Влияние магнитных полей на растительный и животный мир

Результаты изучения биологической эффективности ГМП свидетельствуют об определенной чувствительности к этому агенту организмов различной степени сложности.

Не вызывает сомнения факт влияния апериодических возмущений магнитного поля Земли на растительные организмы. Возможность влияния флюктуаций ГМП на жизнедеятельность бактерий впервые была показана А.Л. Чижевским (1931). В дальнейшем эти данные были подтверждены многочисленными исследователями, изучавшими изменения различных свойств бактерий.

Обнаружена зависимость скорости роста, размножения, энергетического обмена и других свойств у низших грибов и высших растений от уровня геомагнитной активности.

Нарушение циркадных ритмов под влиянием геомагнитных возмущений наблюдали у медоносной пчелы. Во время геомагнитных бурь пчелы не возвращаются к источнику питания вовремя. Вместе с этим нарушается восприятие времени и у тренированных фуражиров.

С середины прошлого века высказывались гипотезы о влиянии ГМП на способность птиц к пространственной ориентации и навигации. К середине 50-х годов получены статистически достоверные данные, что из всех внешних факторов лишь ГМП оказывает влияние на ориентационную способность птиц. Чем сильнее возмущенность ГМП, тем больше нарушается их главное направление перемещения. К настоящему времени имеются экспериментальные подтверждения того, что птицы способны реагировать на искусственные магнитные поля, изменять свою активность, перемещать главное миграционное направление.

В мире животных также отчетливо проявляется влияние флуктуаций ГМП. Известно, что с такими флуктуациями хорошо коррелируют изменения двигательной активности животных, нарушения ориентировки в пространстве и времени, интенсивность размножения.

Так, исследования по изучению нейронной активности моторной коры кошек в дни с различным уровнем геомагнитной возмущенности демонстрируют усиление тормозного процесса, что может быть связано с увеличением активности тормозных структур мозга.

Результаты анализа ранней вызванной биоэлектрической активности височной коры и хвостатого ядра на звук, полученные нами в экспериментах на бодрствующих кошках во время геомагнитных возмущений, демонстрируют рост амплитуды и проявляемости каудатных вызванных потенциалов. Увеличение объема реагирующих нейронных пулов одной из тормозных подкорковых структур головного мозга – хвостатого ядра сопровождалось снижением корреляционных отношений между амплитудами соответствующих компонентов кортикальных и каудатных вызванных потенциалов, что демонстрирует нарушение стриокортикальных механизмов обработки звуковой информации. Следствием активации тормозных структур являются снижение выполнения животными условнорефлекторной реакции и увеличение времени рефлекса.

В результате более медленного и менее интенсивного вовлечения нейронов коры в реакцию активации на афферентный залп в условиях некоторой заторможенности под влиянием солнечной активности не создаются эффективные условия для необходимого анализа поступающей сенсорной информации и формирования программ и команд двигательных актов.

Аналогичные результаты были получены при изучении биологического действия искусственных магнитных полей как на нейрональную активность, так и на условнорефлекторную деятельность.

В исследованиях Т.Р. Рысканова (1977) на кроликах изучались суммарные вызванные ответы зрительной коры больших полушарий на ритмическую вспышку света частотой 1, 2, 5 Гц в фоне, во время воздействия ПМП (40 мТ), а также после его выключения. На фоне действия ПМП закономерно увеличивается длительность медленной поверхностно-негативной волны. По истечении 10 мин после выключения ПМП последействие не наблюдается и величины длительности негативной волны возвращаются к фоновым значениям. Таким образом, экспозиция ПМП вызывает сдвиги в компонентах суммарного вызванного ответа на вспышки света как в период действия ПМП, так и в течение первых 5-10 мин после его выключения, которые выражаются в укорочении длительности поверхностно-позитивного колебания и увеличения длительности медленнонегативного компонента.

В лаборатории Ю.А. Холодова (1979) определяли параметры вызванных потенциалов у кроликов на вспышку света длительностью 0,6 мс разной интенсивности до и после воздействия магнитного поля. Всего было предъявлено по десять 5-минутных воздействий импульсного магнитного поля (ИМП) 2,5 и 9 Гц, 19 воздействий ПеМП 50 Гц и 16 воздействий ПМП. Оказалось, что характер изменений вызванных потенциалов зрительной коры после воздействия ИМП, ПМП и ПеМП был аналогичен. Латентный период вызванных потенциалов не менялся. Амплитуда и длительность компонентов первичного вызванного потенциала, положительная фаза, отрицательная фаза и следующая положительная фаза хотя и варьировали, но не испытывали однонаправленных изменений. Обнаружено, что наиболее лабильным показателем вызванного потенциала является медленная отрицательная волна. После воздействия магнитных полей эта волна имела тенденцию к увеличению и по длительности, и по амплитуде. Увеличение медленной отрицательной волны коррелирует с возникновением тормозных постсинаптических потенциалов в корковых нейронах, т.е. с преобладанием процесса торможения в ЦНС. Использование тестирующих световых и звуковых раздражителей и анализ реакции коры показал более выраженное тормозное корригирующее действие ПМП по сравнению с пусковым.

