрестностях радио- и телепередатчиков вблизи мощных источников ЭМП промышленной часто- ты (открытых распределительных устройств — ОРУ и др.), получены первые данные о влиянии таких полей на животных и человека [70, 71]. Гораздо сложнее об- стоит дело в отношении среднего «радиофона» на нашей планете. Если этот радиофон оказывает какое-то влия- ние на людей, животных, а может быть, и на растения, го это глобальная проблема (как и другие факторы 29
в биосфере, порождаемые развитием техники). По пово- ду оценки .параметров радиофона и возможного его влияния на живую природу можно высказать пока толь- ко некоторые общие соображения. Радиофон представляет собой совокупность некоге- рентных излучений, распространенных в широкой обла- сти спектра радиочастот. И такой же характер имеет естественный фон ЭМП атмосфернков. Но есть и су- щественные различия между естественным и искусствен- ным фоном ЭМП в биосфере. Во-первых, суммарный фон естественных ЭМП — атмосфернков — представляет собой совокупность импульсных излучений, а радио- фон— непрерывных излучений; во-вторых, средний уро- вень интенсивности атмосфернков изменяется с суточной периодичностью — повышается к ночи и понижается днем, а в радиофоне понижение интенсивности происхо- дит ночью (прекращение работы длинноволновых ра- диостанций и телецентров, уменьшение числа работаю- щих коротковолновых станций); в-третьих, средний уро- вень интенсивности радиофона примерно в 10—100 раз выше естественного в соответствующих частотных диа- пазонах. Радиофон появился и быстро возрастал на протяже- нии последних 40—45 лет. А за этот период особенно резко развивалась так называемая акселерация — уве- личение среднего роста и ускорение полового созревания у людей. Мы выступили с гипотезой, в которой причина акселерации усматривается -в возрастании среднего фона ЭМП в биосфере, вызванном технической цивилизацией [7, 72]. Приведем только основные положения гипотезы. По статистическим данным, акселерация отмечается на протяжении 130 лет, причем ускорение роста и поло- вого созревания происходило сравнительно медленно до 20-х годов, а затем резко убыстрилось (рис. 8). Акселерация носит глобальный характер: она су- ществует в различных географических зонах, *во всех национальных и социальных группах населения, при разнообразных условиях воспитания детей. Наиболее выражена акселерация в больших городах, несколько ниже — в средних и мелких и еще меньше— в сельских местностях. Причину акселерации пытались объяснить изменением условий жизни детей: они все лучше питают- ся, все более подвергаются раздражающему темпу жиз- ни с ростом цивилизации, все менее опасными стаиовят- 30
ей инфекционные заболевания и улучшается медицинское обслуживание детей, все чаще применяют рентгеновские обследования детей и т. д.. Однако все эти изменения ни в коей мере не объясняют упомянутых признаков ак- селерации и особенно ее глобальности. Поэтому многие ученые считают, что существует какая-то еще не выяв- ленная общепланетарная причина акселерации. Посмот- Годь/ Рис. 8. Увеличение среднего роста у мальчиков и ускорение полового созревания у девочек за последние 130 лет (пунктиром показано предполагаемое увеличение роста, если бы не было послевоенных по- следствий) [101]. рим, какие основания имеются полагать, что причина акселерации кроется в возрастании средней интенсивно- сти ЭМП в биосфере. Рост и развитие млекопитающих обусловлены не только наследственными задатками, но и влиянием из- менений во внешней среде. При очень длительных из- менениях среды (например, за время жизни животного), угнетающих или стимулирующих рост и развитие, про- исходит соответствующее компенсаторное приспособле- ние скорости этих процессов, и такая приспособляемость может передаваться последующим поколениям (нена- следственно— через цитоплазму). У человека и высших млекопитающих проявляется и гиперкомпенсация — системы, управляющие физиологическимим процессами, оценивают тенденцию изменения воздействующих фак- торов среды (повышение или понижение) и с опереже- нием приспосабливают к этой тенденции уровень и ско- рость протекания физиологических процессов. Такой сис- темой у человека является отдел промежуточного мозга— гипоталамус и контролируемые им эндокринные железы (щитовидная, гипофиз, половые и надпочечники). Мы 31
полагаем, что акселерацию моЖйо рассматривать как реакцию гиперкомпенсации на угнетающее процессы роста и развития повышение уровня интенсивности ЭМП в биосфере. Возможность такой причины акселерации подтверж- дается экспериментальными данными об угнетающем влиянии ЭМП радиочастот сравнительно малой интен- сивности на рост и развитие млекопитающих животных. Эти эффекты возникают при длительном воздействии и на родителей* и на детенышей и носят обратимый, •компенсаторный характер. Что касается повышения уровня ЭМП в биосфере, то можно указать на две при- чины этого, связанные с развитием цивилизации за 130-летний период наблюдения акселерации. С начала прошлого века в городах, а затем и в сельских местно- стях все более возрастало число высоких зданий с остро- конечными крышами, шпилями, громоотводами. А в свя- зи с этим к полям-атмосферикам, обусловленным гро- зовой активностью по планете, все более прибавлялись поля, создаваемые негрозовыми («тихими») разрядами на остриях. Таким образам, средний уровень ЭМП в биосфере медленно повышался от десятилетия к деся- тилетию. С начала же 30 годов нашего века уровень ЭМП в биосфере стал резко возрастать из-за излучений радио- и телепередатчиков—«радиофона». Эта концепция достаточно хорошо согласуется со всеми упомянутыми признаками акселерации: ее гло- бальным проявлением, ее большей выраженностью в крупных городах по сравнению с мелкими и сельскими районами, ее медленным нарастанием на протяжении столетия до ЗО-х годов и резким — в последние 40—45 лет. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ВНУТРИ ОРГАНИЗМА И МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ Более ста лет электрофизиология изучает разнооб- разные электромагнитные процессы в живых организ- мах. В наше время установлено, что такие процессы происходят на всех уровнях функционирования организ- 32
мов любых видов — ot простейших до человека, что эти процессы играют существенную роль в регуляции всех сторон жизнедеятельности организмов. С каждым годом расширяются наши знания об из- вестных уже системах электромагнитной регуляции и сигнализации в живых организмах, выявляются но- вые системы и способы такой регуляции и сигнали- зации. И особый интерес в этом отношении представляют э ксп ер и м ен т а л ь-н ы е да ин ы е и т е ор е т и ч е ск и е с ооб р а ж е - ния, свидетельствующие о существовании дистантной электромагнитной сигнализации между элементами и структурами организма, осуществляемой (посредством генерации и рецепции ЭМП. Такая сигнализация обеспечивает, по-видимому, со- гласование многообразных колебательных процессов в организме, изучению которых уже посвящены моногра- фии и специальные сборники |[3,73—75]. А любой из ко- лебательных процессов в организме, как правило, связан с электромагнитными колебаниями, исследования кото- рых все более и более расширяются. Недавно обнаружено, что сердце человека генерирует электромагнитные колебания в значительно более ши- роком диапазоне частот, чем это было известно ранее, от 30 до 700 Гц. Оказалось, что при патологических изме- нениях сердца наиболее выраженные сдвиги отмечаются в высокочастотной части этого спектра. Ранее неиз- вестные высокочастотные компоненты обнаружены и в электрической активности мозга человека — в диа- пазоне 200—500 Гц; отмечено, что эти компоненты за- метно изменяются при наркозе. Имеются сообщения о том, что спектр электромагнитных колебаний прости- рается до 100 кГц. Что касается вновь открытых элек- тромагнитных систем в живых огранизмах, то среди них •можно перечислить следующие: 9-нейронная автоколе- бательная система у омара, осуществляющая регуляцию ритма сердца; центральные нейронные осцилляторы, регулирующие ритмы хождения, ползания, плавания и полета у различных животных; центральный осцил- лятор у цикады, регулирующий частоту колебаний зву- ковоспроизводящих мышц, и т. д. Наконец, открыта и достаточно детально исследована медленная электро- магнитная система регуляции у позвоночных, которая связана со своеобразным распределением поверхност- ных потенциалов (рис. 9). Р. Беккер [76] приводит дока- 3—516 33
5атёльства того, что эта система регулйруе! скорость распространения электрических импульсов в нервах, пе- редает в центральную нервную систему информацию о боли и связана с психическими функциями. Он пред- полагает, что данная система контролирует общее по- Рис. 9. Распределение поверхностного электрического потенциала по телу человека и ящерицы [76]. ведение животных и что через нее осуществляется, по- видимому, воздействие магнитного и электрического то- лей Земли на животных и человека [76]. Мы уже говорили о колебательном характере процес- сов жизнедеятельности любого организма, 'благодаря чему обеспечивается 'координация этих процессов во времени, согласование их с (Периодическими про- цессами в биосфере. В последнее время значительные успехи достигнуты в изучении колебательной организа- ции на молекулярном и клеточном уровнях. Вырисовы- вается иерархическая система колебаний элементов на этих уровнях и синхронизации колебаний в объединени- ях этих элементов в последовательно усложняющиеся структуры [74,75]. 34