При сравнении электрических реакций мозга и отдельных нейронов на ПМП обнаружено, что в обоих случаях реакция отличается большим латентным периодом и длительным последействием. Изменения электрической активности мозга оказались более отчетливы, чем изменения импульсной активности нейронов. Эти факты позволили исследователям предположить, что в электрических реакциях мозга на ПМП принимают участие не только тела нейронов, но и другие образования мозговой ткани – дендриты, глия или кровеносные сосуды.

Эксперименты на животных давали возможность вживлять электроды в различные отделы мозга и исследовать межцентральные отношения. Гиппокамп и гипоталамус выделяются как наиболее чувствительные к магнитным полям образования головного мозга. При изучении электрической активности сенсомоторной, зрительной коры, гиппокампа, преоптической области гипоталамуса, ретикулярной формации среднего мозга, коры червя мозжечка после 30-минутного воздействия ПМП 0,3 Т во всех образованиях головного мозга появляются высокоамплитудные синхронизированные разряды (с частотой бета-1) по форме напоминающие веретена и уменьшение частот в дельта-диапазоне. Анализ электрокортикограмм выявил учащение коркового ритма и повышение его амплитуды у кроликов под влиянием 15-30 минутного действия ПеМП частотой 8 Гц, напряженностью 0,07; 0,7 и 7 Вт. Эти перестройки регистрировали еще тогда, когда не возникали заметные изменения функционального состояния других органов и систем

Действие ПеМП способно изменить характер зависимости метаболических процессов в коре больших полушарий и гипоталамусе от типологических особенностей поведения животных. Так, полученные исследователями данные характеризуются снижением величин корреляции метаболических показателей (продуктов перекисного окисления и суммарных тиоловых групп, активность сукцинат-дегидрогеназы, NADH-дегидрогеназ, моноаминооксидазы) с уровнем двигательной активности крыс в открытом поле. Оказалось, что у крыс со средней и высокой двигательной активностью изменения метаболических показателей наиболее выражены в коре больших полушарий, тогда как у животных с низкой двигательной активностью – гипоталамусе. Причем, правое полушарие характеризовалось более глубокими метаболическими перестройками.

Имеются сведения об изменении условнорефлекторной деятельности животных при действии искусственных магнитных полей.

При изучении действия ПеМП инфранизкой частоты (ИНЧ, частота 5 и 8 Гц, индукция 5100 нТ) обнаружено нарушение реализации двигательного пищевого условного рефлекса и ориентировочного рефлекса (уменьшение количества правильных ответов, увеличение времени двигательной реакции) у голубей, крыс и кроликов.

В экспериментальной практике ориентировочный рефлекс применяют в качестве теста на краткосрочную память. Известно, что в основе механизма краткосрочной памяти лежит реверберация импульсов по замкнутым нейронным цепям (Беритов И.С., 1969; Конорский Ю., 1970). Очевидно, при действии ПеМП происходит рассогласование порядка включения структур (коры больших полушарий головного мозга, гипоталамуса, хвостатого ядра, таламических ядер и др.), обеспечивающих реализацию данного поведенческого акта. В результате нарушаются механизмы обратной афферентации и, как следствие, животные не могут правильно оценить конечный результат совершаемого поведенческого акта. Во время действия поля при реализации ориентировочного рефлекса страдают в первую очередь обстановочная афферентация и аппараты памяти.

ЭМП низкой частоты вызывают изменения мембранного потенциала и обмен ионов кальция в нейронах и других клетках, увеличение импульсной активности нейронов, изменение моторной активности животных.
Изменения в организме не ограничиваются функциональными сдвигами и могут переходить в деструктивные процессы. Гистологические исследования внутренних органов животных были проведены при воздействии искусственных магнитных полей и в день развития природных геомагнитных возмущений. Так, воздействия ЭМП промышленной частоты напряженностью от 1 кВ/м до 15 кВ/м в течение от 0,5 до 2 часов в сутки на белых крыс-самцов показали незначительные сосудистые расстройства в виде полнокровия и умеренные дистрофические изменения в тканях головного мозга, сердца, почек, надпочечников, селезенки и семенников.