Макромолекулы (белки, ферменты, нуклеиновые кислоты) совершают конформационные колебания, свя- занные с изменением их формы и эффективного объема. Путем «захватывания» частоты колебаний одних моле- кул частотой колебаний других происходит синхрониза- ция— образование синхронно колеблющихся ансамблей макромолекул. Такого рода синхронизованные колеба- ния макромолекул, объединенных в органеллах клетки (ядро, митохондрии, рибосомы и др.), должны приво- дить к колебаниям размеров и формы органелл, кото- рые, в свою очередь, будут образовывать синхронно колеблющиеся ансамбли. Синхронно колеблющиеся ан- самбли макромолекул, связанных с поверхностью клеток, будут приводить к колебаниям последних и синхрони- зации колебаний па клеточном уровне. Следует отметить две характерные черты конформа- ционных колебаний макромолекул, органелл и клеток. Во-первых, эти колебания связаны с поглощением и вы- делением весьма малых квантов энергии (hv<^kT}*\ т. е. соответствуют частотным диапазонам от СВЧ к более низкочастотным; во-вторых, эти колебания всегда связаны с электромагнитными; в макро- молекулах— это флюктуации электрического и магнит- ного моментов распределения поверхностного электриче- ского заряда, соотношения поверхностных полярных и неполярных групп; в органеллах и клетках — это флюктуации распределения поверхностного заряда, из- менения мембранного потенциала, вариации постоянно- го дипольного момента. Следовательно, взаимодействия между этими осцилляторами, ограничиваемые длиной волны, могут происходить на достаточно больших рас- стояниях— порядка сантиметра для СВЧ диапазона и значительно больших для высоких и низких частот. Эти взаимодействия посредством слабых сигналов ЭМП обеспечивают не только синхронизацию колеблющихся элементов, но и их взаимоориентацию за счет диполь- дипольных взаимосвязей. Уже получены эксперимен- тальные подтверждения синхронизации колебаний мак- ромолекул и клеток, а также их взаимоориентации по- средством электромагнитных взаимодействий в различ- ных частотных диапазонах [3]. Проведенные недавно из- *> То есть переходы между двумя конформационными состояния- ми макромолекулы почти изоэнергетичыы: они связаны с изменением энергии AE^ikT [74, с. 23]. 3* 35
мерения дипольных моментов макромолекул и клеток показали неожиданно большие величины*): 102—103 де- бая у -различных белковых молекул, 104 дебая у вирусов и 10е—107 дебая у бактерий [77]. Исходя из представлений об электромагнитной сиг- нализации между макромолекулами и клетками, можно было бы объяснить загадочную пока природу самых разнообразных взаимосвязей между этими биологиче- скими элементами: между молекулами фермента и суб- страта, ДНК и РНК, в процессах синтеза белковых мо- лекул, между однотипными клетками, «находящими» друг друга и собирающимися в группы, между спермием и яйцеклеткой, между антигеном и антителом и т. д. На этой основе можно подойти и к пониманию самоор- ганизации клеточного деления в эмбриональном разви- тии и при регенерации клеток в организме, когда по мере приближения к .некоторому оптимальному числу клеток их деление .прекращается. Наконец, мы обсуждали воз- можность образования опухолей из-за нарушения элек- тромагнитной сигнализации между клетками в тка- нях [78]. Наши знания об информационных взаимосвязях в мире животных все более расширяются: уже обнару- жена сигнализация посредством инфракрасных, ультра- ф ио л ето в ы х, ул ьтр а звуков ы х и ин фр а зву ко в ы х из луче- ний, а в последнее время — посредством гамма-излуче- ний. Не раз возникал вопрос о существовании электро- магнитной сигнализации между животными. Очевидно, что для обоснования реальности такой сигнализации нужно находить из данных о генерации ЭМП животны- ми, об их чувствительности к восприятию ЭМП и, нако- нец, из рассмотрения таких проявлений взаимосвязей между животными, когда сигнализация посредством ЭМП представляется единственно возможным или наи- более вероятным средством связи. И такие обоснования уже можно привести. Электромагнитные колебания генерируются во всех живых клетках, в органах и целом организме. До недав- него времени считали, что интенсивность ЭМП, создавае- мых этими колебаниями в окружающем пространстве, ничтожно мала. Однако советским ученым удалось за- регистрировать ЭМП человека, лягушки и насекомых различных видов на расстояниях от десятков сантимет- *) Напомним, что дипольный момент молекулы воды 1,87 дебая. 36
ров до нескольких метров от поверхности тела, причем не только в лабораторных, но и в полевых условиях [79—81]. Частоты исследуемых ЭМП соответствовали различным биоритмам органов, ритмам движения и зву- ковых сигналов, биоэлектрическим ритмам. Интенсив- ность ЭМП в скоплениях насекомых была выше, чем у отдельных особей, а частота варьировала, причем ха- рактер модуляции напоминал электроэнцефалограмму человека (? !). Подобные исследования проводились с различными видами пресноводных и морских рыб как в лабораторных, так и в естественных условиях [82]. Ре- гистрируемые импульсы ЭМП оказались синхронными с нейромышечными электрическими разрядами. Напря- женность поля уменьшалась обратно пропорционально квадрату расстояния (а не кубу, как для диполя). В стае рыб суммарная интенсивность ЭМП незначитель- но превышала интенсивность от отдельных особей, но длительность импульсов ЭМП значительно уве- личивалась. В табл. 2 приведены параметры и осцилло- граммы ЭМП, зарегистрированных в некоторых из этих исследований. Эти первые данные об ЭМП, излучаемых животными, вряд ли отражают истинные возможности таких излуче- ний. Ведь регистрацию проводили, не зная априорно па- раметры генерируемых ЭМП, условий, при которых та- кая генерация максимально выражена, и, наконец, нет еще окончательных представлений о самой природе электро- магнитных излучений у животных (например, нельзя считать решенным вопрос о так называемом «гидропи- ческом излучении»). Между тем имеются основания по- лагать, что в группах животных электромагнитные коле- бания синхронизуются путем «захватывания» частот [83], а следовательно, суммарная интенсивность может возрастать пропорционально квадрату числа особей. Такого рода суммарное излучение предполагается воз- можным и вследствие синхронизации излучений многих клеток у животных, находящихся в состоянии сильного эмоционального возбуждения [3]. Данные о чувствительности животных к ЭМП, приве- денные в табл. 1, вряд ли можно рассматривать как пре- дельные. К оценке возможной предельной чувствитель- ности ЭМП этих диапазонов можно подойти пу- тем рассмотрения чувствительности организма к по- лям других диапазонов. Известно, что глаз чело- 37
сэ 00 Характеристики электромагнитных полей, генерируемых животными Таблица 2 Вид животного Частота, длительность импульса Расстояние регистра- ции, напряженность, потенциал Образцы осциллограмм 80—508 Гц, 1—4 мс 10—15 см, 1,5 мВ/м Пескарь 63—403 Гц, 10—15 см, 1—4 мс 1,5 мВ/м
ОС ю Вид животного Частота, длительность импульса Расстояние регистра- ции, напряженность, потенциал Щука 240—403 Гц, 1—2 мс 20—30 см, 1 мВ/м Вьюн 52-320 Гц, ч 1—3 мс 15 см, 0,8—1 мВ/м Шмель 120—200 Гц 100* см, 0,1 — 1 мВ
Продолжение табл. 2 Оэразцы осциллограмм
Вид животного Частота, длителыость импульса Расстояние регистра- ции, напряженность, потенциал Пчела 250—300 Гц 10—20 см, 1—10 мВ Слепень 150—200 Гц 25—50 см, 20 мВ Скопление комаров 300—500 Гц 10 см, 50 мВ
Продолжение табл. 2 Образцы осциллограмм
века реагирует на световые излучения при плот- ности потока мощности порядка 10~13 Вт/м2, *) что соответствует напряженности поля порядка 10-5В/м. С другой стороны, электрорецепгоры у рыб реагируют на низкочастотные и инфранизкочастотные поля с на- пряженностью 10-6В/м. Можно полагать, что и чувстви- тельность к ЭМП от сверхвысоких до инфранизких ча- стот по крайней мере не ниже этих значений. Вместе Приемника сигналов - Сумматор Накопитель Сигнал к органу Сигнал к органу Рис. 10. Схемы пространственной, (а) и временной (б) суммации информационных сигналов [71]. с тем, в ряде исследований установлено, что и неощу- щаемые, субпороговые сигналы (звуковые, световые тепловые) могут служить условным раздражителем при выработке различного рода условных рефлексов, вызы- вать ориентировочные реакции [84, 85]. Стало быть, такое условнорефлекторное восприятие электромагнитных сиг- налов 'может быть по чувствительности по крайней мере на порядок выше, чем было оценено выше. Наконец, чувствительность животных к ЭМП .может оказаться еще на несколько порядков выше вследствие пространст- венной и временной суммации сигналов (рис. 10), когда суммарное отношение сигнала к шуму возрастает про- порционально квадратному корню из числа элементар- ных приемников сигналов или числа повторяемых сиг- налов. Оба типа суммации обнаружены уже в живых организмах — в органах зрения для световых сигналов и в нервных клетках для -низкочастотных электромагнит- ных сигналов. Итак, исходя из экспериментальных данных и теоре- тических соображений о генерации и восприятии ЭМП у животных, можно полагать, что существование меж- ду ними электромагнитной сигнализации возможно не только на сравнительно небольших, но и на значитель- *) Такова же минимальная интенсивность для звукового вос- приятия. 41
ных расстояниях. На основе такой сигнализации можно было бы объяснить проявление тех 'разнообразных ин- формационных взаимосвязей между животными, физи- ческая природа которых <пока -не выяснена. Рассмотрим четыре типа информационных взаимо- связей, которые можно было бы объяснить передачей электромагнитных сигналов. Первый тип — сигнализация, обеспечивающая бы- струю координацию движений в группах животных. Информационная взаимосвязь на сравнительно неболь- ших расстояниях (размеры стаи, стада и т. п.) может осу- ществляться посредством простых сигналов — команд. В стаях птиц и рыб одновременно выполняются дви- гательные маневры по каким-то неизвестным сигналам «всем-всем» от вожака. Если это электромагнитные сигналы, то они могут приниматься особями стаи либо в центрах головного мозга, координирующих летатель- ные и плавательные движения, либо непосредственно в органах, выполняющих эти движения. Известно, что определенные двигательные реакции возникают у живот- ных при электростимуляции как соответствующих уча- стков мозга, так и выполняющей движение нервномы- шечной группы. Быстрые хаотичные движения инфузорий и насеко- мых в их скоплениях никогда не приводят к столкнове- ниям: животные вовремя резко останавливаются, почти мгновенно поворачиваясь так, чтобы их тела были парал- лельными (по большой оси тела). По-видимому, мы сталкиваемся здесь с электромагнитной сигнализацией, обусловленной диполь-дипольными взаимодействиями между инфузориями и насекомыми. Второй тип — сигнализация, обеспечивающая на- хождение животными друг друга, когда их разделяет значительное расстояние. Такая информационная взаи- мосвязь представляется подобной «радиомаяку», когда животное определяет направление по многократно повто- ряющимся сигналам от партнера. Представляется веро- ятным, что с такой сигнализацией связана способность насекомых-самцов находить кратчайший путь к самке при отсутствии обычно учитываемых ориентиров; способ- ность птиц находить путь к месту гнездования (группо- вые сигналы от птенцов), называемая «хомингом»; на- конец, такой сигнализацией можно было бы объяснить загадочную навигацию угрей при их миграциях для раз- 42
множения в Саргассово море, а их мальков — обраФнб в пресные воды обитания родителей. Характерно, что все эти проявления загадочных на- вигационных способностей связаны с эмоциональным возбуждением животных — родительским инстинктом, по- ловым влечением, инстинктом размножения и т. д. А как мы указывали, именно при эмоциональных возбуждени- ях вероятно усиление интенсивности излучения ЭМП. Возможно, что в период размножения и выведения по- томства формируется когерентное излучение в группах (птенцов, колонии угрей) в местах назначения мигра- ций. Третий тип — сигнализация, обусловливающая ко- ординацию процессов жизнедеятельности и поведения животных в группах и сообществах, которые являют со- бой черты «сверхорганизма» со своей «общественной нервной системой». Наличием этой сигнализации можно объяснить такие проявления «эффектов группы», как групповая агрессивность, общая терморегуляция, «соци- альные тропизмы», саморегуляция численности при раз- множении, скорости роста детенышей в группе и пр. С такой сигнализацией связаны, по-видимому, и различ- ные взаимоотношения между животными разных видов: «протокооперация» — когда сосуществование благоприят- но для партнеров, «мутуализм»—когда сосуществование необходимо, «комменсализм» — когда сосуществование выгодно для одного вида и безразлично для другого, и др. Имеются основания полагать, что во всех этих видах координационной сигнализации мы сталкиваемся с целой иерархией информационных взаимосвязей посредством ЭМП. В последнее время высказывают соображения о том, что информационные взаимосвязи посредством ЭМП иг- рают существенную роль в формировании видового по- ведения животных, в направлении эволюционного раз- вития популяций животных {86] и, наконец, во внешней регуляции индивидуального развития животных, когда поэтапно формирующиеся структуры получают электро- магнитные сигналы от соответствующих по строению ор- ганизмов (непрерывно генерирующих такие сигналы), начиная от простейших до того же вида, что и разви- вающийся организм [87]. Четвертый тип — сигнализация, обеспечивающая информационные взаимосвязи между группами, популя- 43
ЦияМи и сообществами. Такие «межгрупповые» взаймо^ связи существуют, по-видимому, в биоценозах, обеспе- чивая в них динамическое равновесие на протяжении длительного периода. Эти взаимосвязи должны сущест- вовать в биосфере, которая, как показал В. И. Вернад- ский {88], представляет собой организованную систему, динамически устойчивую .на протяжении 1,5—2 млрд лет, т. е. со времени возникновения жизни на Земле. Анализ эмпирических обобщений по поводу таких взаи- мосвязей приводит к соображениям об их электромаг- нитной .природе. Здесь мы уже сталкиваемся как бы с «иерархией ие- рархии» информационных взаимосвязей посредством ЭМП в живой природе. Сначала группа, популяция животных выступает как единая система по отноше- нию к окружающей среде или, как говорят зоологи, как «посредник» между входящими в нее особями и внешней средой. Затем этот взаимосвязанный «сверхорганизм» входит в объединение с другими, составляя биоценоз, и, наконец, все группы информационно взаимосвязаны в биосфере. Итак, накопленные уже экспериментальные данные, а также сформировавшиеся гипотезы и общетеоретиче- ские соображения приводят к заключению, что наряду с разнообразными средствами информационных взаимо- связей с помощью органов чувств в мире животных эво- люционно сформировались взаимосвязи посредством ЭМП. Такая электромагнитная сигнализация является универсальным, наиболее надежным средством инфор- мационных связей, обеспечивающих координацию и ин- теграцию деятельности особей в группах, сообществах и популяциях, а также между этими надорганизмениы- ми системами. Очевидно, что такая сигнализация могла существо- вать и между людьми на ранних этапах их эволюцион- ного развития. Однако по мере того, как человек созда- вал искусственные средства связи, эта его биологическая способность должна была все в большей степени утра- чиваться и в наше время может встречаться только как редкое проявление атавизма. Может быть, с проявлени- ем такой атавистической связи посредством ЭМП свя- заны неоднократно описанные случаи так называемой «спонтанной телепатии», когда, например, у матери внезапно возникает чувство тревоги в момент какой-л* 44
бо опасности, грозящей находящемуся вдалй от нёе ре- бенку (если, конечно, эти случаи действительно нельзя объяснить иначе). Стало быть, если у людей и возможно редкое проявление электромагнитной сигнализации, то это не «венец эволюции», как утверждают «парапсихо- логи», а атавизм. Следовательно, человек — наименее подходящий объект для изучения электромагнитной сиг- нализации в мире животных. Как мы уже говорили, информационные взаимосвя- зи между животными посредством ЭМП с малыми кван- тами энергии — это часть обсуждаемой нами общей- .проблемы о многообразных связях такого рода на всех, уровнях организации живой природы, во всей биосфере.. Поэтому и методология изучения электромагнитной сиг- нализации »в живой .природе должна вытекать из обще- методологического подхода к проблеме биологической организации в самом широком ее понимании. О таком подходе и пойдет речь в следующей, заключительной главе. ПУТИ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ Современный этап развития биологии, начавшийся с середины нашего века, можно охарактеризовать как переход от изучения вещественно-энергетических основ жизни к изучению структурно-функциональных ее основ для познания законов биологической организации .на всех уровнях иерархии живой прцроды. Однако на этом пути ясно вырисовывается конфликтная ситуация, свое- образный ««порочный круг»: чем более детальные знания накапливаются об элементарных структурах и процессах в биосистемах, тем шире делается и круг возможных объяснений принципов структурно-функциональной орга- низации биосистем, г. е. все более неопределенными ста- новятся законы биологической организации. Причины такой ситуации кроются в несостоятельности традицион- ного аналитического метода исследования живых объек- тов для изучения их организации как целого и в недо- статочности представлений о физико-химических зако- номерностях, установленных в неживой природе, для объяснения специфичных законов биологической орга- низации. 45
Специфика биологической организации на вСех уров- нях иерархии живой природы состоит в том, что струк- турно-функциональные свойства любой биосистемы ни в коей мере -не определяются суммой свойств элементов, оставляющих эту систему. Как справедливо подчеркивал И. Ш-мальгаузеи [89], «... в функциях высшей системы осуществляется не суммирование деятельности низших систем, а их интеграция. В каждой высшей системе проявляется своя качественная специфика, которая соз- дается только организацией этой высшей ситемы». Ста- ло быть, к нониманию принципов биологической орга- низации нельзя подойти «снизу вверх» — от молекул к клетке, от клетки к органам, от органов к организму и т. д., а неизбежным является обратный путь — от выс- ших организаций к низшим. «В самых обычных и, веро- ятно, самых важных явлениях жизни составные части настолько взаимосвязаны, что они теряют свой характер и даже само свое существование, когда их отрезают от функционирующего целого. Поэтому, когда имеешь дело с проблемами сложных организаций, очень важно ис- следовать ситуации, в которых несколько взаимосвязан- ных систем функционируют в интегрированном виде» [90]. Становится все более ясным, что при изучении слож- но организованных живых объектов мы сталкиваемся с какими-то специфическими явлениями и закономерно- стями, которые не обнаруживали в неживой природе или в объектах «технической организации». Нельзя не согласиться с В. Гейзенбергом в том, что «... к физи- ческим и химическим закономерностям должно быть что-то добавлено, прежде чем можно будет полностью понять биологические явления» [91]. Пример недостаточ- ности традиционных физических представлений для по- нимания биологических явлений приводит И. Полетаев [92], рассматривая вопрос о моделировании колебатель- ных процессов в биологических системах: «.... значи- тельная (если не подавляющая) часть биологических систем имеет — это наше глубокое убеждение — но сво- ей природе мало общего с «классическими» колебатель- нами системами (маятник, резонатор, волна). Биоло- гические системы богаты, запасами свободной энергии, хранимыми в различной форме и в разных местах. Эти запасы используются отдельными порциями под влия- нием весьма слабых воздействий («сигналы»). Поэтому, например, весьма низкая добротность биологической 46
системы, рассматриваемой как резонатор, может не вос- препятствовать возникновению в ней колебаний ... От- сюда, в частности, следует, как нам кажется, и вывод о необходимости расширения математического аппарата моделирования биологических процессов ...» Итак, можно заключить, что при изучении биологи- ческих объектов мы сталкиваемся с принципом допол- нительности — с необходимостью взаимоисключающих друг друга методологических подходов. Если нас инте- ресуют вещественно-энергетические стороны объекта, то правомерен аналитический метод исследования (рас- членение объекта на все более элементарные части и изучение их свойств) и моделирование па основе из- вестных физико-химических .представлений; если же мы хотим понять принципы структурно-функциональной ор- ганизации объекта, то должны пользоваться системным, функциональным методом исследования, свободным от каких бы то ни было предпосылок о конкретной физико- химической природе структур и процессов, обусловли- вающих эту организацию. Иначе говоря, биологическую организацию .можно изучать на основе кибернетическо- го подхода, а «... в кибернетике нет никаких попыток сведения биологических явлений к физическим или хи- мическим. Она воспринимает качество явлений как дан- ное. Обобщение касается только общих принципов орга- низации регуляторных систем ...» 1[93]. Такой подход к изучению биологической организации можно свести к следующей методологической схеме: 1. Биологическая система изучается как целое в ес- тественных условиях ее существования и в отношении ее взаимодействия с различными факторами внешней среды, и с точки зрения ее места в иерархии живой при- роды. Система рассматривается как «черный ящик», внутренняя организация которого неизвестна, а иссле- дованию доступны только взаимоотношения между «вхо- дом» — воздействием и «выходом»— реакцией. 2. Данные о взаимоотношениях «вход—выход» — ис- ходный материал для эмпирического обобщения, которое «. . .опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и п е з а б о т я с ь о согласии полученного вывода с другими существующими представлениями о при- роде» [88]. Так выявляется зависимость характера реак- ций биосистемы от параметров воздействующих факторов. 47
3. Эти эмпирические закономерности в сочетании со всем, что известно о свойствах и поведении изучаемой «системы, служат материалом для правдоподобных рас- суждений (методами обобщений, специализации, анало- гии и индукции) *) о возможной структурно-функциональ- ной схеме механизма реакций биосистемы на исследуе- мые воздействия. Такая схема может и не укладываться в рамки физических представлений о явлениях в нежи- вой природе, но, конечно, должна быть логически непро- тиворечивой и подтверждаться последующими экспери- ментами. На основе такой методологии нами и была разрабо- тана концепция об информационной роли ЭМП в живой природе: обобщение и анализ данных о реакциях раз- личных биологических объектов на ЭМП привели к за- ключению о неэиергетическом характере зависимостей этих реакций от параметров ЭМП, а правдоподобные рассуждения позволили прийти к выводу об информаци- онных взаимодействиях ЭМП с биосистемами и выска- зать соображения о возможных функциональных меха- низмах таких взаимодействий. В ходе предыдущего из- ложения мы рассматривали уже некоторые соображения подобного рода, а теперь обсудим подробнее два вопро- са: какие системы организма участвуют в информацион- ных взаимодействиях посредством ЭМП и какие струк- турно-функциональные схемы механизмов таких взаимо- действий можно уже предложить? Возможность существования в организмах специаль- ных систем для восприятия и передачи информации по- средством ЭМП, конечно, не исключена. Однако более вероятным представляется, что способность к такому информационному обмену сформировалась в процессе эволюции у тех же систем, которые осуществляют инфор- мационные связи и регуляцию процессов жизнедеятель- ности в известных нам уже формах. Первый аргумент в пользу этого предположения — неспецифичность реак- ций организмов на ЭМП: реакции, характеризующие ре- гуляцию биоритмов периодически изменяющимися ЭМП, такие же, как и реакции на периодическое изменение освещенности, температуры и давления, возникающие в результате воздействия на соответствующие рецептор- ные и регуляторные системы. А как мы видели, обнару- *) Методам правдоподобных рассуждений посвящена прекрасная книга Д. Пойа [941. 4»
живается взаимосвязь между этими системами и чувст- вительностью организмов к ЭМП; неспецифичны и нару- шения регуляции физиологических функций под действи- ем неадекватных, спонтанно изменяющихся ЭМП, такого же рода нарушения возникают и при обычно учитывае- мых неадекватных воздействиях — световых, тепловых, химических и т. д. Второй аргумент — это универсальная роль электро- магнитных процессов в функционировании любых эле- ментов, органов и систем организма. Известно, что физи- ологические процессы в клетках, тканях и органах всегда связаны с электромагнитными эффектами, с электромаг- нитными колебаниями различных частот и что разнооб- разные взаимосвязи в организме в значительной мере обусловлены электромагнитными взаимодействиями. Как мы указывали, с электромагнитной сигнализацией связа- на и координация ритмики всех видов передвижения животных—хождения, плавания, ползания, полета. На- конец, все биосистемы, наряду с их чувствительностью к определенным видам раздражений, как правило, реаги- руют на ЭМП различных частот. Через какие же именно системы у позвоночных осу- ществляется регуляция биоритмов и пространственная ориентация благодаря влиянию ЭМП биосферы? Регуляция биоритмов периодически изменяющимися полями осуществляется, видимо, влиянием этих полей на гипоталамус. Известно, папример, что именно эта струк- тура мозга обеспечивает синхронизацию суточной рит- мики самых различных физиологических процессов в организме — частоты пульса, температуры тела, потреб- ления С>2 и выделения СО2, количества мочи и содержа- ния в ней азота и т. д. Именно гипоталамус рассматри- вают как центральную систему, согласующую все эти синхронно протекающие процессы с суточно-периодич- ными изменениями факторов внешней среды. Наконец, в ряде исследований выявлена особо высокая чувстви- тельность гипоталамуса к ЭМП, а также установлено, что нарушение этой структуры мозга резко ослабляет реакции организма на ЭМП. Ориентация и навигация позвоночных по геомагнит- ному и геоэлектрическому полям Земли связана, по-ви- димому, с деятельностью мозжечка. На Международном симпозиуме по мозжечку в 1969 г. [95] приводили экспе- риментальные доказательства того, что у ряда морских 4—516 49
животных мозжечок не только выполняет известные функции — координацию движений и равновесия тела, но также воспринимает и оценивает ЭМП внешней среды. С этими, ранее неизвестными свойствами мозжечка свя- зывают способность к электромагнитной локации и нави- гации, обнаруживаемую у обитающих в мутных водах Нила рыб — мормиридов, а также способность некото- рых морских хищников находить и опознавать свою жертву (скат — плоская рыба, у которой глаза располо- жены в верхней части тела, а рот — в нижней,— нс ви- дит своей жертвы; обнаружено, что он воспринимает из- лучаемые ею ЭМП). Сопоставления эффектов действия ЭМП на целостные организмы, изолированные органы и клетки и белковые растворы привели к заключению, что нарушение различ- ных физиологических процессов в организме под дейст- вием ЭМП — результат влияния полей не на сами эти процессы, а на центральные системы, их регулирую- щие— на структуры промежуточного мозга и, главным образом, гипоталамус. Ведь именно гипоталамус регули- рует те физиологические функции, нарушения которых наблюдают под действием ЭМП, и такие же нарушения происходят при электрических раздражениях гипотала- муса. Наконец, именно гипоталамус обеспечивает при- способление физиологических функций в организме к изменениям разнообразных факторов внешней среды. Что касается вопроса о биосистемах, обусловливаю- щих реакции беспозвоночных и простейших организмов на ЭМП, то по этому поводу можно высказать пока только самые общие соображения. Представляется веро- ятным, 'что регулирующее и нарушающее влияние ЭМП на организм насекомых также связано с воздействием на центральные системы регуляции, например на надглоточ- ный нервный узел, координирующий процессы жизне- деятельности, и подглоточный узел, в котором предпо- лагается локализация «биологических часов». У однокле- точных такими центральными системами являются ядро и органеллы. Переходя к вопросу о механизмах сигнализации по- средством ЭМП в живой природе, следует прежде всего указать на ошибочность довольно широко распространен- ного среди биологов представления, что механизмы реак- ции любого организма на ЭМП надо искать только на молекулярном уровне. Как мы видели, чувствительность 50
организмов к ЭМП связана с реакцией сложных регуля- торных систем, и характер этих реакций обусловливается организацией каждой такой системы, а не суммировани- ем свойств ее частей, а тем более самых элементарных — молекул. По существу с подобной ситуацией мы сталки- ваемся при рассмотрении реакций на ЭМП такой срав- нительно простой «технической организации», как колеба- тельный контур, экстремально чувствительный к ЭМП резонансной частоты. Конечно, возникающие в контуре электромагнитные колебания связаны с движением элек- тронов в проводниках и с поляризацией молекул в ди- электрике. Но тщетны будут попытки выявить на этом микроуровне механизм резонанса; не обнаружим мы это- го механизма, рассматривая отдельно взятые свойства макроскопических частей контура— конденсатора и ин- дукционной катушки. Свойство резонанса присуще толь- ко всей организованной системе в целом — колебатель- ному контуру, это свойство обусловлено его макроскопи- ческими, а не микроскопическими параметрами. К выявлению возможных структурно-функциональных механизмов электромагнитной сигнализации в живой природе следует подходить, отправляясь от общих пред- ставлений о регуляторных системах, обусловливающих взаимодействие организмов с окружающей средой. Эмпи- рические обобщения данных о таких взаимодействиях приводят к заключению о существовании в любом орга- низме двух взаимосвязанных кибернетических систем — центральной («инструктивной») и периферической («по- среднической»), По поводу принципов действия этих си- стем складываются ныне следующие представления [3, 7, 87, 96]. Центральная система избирательно воспринимает ин- формацию о регулярных изменениях факторов окружаю- щей среды, с которыми и согласует -процессы жизнедея- тельности организма. На различные возмущения этих факторов она не реагирует, а получает о них информа- цию от периферической системы, быстро реагирующей на любые внешние воздействия. Получив информацию о случайном, кратковременном возмущении, централь- ная система стимулирует быструю реакцию организма, компенсирующую возможные нарушения его жизнедея- тельности. Если же возмущения систематически повто- ряются или длятся долгое время, то центральная систе- ма, накапливая и оценивая информацию, через длитель- 4* 51
ный период (достаточный для оценки длительности, си- стематичности возмущений) перестраивает регуляцию процессов жизнедеятельности с учетом возможного влия- ния такого «квазирегулирующего» воздействия. А если такое воздействие прекращается, то центральная система столь же медленно возвращается к нормальному регули- рованию процессов жизнедеятельности. От непосредственного воздействия возмущений цент- ральная система защищена двумя способами: от срав- нительно слабых и не глубоко проникающих в ткани ор- ганизма воздействий — посредством ряда поглощающих, экранирующих и модифицирующих воздействие «барье- ров»; от сильных и проникающих воздействий — путем резкого понижения чувствительности к воздействию в самой центральной системе по «предупредительному сигналу» периферической системы. Но центральная си- стема может непосредственно среагировать на возмуще- ния, параметры которых близки к параметрам регулярно изменяющихся факторов среды: на такие «псевдорегули- рующие» воздействия центральная система ответит соот- ветствующим изменением регуляции процессов жизнедея- тельности. Описанные кибернетические системы организма осу- ществляют и его информационные взаимосвязи с други- ми организмами. Формирование передаваемых сигналов и исполнение принимаемых выполняет центральная си- стема, а периферическая является посредником в этом информационном обмене, ретранслируя сигналы от цент- ральной системы наружу и сигналы извне к этой системе. Что касается локализации описанных систем, то у одно- клеточных организмов центральная система связана с ядром и цитоплазменными структурами, а перифериче- ская— с оболочкой клетки; в организме позвоночных эти системы связаны соответственно с центральной и пери- ферической нервными системами. Признаки деятельности обеих кибернетических систем обнаруживаются и в функ- циях «надорганизменных организаций» — в группах, со- обществах и популяциях животных, хотя по поводу лока- лизации этих систем и возможных аналогий с такими системами в огранизмах трудно пока сказать что-либо определенное. Возвращаясь к проблеме электромагнитной сигнали- зации в живой природе, обсудим возможные электрофи- зические аналогии рассмотренных кибернетических си- 52
стем. Сразу же подчеркнем, что речь будет идти только о структурно-функциональных аналогиях, а не о построе- нии каких-либо конкретных электрофизических моделей (мы уже указывали на рискованность такого моделиро- вания). С этой точки зрения правомерными представля- ются следующие аналогии. Центральную систему можно рассматривать как узко- полосную по частоте и интервалу амплитудных значений сигналов ЭМП, несущих информацию из внешней среды и от периферической системы: это инерционная система, способная накапливать информацию. Периферическая система — широкополосная, малоинерционная; она спо- собна к частотной и амплитудной фильтрации сигналов ЭМП из внешней среды и перекодировке их в сигналы, воспринимаемые центральной системой. Наконец, меха- низм понижения чувствительности центральной системы по сигналам от периферической о неадекватных воздей- ствиях ЭМП внешней среды можно в какой-то мере упо- добить автоматической регулировке усиления в радио- приемниках (АРУ). В предыдущих работах [3, 7, 78, 87 и др.] мы показа- ли, что приведенные здесь соображения о структурно- функциональных механизмах реакций организмов на ЭМП согласуются с данными экспериментальных иссле- дований биологических эффектов ЭМП и данными на- блюдений поведения животных, которое можно связать с влиянием естественных полей. Приведем здесь только некоторые 'примеры. В ряде экспериментов с животными, подвергавшими- ся воздействию ЭМП различных частот, и при обследо- ваниях людей, работающих вблизи генераторов ЭМП, обнаружен так называемый «ваготонический эффект ЭМП» — понижение уровня кровяного давления и замед- ление ритма сердца. Наиболее выраженью этот эффект проявляется только в результате многократно повторяю- щихся ежедневных воздействий ЭМП, причем самый факт возникновения эффекта и его величина практиче- ски не зависят от частоты и напряженности ЭМП (эф- фект примерно одинаков при изменении частоты и напря- женности на три порядка). Анализ и обобщение данных по исследованиям ваготонического эффекта ЭМП приве- ли к убедительному выводу, что этот эффект обусловлен непосредственным воздействием ЭМП па «широкополос- иореагирующую» периферическую нервную систему, сиг- 53
налы от которой в центральную систему — гипотала- мус— через длительный период времени приводят к пе- рестройке регуляции сердечно-сосудистых функций при- способительно к систематическому воздействию ЭМП. А в специальных исследованиях было показано, что ЭМП определенных малых интенсивностей («псевдорегу- лирующие» воздействия) могут непосредственно воздей- ствовать на центральную систему, что вызывает эффект учащения ритма, тогда как при более высоких интенсив- ностях возникает ваготонический эффект — замедление ритма сердца (см. рис. 1,а). Проявления признаков действия центральной и пери- ферической систем регуляции мы обнаружили в экспери- ментах с одноклеточными организмами — парамециями. В одной серии экспериментов наблюдалась резкая дви- гательная реакция парамеций на импульсы ЭМП, причем пороговые интенсивности для возникновения реакции практически не зависели от частоты ЭМП (в пределах двух порядков), а при воздействии сериями импульсов пороговая интенсивность понижалась по мере увеличения числа импульсов. Было установлено, что эти реакции свя- заны с непосредственным воздействием ЭМП на перифе- рическую систему — так называемую нейромоторную структуру оболочки. В других исследованиях с параме- циями наблюдалось влияние ЭМП на фагоцитарную ак- тивность (скорость поглощения пищи); оказалось, что резкое повышение активности происходит только при ма- лых интенсивностях ЭМП (в узких пределах), что можно связать с непосредственным воздействием ЭМП на цент- ральную систему — внутриклеточные структуры, а при более высоких интенсивностях происходит понижение ак- тивности, что объясняют рефлекторным влиянием ЭМП на эти структуры через периферическую систему — обо- лочку клетки. Выше мы говорили о вероятном существовании у жи- вотных двух типов «биологических часов»: одни согласо- ваны с суточно-периодичной вариацией геомагнитного поля в месте постоянного обитания птиц и устойчиво сохраняют свой ход по этому поясному времени при пе- ремещениях 'птиц в другие широты; другие изменяют свой ход в соответствии со сдвигом по времени максиму- ма суточно-периодичных вариаций геомагнитного поля от широты к шпроте. По-видимому, часы первого типа можно рассматривать как центральную, узкополосную 54
и инерционную систему регуляции, а часы второго ти- па — как периферическую, широкополосную и малоинер- ционную. Функциональной электрофизической аналогией часов первого типа может служит автоколебательная система, колебания которой синхронны и синфазны с су- точно-периодичными колебаниями геомагнитного поля, систематически воздействующими на систему в месте постоянного обитания птиц (явление «захватывания ча- стоты»); аналогом же часов второго типа может служить система, неспособная к автоколебаниям, а совершаю- щая только вынужденные колебания, синхронные и син- фазные с изменяющимися <по широте суточно-периодич- ными изменениями геомагнитного поля. Ориентация животных по геомагнитному полю связа- на, по-видимому, с комплексной системой — центральной, обладающей постоянным магнитным моментом, и пери- ферической, имеющей «биологический компас». Недавно было обнаружено, что у насекомых, находящихся в маг- нитном поле, возникает дипольный магнитный момент, направленный вдоль оси тела, а также существует и соб- ственный постоянный магнитный момент; эти эффекты связывают с ориентацией парамагнитных молекул в тка- нях тела и с существованием «доменов» таких молекул [97]. Предполагают, что такие магнитные свойства прису- щи и позвоночным животным. В этой связи можно по- ставить вопрос о существовании у животных ориентаци- онной системы, подобной ядерно-прецессиоиному гирос- копу, действие которого основано на оптической индика- ции ориентации парамагнитных молекул жидкости под действием геомагнитного поля [98]. Может быть, такой системой и является так называемый «гребешок» у птиц — структура, находящаяся в глазном яблоке, на- значение которой пока неизвестно. По мнению некоторых ученых, гребешок является органом геомагнитной ориен- тации у птиц [99]. Признаки деятельности рассматриваемых кибернети- ческих систем можно усмотреть и в «надорганизмеппых организациях», например в стаях перелетных птиц. Дей- ствительно, формирующаяся в стае «групповая навига- ционная система» проявляет признаки центральной и пе- риферической систем регуляции: групповой условный рефлекс к ориентации по геомагнитному полю возникает в результате многократно повторяющихся предмиграци- онных полетов стаи, а на промежуточных посадках пе- 55
релета этот рефлекс подкрепляется круговыми полетами стаи, все более переходящими в эллипсы, вытянутые по направлению будущего этапа перелета; таким образом, в результате систематических взаимодействий стаи с геомагнитным полем (пересечение магнитно-силовых линий) и накапливается та информация, которая обеспе- чивает навигацию при перелете. С другой стороны, быст- рые маневры стаи, расположение в ней птиц (и перерас- пределение мест расположения в процессе перелета), рез- кие реакции стаи на различные случайные препятствия— все это признаки периферической быстро реагирующей системы. В целом групповая навигационная система представляет собой сложную кибернетическую систему с электромагнитными взаимосвязями между ее элемен- тами. Эти взаимосвязи и обеспечивают, очевидно, форми- рование стаи как самоорганизующейся системы, вклю- чающей в себя такие устройства, как -биологические часы, биологический компас, механизм запоминания «геомагнитных координат» и, наконец, устройство, реша- ющее задачу прокладывания курса перелета. В пользу электромагнитных взаимосвязей в стае свидетельствуют неоднократные наблюдения: стаи птиц, пролетающие в зоне излучения мощных радиостанций, расстраивают- ся и вновь формируются вне пределов этой зоны; в пе- риоды сильных магнитных бурь отмечается нарушение навигационных способностей стаи, которые затем быстро восстанавливаются [100]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изложенные в книге факты, гипотезы и общие сообра- жения по проблеме электромагнитной сигнализации в живой природе не могут, конечно, рассматриваться как достаточные основания для решения этой интересной проблемы. И если биологов интересует эвристическая сторона этой проблемы — выяснение роли информаци- онных электромагнитных вызаимосвязей в биологиче- ской организации на всех уровнях иерархии живого, то инженеров и физиков привлекает бионический аспект проблемы — выявление конкретных механизмов электро- магнитной сигнализации в живой природе для модели- рования соответствующих технических устройств. Но обе 56
эти стороны проблемы нельзя изучать раздельно — об- щие принципы и механизмы электромагнитной сигнали- зации в живой природе, как и других проявлений ее организации, можно искать только при содружестве биологов с представителями точных наук. А достигнуть успеха в этой совместной деятельности можно лишь тогда, когда у инженеров и биологов сформируется еди- ный взгляд на биологические проблемы, общий подход к их решению. Мы попытались показать, что таким общим подхо- дом, основанным на рассмотрении специфических черт биологической организации, является следующая мето- дология: исследования взаимоотношений «вход — вы- ход» у целостных биосистем в естественных условиях их существования, эмпирическое обобщение данных этих исследований, свободное от суждений о конкретных ме- ханизмах действия биосистем, и построение структурно- функциональных схем, согласующихся с эмпирически- ми обобщениями. Такие схемы могут служить основой для поисков их конкретных физических аналогов, если это оказывается возможным (как мы показали это в отношении электрофизических аналогий систем элек- тромагнитной сигнализации). Однако исследователя не должен смущать тот факт, что в ряде случаев эмпири- чески выявленные закономерности функционирования той или иной биологической организации нельзя будет объяснить, исходя из существующих представлений о явлениях и законах в неживой природе, или на основе сопоставления биологической организации с какой-ни- будь «технической организацией». По поводу такой «конфликтной ситуации» при изуче- нии биологических объектов прекрасно выразился один из могучих мыслителей нашего века В. И. Вернадский [88]: «.. .эмпирическое обобщение не отличается от на- учно установленного факта: их совпадение с нашими научными представлениями о природе нас не интересует, их противоречие с ними представляет научное от- крытие. Эмпирическое обобщение может существовать очень долго, не поддаваясь никаким гипотетическим объ- яснениям, являться непонятным и все же оказывать благотворное влияние на понимание явлений природы... ...наступает момент, когда оно вдруг начинает осве- щаться новым светом, становится областью создания ги- потез, начинает менять наши схемы мироздания и само 57
меняться». И действительно, в истории науки мы знаем немало примеров, когда эмпирические обобщения, не- объяснимые на основе существующих представлений о природе, приводили к коренным изменениям этих представлений. Так было с обобщениями, породившими теорию относительности, квантовую физику и во многих других случаях. Тем более необходимо отправляться от эмпирических обобщений и вытекающих из них выводов при рассмотрении специфических свойств биологической организации и, в частности, при рассмотрении электро- магнитной сигнализации в живой природе. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. С е н т - Д ь е р д ь и А. Биоэнергетика. М., «Наука», 1960. 2. Мак-Каллок У. Подражание одних форм жизни другим фор- мам— биомимезис. — В кн.: Проблемы бионики. М., «Мир», 1965. 3. П р е с м а и А. С. Электромагнитные поля и живая природа. М., «Наука», 1968. 4. С е и т - Д ь е р д ь и А. Введение в субмолекулярную биологию. М., «Наука», 1964. 5. П р е с м а и А. С. Электромагнитное поле и жизнь. — «Наука и жизнь», 1965, № 5, с. 82. 6. Presman A. Elektromagnetische Felder-informationstnigcr in le- benden Natur. — «Ideen des exakten Wiss.», 1968, Bd. 12, S. 193. 7. П p e с м а и А. С. Электромагнитные поля в биосфере. М., «Зна- ние», 1971. 8. Дума и с к и й Ю. Д. и др. К вопросу о гигиенической оценке малоинтенсивпого коротковолнового электромагнитного поля ра- диочастот.— В кн.: Гигиена труда и биологическое действие электромагнитных полей радиочастот. М., 1968, с. 48. 9. Плеханов Г. Ф., В е д ю ш к и и а В. В. Выработка сосуди- стого условного рефлекса у человека па изменение напряженно- сти электромагнитного поля высокой частоты. — «Журнал высшей нервной деятельности», 1966, т. 16, с. 34. 10. Howe D. and o'th. Treshold sencitivity of Sternarshus albifrons to electric fields. — «Amer. Zool.», 1963, v. 3, p. 20. 11. L i s s m a n n H., Machin K. Electric receptors in a nonelectric fish. — «Nature», 1963, vol. 199, p. 88. 12. Knoepp L. The effect of low electrical frequencies of various normal and malignant cells. «Tex. Rep. Biol. Med.», 1962, v. 20, p. 623. 13. W e v e r. R. Einflus schwacher elektro-magnetischer Felder auf die circadiane Periodik des Menschen. — «Naturwiss.», 1968, Bd. 55. 14. Владимирский Б. M. и др. Экспериментальное исследова- ние влияния электромагнитных полей сверхнизкой частоты иа теплокровных животных и микроорганизмы. — В кн.: Влияние солнечной активности па атмосферу и биосферу Земли. М., «Наука», 1971, с. 224. 15. Pict on Н. Some responses of Drosophila to weak magnetic and electrostatics fields. — «Nature», 1966, v. 211, p. 303, 58
16. Lissmdn H., Machin К- The mechanism of object location in Gymnarchus nil. and similar fish.— «J. Exp. BioL», 1958, v. 35, p. 451. 17. Эльдаров Л. Л., Холодов 10. Л. Влияние постоянного магнитного поля на двигательную активность. — «Журнал общей биологии», 1964, т. 25, с. 224. 18. Die Zugoriciiticrung dec Vogel-eine noch inimer ungelosle Frage.— «Umschau in wissenschaft und Technik», 1968, II. 5, S. 141. 19. Brown. F. et al. Adaptation of the magnetoreceptive mechanis- mus of mud-snails to geomagnetic Strength. — «Biol. Bull.», 1964, v. 127, p. 221. 20. Левитина II. А. Исследование пстеплового действия микро- волн на ритм сердечной деятельности. Канд, диссертация Инет, питания АМН СССР, М., 1966. 21. Brown F. et al. A compas directional phenomenon in mudsnails and its relation to magnetism. — «BioL Bull.», 1964, v. 127, p. 206. 22. S e i d e 1 D. Der Existenzbereich elektrisch und magnetischinduk- tiven angeregter subjektiver Lichtererscheinungen (phosphene) in Abhangigkeit von auBcren Reizparametern. — «Elektromedizin», 1968, Bd. 13, S. 194. 23. Будко Л. H. Изменение концентрации углеводов в крови при действии па организмы электромагнитных колебаний звукового и радиочастотного диапазонов. — В кн.: Некоторые вопросы фи- зиологии и биофизики. Воронеж, 1964, с. 73. 24. Ш к л о в с к и й И. Множественность обитаемых миров и пробле- ма установления контактов между ними. — «Наука и жизнь», 1965, № 1, с. 60. 25. Шан о ш н и к о в а В. И. Трехгодичный биологический ритм че- ловека. — В кн.: Колебательные процессы в биологических и хи- мических системах. Т. 2. Пущипо-на-Оке, изд. Научного центра биологических исследований АН СССР, 1971, с. 216. 26. Дж. П и к к а р д и. Химические основы медицинской климатоло- гии. Л., Гидрометеоиздат, 1967. 27. Чижевский А. Л. Солнце и мы. М. «Знание», 1963; Об одном виде специфически биоактивного или z-излучёния Солнца. В кн.: Земля во вселенной. М., «Мысль», 1964, с. 332; Research on the electric factor of atmospheric air maintaining the life of animals.— «Acad. Colombina de Cienc (Bogota)», 1940, v. 4, p. 182. 28. «Ритмичность природных явлений». Материалы Чтений памяти акад. Л. С. Берга. М., Гидрометеоиздат, 1971. 29. «Солнечная активность и жизнь». Материалы семинара по про- блеме «Солнце — биосфера». Рига, «Зинапте», 1967. 30. «Биологические часы». М., «Мир», 1964. 31. Brown F. Hypothesis of environmental timing of the clock in «The Biological clock», N. Y, Acad. Press, 1970, p. 14. 32. D a m a s c h k e K-, Becker G. Korrelation dor Atmungsintensi- tat von Termiten zu Anderunger der Impulsfolge-frcquenz der atmospheriks.—«Z. Naturforsch.», 1964, Bd. 19, S. 157. 33. Чернышев В. Б. Влияние возмущений земного магнитного поля на активность насекомых. Тезисы докладов па совещании по изучению влияния магнитных полей на биологические объекты. М., 1966, с. 80. 34. Ч е р н ы ш е в В. Б. Возмущение земного магнитного поля и био- логическая ритмика жука Trogoderma. — «Журнал общей биоло- гии», 1968, т. 29, с. 719. 59
35. Ч у в а е в П. И. и др. Тезисы докладов 2-го зонального симпо- зиума по бионике. Минск, 1967, с. 104, 106, 107, 111. 36. И р о с к у р я к о в С. А., Я в о р с к а я В. Е. Влияние магнитно- го поля на репродукцию вирусов в культуре ткани. Материалы Всесоюзного симпозиума. «Реакция биологических систем на сла- бые магнитные поля». М., 1971, с. 106. 37. Е d w а г d s D. Influence of electric field on pupation and ovi- position in Nepitia Phantasinaria Stkr.— «Nature», 1961, v. 191, p. 976. 38. Ч у в a e в П. TI. Влияние сверхслабого ПМП на ткани корней проростков и некоторые микроорганизмы. Тезисы докладов 2-го Всесоюзного совещания по изучению влияния магнитных полей на биологические объекты. М., 1969, с. 252. 39. М а л и к о в Д. И. Влияние естественных колебаний геомагнетиз- ма на производительную способность овец. Тезисы докладов 2-го Всесоюзного совещания по изучению влияния магнитных нолей на биологические объекты. М., 1969, с. 168. 40. М a s о е г о Р. end oth. Hipotesa о novoj ekologiji.— «Stocarst- vo», 1966, v. 20, p. 29. 41. Д у б p о в А. Современная гелиобиология. — «Наука и жизнь», 19/0, № 9, с. 97. 42. Р 1 с с а г d i G. Fluctuating phenomena. 5th Intern. Biometeorol. Congress. Montreux, 1969. 43. Mosetti F. et al. The periodical components of the Piccardi D-test. — «Geofisica e meteorologica», I960, v. 15, p. 104. 44. Дж. П и к к a p д и. Солнечная активность и химические тесты. В кн.: Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли. М., «Наука», 1971, с. 141. 45. Brown F. How animals respond to magnetism. — «Discovery», Nov., 1963. 46. Becker G. Reaktion von Insekten auf Magnetfelder, elektrische Felder und atmosperics. — «Zshr. Ang. Entomolog», 1964, Bd. 54. 47. В e c k e r G., S p e c k U. Untersucnungen fiber die magnetfeid- orientierung von dipteren. Zschr. vergl. — «Physiolog.», 1964, Bd. 49, S. 301. 48. Поддубный Л. Г. Некоторые результаты дистанционных на- блюдений за поведением мигрирующих рыб. -В кн.: Бионика, М., «Наука», 1965, с. 225. 49. С а а к я н А. Р. О навигации рыб по магнитному полю Земли. — В кн.: «Проблемы навигации и автоматического управления». М., ВИНИТИ, 1969. 50. Р г е s m a n A. Zugvogel und magnetische Felder. — «Bild der wissenschaft», 1969, Bd. 6, S. 235. 51. Merkel F., Wiltschko W. Orientierung zugunruhiger Rotke- lichen im statischen Magnetfeld. — «VerhanaL Deutsch, zooi. Ge- selsch. in Jena», 1965, S. 362. 52. W i 1 t s c h k о W. Ober die Einflus statischer magnetfelder auf die Zugorientierung der Rotkelichen. — «Zschr. liir Tierpsycholo- gie», 1968, Bd. 25, 5. 537. 53. Ill о в e ii P. От пчелы до гориллы. М., «Мир», 1965. 54. Ш о в е н Р. Мир насекомых. М., «Мир», 1965. 55. Ш о в е и Р. Поведение животных. М., «Мир», 1972. 56. Браун Ф. Геофизические факторы и проблема биологических часов. — В кн.: Биологические часы. М., «Мир», 1964, с. 103. 57. Р a f I G. and oth. The effect of microwave irradiotion on the 60
fembrionic chick heart as reveled by electrocardiographic studies. — «Anat. Rec.», 1962, v. 142, p. 264. 58. E v e r d i g e n W. Moleculare veranderingen en strukturwjzigun- gen ten volge van bestralingen met golven van Hertz. — «Ned. Tjudschr. Geneesk.», 1940, Bd. 84, S. 4370. 59. С a r p e n t e г R. and oth. Opacities in the lens of the eye expe- rimentally induced by exposure to microwave irradiation. — «Trans. IRE», 1960, v. ME-7, p. 152. 60. Ummersen C. The effect of 2450 Me radiation on the develop- ment of the chick embrio. In «Biological effects of microwave ra- diation». v. I. N. Y, Plen. Press, 1961, p. 201. 61. К н.р io in к и п С. С. и др. Взаимоотношения между-развивающи- мися яйцами в кладке и их изменения под действием слабого магнитного поля. Тезисы докладов на совещании но .изучению влияния магнитных полей на биологические объекты. М., 1966. 62. А 1 v а г е s A. Apparent points of contact between the daily cours of magnet components of the earth together with certain solar elements. Puerto Rico. — «J. Publ, Health», 1935, v. 10, p. 734. 63. D u 11 T., D u 11 B. Zusamenhange zwischen stdrungen des Erd- magnetismus und «Haufungen von Todesfallen».— «Dtsch. Med. Wchschr», 1935, Bd. 61, S. 95. 64. Backer R. Relationship of geomagnetic environments to human biology. — «N. Y. State J. Med.», 1963, vol. 63, p. 2215. 65. В e r g H. Phenomenes solaires terrestres en biologie. Dans: «Re- lations entre phenomenes solaires et terrestres en chimie— physique et biologie». Bruxelles, Press Acad. Eur., 1960, p. 160. 66. Новикова К. Ф., Рывкин Б. А. Солнечная активность и сердечно-сосудистые заболевания. — В кн.: Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли. М., «Наука», 1971. 67. Г н е в ы ш е в М. II. и др. Скоропостижная смерть от сердечно- сосудистых заболеваний и солнечная активность. — В кп.: Влия- ние солнечной активности па атмосферу и биосферу Земли. М., «Наука», 1971, с. 179. 68. К о л о д ч е и к о В. П. и др. Элементы влияния геомагнитных возмущений на человека и животных. Тезисы докладов 2-го Все- союзного совещания по изучению влияния магнитных полей на биологические объекты. М., 1969, с. 124. 69. Т о л г ск а я М. С., Г о р д о и 3. В. Морфофизиологические изме- нения при действии электромагнитных воли радиочастот. М., «Медицина», 1971. 70. Д у м а н с к и й Ю. Д., Лось И. П. Об измерении и расчете на- пряженности коротковолнового электромагнитного тюля в на- селенных (местах. «Гигиена и санитария», 1969, № 10, с. 116. 71. Сазонова Т. В. О раздражающем действии электромагнитных полей низкой частоты (50 Гц). — В кн.: Труды Ленинградского института охраны труда, 1960, т. 71. 72. Pres in a n A. Akzelration und elektromagnetische Felder der Biosphere. — «Moderne Medizin», 1972, Bd. 2, S. 224. 73. Гудвин Б. Временная организация клетки. М., «Мир», 1966. 74. «Колебательные процессы в биологических и химических систе- мах». Труды Всесоюзного симпозиума но колебательным про- цессам в биолог, и x-им. системах. М., «Наука», 1967. 75. «Колебательные процессы в биологических и химических систе- мах». Труды II Всесоюзного симпозиума по колебательным про- цессам в биологических и химических системах. Т. 2. Пущино-иа- 61
Оке, изд. Научного центра биологических исследовании АН ССОР, 1971. 76. В е с к е г R. and oth. The direct current control system. A link between environment and organism. - «N. Y Stale J. Med.», 1962, v. 62, p. 1169. 77. Спартаков А. Л. Жесткий электрический дипольный момент коллоидных частиц. Кандидатская диссертация, ЛГУ, 1967. 78. Р г е s m а 11 A. Krebsentstehimg vom standpunkt Kybernctik. — «Ideen des exakten Wiss.», 1970, № 9, S. 551. 79. Гуляев II. И. и др. Электроаурограмма нерва, мышцы и серд- ца лягушки, сердца и мускулатуры человека. — «ДАН СССР», 1968, т. 180, с. 1504. 80. Гуляев П. И. Электроаурограмма насекомых в свободном по- лете. — «ДАН СССР», 1970, т. 191, с. 669. 81. Гуляев П. И. Взаимосвязь аурального поля насекомых и рас- тений с электрическими полями атмосферы — «Нервная систе- ма», 1971, т. 12, с. 138. 82. П р о т а с о в В. Р. Биоэлектрические поля в жизни рыб, М., 1972. Изд. Центрального НИИ информационных и технико-эконо- мических исследований рыбного хозяйства. 83. Cybernetics in nervous system. Ed. By. N. Wiener and J. Schade, N. Y, 1965. 84. Г ерш у и и Г. В. Рефлекторные реакции при воздействии на органы чувств человека. — «Физиологический журнал СССР, 1949, т. 33, с. 3. 85. П ш о и и к А. Т. Кора головного мозга и рецепторная функция организма. М., «Советская наука», 1952. 86. Hardy A. Report on the 112 Annual Meeting of British Associa- tion for Advanced Science. — «Science», 1949, v. 110, p. 523. 87. A. P r e s m a n . I nd ividuel le Entwicklung und Biosphare. — «Ideen- des exakten Wiss», 1972, № 10, S. 679. 88. В e p и а д с к и й В. И. Биосфера, очерки первый и второй. Л., Научпо-техп. изд-во, 1926. 89. Ш м а л ьгаузен И. И. Регуляция формообразования в инди- видуальном развитии. М., «Наука», 1964. 90. D u b о s R. Man adapting. New Haven, Yale Univ. Press, 1965. 91. Г e й з e и б e p г В. Физика и философия. М., Физматгиз, 1963. 92. По летаев И. А. О математическом моделировании колебатель- ных процессов в 'биологических и химических системах. — В кн.: Колебательные процессы в биологических и химических системах. М. «Наука», 1967, с. 289. 93. Ш м а л ь г а у з е н И. И. Кибернетические вопросы биологии. М., «Наука», Сибирское отд. АН СССР, Новосибирск, 1968. 94. П о й я Д Математика и праводоподобпые рассуждения. М., ИЛ, 1957. 95. New uses found for cerebellum. N. Y. Times, Apr., 6, 1969. 96. А л а д ж а л о в a 11. А. Медленные электрические процессы в го- ловном мозге. М., АН СССР, 1962. 97. Бор о д и н П. М. и др. Ядерпый магнитный «резонанс в земном поле. Л., Изд. ЛГУ, 1967. 98. Думбадзе С. И. и др. Магнитный диполь у насекомых. Сооб- щения АН Груз. ССР, 1969, т. 55, с. 285. 99. М а н т е й ф е л ь Б. П., Якоби В. Э. Современные проблемы бионических исследований ориентации мигрирующих животных. — В кн.: Вопросы бионики. М., «Наука», 1967, с. 468. 62
100. Д е м е н т ь е в Г. П. Вопросы бионики в орнитологических иссле- дованиях. — В кн.: Миграции птиц и млекопитающих. М., «Нау- ка», 1965, с. 11. 101. Дж. Харрисон и др. Биология человека. М„ «Мир», 1968. ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Агрессивность групповая 43 Акселерация 30 Активность коры мозга электриче- ская 8, 13, 15, 27, 33, 54 Ансамбли синхронно колеблющиеся 36 Вариация метеорологических факто- ров 14 — уровня атмосфернков 14 — физиологических процессов и гео- магнитного поля 14 — Э'МП биосферы 14, 16 Взаимоориентация макромолекул и клеток за счет дипольных взаи- мосвязей 35 Взаимосвязь информационная у жи- вотных 36, 42, 44 Влияние грозовых разрядов на эм- бриональное развитие птиц 27 — естественных ЭМП информацион- ное 24 — магнитной активности на состоя- ние организма человека 27, 28 — ЭМП радиочастот малой интен- сивности па рост и развитие млекопитающих животных 32 Воздействие на организм 7. 16, 25 Возраст наступления половой зрело- сти 31 Генерация ЭМП животными 36 Геотаксис 18 Геотропизм 18 Действие ЭМП 16 Дисперсия ориентации 11 Законы биологической организации 45 Излучение гидропическое 37 Изменение внешней среды регуля- торное 10 — организма морфологическое 8 Инстинкт размножения 43 — родительский 43 Интенсивность естественного поля 16 — звукового восприятия минималь- ная 41 — ЭМП в скоплениях насекомых 37 Информационное взаимодействие ЭМП с кибернетическими систе- мами 10 Информация о боли 34 Исступление миграционное 26 Комменсализм 43 Компас биологический 21, 55 Локация организма по изменению градиента поля 8 Методы исследования 45—48 Механизм реакций биосистемы 48 Миграция животных 19 — птиц 27 — угрей 42 Моделирование колебательных про- цессов в биологических системах 46 Мутуализм 43 Носитель информации 5 Обмен кислородный 15 Органеллы клетки 35, 50 Организация биологическая 57 — колебательная на молекулярном и клеточном уровнях 34 — надоргаиизмениая 52 — техническая 51, 57 — функционирования организмов 18 Ориентация организмов 18, 8, 21, 22, 24, 55 Поведение животных видовое 43 Поле биосферы естественное 7, 8, 9, 16 Принцип структурно - функцио- нальной организации биосистем 45 Промкооперация 43 Радиация внутренняя 6 Радиобиология 6, 12 Радиофон 29, 30 Разряд электрический нейромышеч- ный 37 Реакция гииеркомпсисацин на угнетающие процессы роста и развития 32 — организма на ЭМП 49 Регенерация клеток в организме 36 Регуляция биоритмов геомагнитная 14 — жизненных функций организма 25. 48, 52 — индивидуального развития жи- вотных внешняя 43 — пейрогуморальная 29 — процессов надоргаинзмеппая 25 ---- развития 25 — размножения 25, 26 — ритма сердца 33 63
— сердечно-сосудистых функций 54 — суточных ритмов внешняя Г4 — физиологических функций 7. 49 Рефлекс условный 8, 23, 55 Ритм биологический 13 — биоэлектрический 37 — физиологических процессов 24 — __ — суточный 16 ------ циркадный 8 Ритмика видов передвижения жи- вотных 49 Двигательной активности 16 Самоорганизация численности при размножении 43 Самоорганизация клеточного деле- ния 36 Связь атавистическая 44 — в живой природе информацион- ная 12, 48 Сигнализация, обеспечивающая бы- струю координацию движений в группах животных 36, 42, 43 Синхронизация излучений клеток животных в состоянии сильного эмоционального возбуждения 37 — колебаний на клеточном уров- н с 35 Скорость распространения электри- ческих импульсов в нервах 34 — роста детенышей в группе 43 Система навигационная групповая 23. 55, 56 — нейроэндокринная 26 — нервная 12, 25, 4'3, 51—53 — организма адаптационная 25 регуляция у позвоночных 33 эндокринная 12 Ситуация биологическая конфликт- ная 57 Состояние организма патологиче- ское 7, 25 Спектр биосферы электромагнит- ный 5, 6 Ср^да обитании 9 Структура оболочки пейромоторная 54 Таксис геомагнитный '19 — геоэлектричсский 19 Телепатия спонтанная 44 Тенденция изменения воздействую- щих факторов 31 Терморегуляция общая 43 Тропизм геомагнитный 19 Уровень интенсивности ЭМП в био- сфере 32 — организации живой природы иерархический 10 — солнечной активности 17 — функционирования организма 32 Фотобиология 5 Фототаксис 18 Фототропизм 18 Цикл жизненный 19 Частота зачатий 16 — колебаний звуковоспроизводящих мышц 33 Часы биологические 14, 21. 23, 50. 54 — организмов к ЭМП 8, 9, 37 Эволюция организмов 5, 10 Электростимуляция участков мозга 42 ЭМП, излучаемые животными 37 - ч (*л о век а 36 Эффект группы 25, 43 • - ориентация белковых молекул 6. 9 — суммация информационных сиг- налов в биосистемах 10 - ЭМП биологический 7, 8, 10 - - ваготоппческпн 53, 54 СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ . ............................ 3 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ - НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ В ЖИ- ВОЙ ПРИРОДЕ ................................... 5 БИОРИТМЫ, ОРИЕНТАЦИЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ . 13 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ, РАДИОФОИ И ЖИЗНЕДЕЯ- ТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМОВ..................... ... 24 ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ВНУТРИ ОРГАНИЗМА И МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ....................... ... 32 ПУТИ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ В ЖИ- ВОЙ ПРИРОДЕ . . 45 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... .56 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . 58 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ W
6Ф0.1 П 73 УДК 3-3-14 Пресман А. С. П 73 Электромагнитная сигнализация в живой приро- де (факты, гипотезы, пути исследований). М., «Сов. радио», 1974. 64 с. с ил. Кинга посвящена биологической проблеме электромагнитной сиг- нализации в живой природе. Приводятся экспериментальные данные и теоретические соображения. Рассчитана па широкий круг читателей: студентов, инженеров, преподавателей и научных работников, занимающихся вопросами ра- диосвязи. 30501-015 11 046(01)-74 ~ 90'74 6Ф0-' Редакция кибернетической литературы Александр Самуилович Пресман ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ (факты, гипотезы, пути исследований) Редактор Н. Я. Гутчина Художественный редактор В. Т. Сидоренко Обложка художника О. В. Камаева Технический редактор 3. II. Ратникова Корректоры Л. И. Кирильченко, II. М. Кухтяева Сдано в па Зор 26/X 1973 г. П дтсаио в печать 23/1 1)74 г. Т-99938 Формат 81Х ЮЗ/за Объем 3,36 усл. п. л., ^ак. 516 Бумага мнпи.юметэзаниач 3,539 уч.-изд. л. Тираж 43 000 экз. Цена 13 коп. Издательство «Советское радио», Москва, Главпочтамт, a/я 6J3 Московская типография № 10 Союзполпграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва. М-114, Шлюзовая наб., 10. „ 30501-015 П 046(01)-74 90'74 © Издательство «Советское радио», 1974 г.