Длительное воздействие искусственных магнитных полей низкой частоты позволило выявить, что у крыс наиболее чувствительными являются сперматогенный эпителий половых желез, паренхима печени и нейроны ЦНС. В последнем случае изменения, носившие дистрофический характер были обнаружены в спинном мозге, мозжечке, гипоталамусе и коре больших полушарий. Чаще обнаруживали набухшие нейроны с растворением глыбок Ниссля по периферии клетки и уменьшением количества гранул рибонуклеидов в цитоплазме клеток.

Наиболее высокой чувствительностью к магнитному полю отличаются митохондрии, эндоплазматический ретикулум и другие органоиды нервной клетки. Гистологические исследования с помощью электронной микроскопии в синапсах ЦНС показали существенные изменения после воздействия ЭМП. В экспериментах на кроликах, кошках и крысах в пресинаптической терминали отмечали набухание митохондрий и появление крупных полиморфных вакуолей, что свидетельствует о нарушении водного обмена. Вакуоли больших размеров возникали и в постсинаптических областях: дендритах и шипиках. В аксо-дендритных синапсах число синаптических пузырьков часто уменьшалось. Иногда пропадали микротрубочки. Обнаруженные изменения позволяют предполагать о нарушениях в балансе медиаторов и снижение эффективности синаптической передачи. Совокупность изменений, обнаруживаемых при действии магнитных полей в нервной системе, часто соответствует картине гипоксической энцефалопатии. Характер изменений в структуре органов животных определяет интенсивность и длительность действия изучаемого фактора.

Функциональные изменения, обнаруживаемые в нервной системе при действии магнитных полей, коррелируют с морфологическими перестройками в ее клеточных элементах. Так, нарушение условно-рефлекторной деятельности сопровождается обратимыми изменениями аксо-дендритных связей в коре больших полушарий и выраженной реакцией глиальных элементов на действие ЭМП. Эффекты магнитных полей могут возникать практически в любом участке проводящего чувствительного пути, в пунктах центральной обработки информации и в эффекторном органе.

Известны исследования (Фролов В.А. с соавт., 1986, 1989) ультраструктуры интактного сердца кроликов-самцов породы шиншилла и внутрижелудочкового давления во время геомагнитного возмущения в его начальной и главной фазах. Установлено падение сократительной силы сердца, набухание, деструкция и деградация митохондрий кардиомиоцитов, усугубляющиеся по мере развития возмущения. В крови обнаружено увеличение свободных жирных кислот, которые подавляют энергообразующую функцию митохондрий и вызывают их набухание, а это снижает обеспечение миокарда энергией. Однако возможно и непосредственное повреждающее влияние магнитной бури на митохондриальные мембраны, поскольку известно, что магнитные поля нарушают трансмембранный транспорт воды и ионов.

В других исследованиях по изучению сократительной деятельности сердца и перекисного окисления липидов у кроликов в период геомагнитных бурь обнаружено постепенное снижение сократительной функции сердца за сутки до возмущения, приводящее к аритмиям и крупноволновой фибрилляции желудочков в день бури. Количество диеновых коньюгат в миокарде животных и оснований Шиффа в спокойные дни составляли 58,3 и 27 нмоль/кг, в день предшествовавший бури - 133 и 45 нмоль/кг и в день бури - 94,3 и 33 нмоль/кг соответственно.

В день развития магнитной бури отмечено уплотнение лизосомальных мембран клеток печени кроликов, что свидетельствует об уменьшении их участия в процессах внутриклеточной регенерации в печени и в организме в целом. Стабилизация лизосомальных мембран препятствует действию лизосомальных гидролаз, одними из функций которых являются инициация выхода митохондриальной ДНК и репродукция митохондрий. В фазе окончания бури наблюдалось увеличение числа первичных и вторичных лизосом, происходила лабилизация лизосомальных мембран.

К вопросу об экстраполяции результатов опытов над животными на человека нужно подходить крайне осторожно. Известно, что для каждого организма существует набор частот, присущих колебаниям параметров внешней среды, на которые он реагирует наиболее остро. Проведенные О.В. Хабаровой (2000) вычисление и анализ резонансных частот для органов и систем обнаруживает их хорошее совпадение с экспериментально выявленными частотами наибольшего отклика организма на внешнее воздействие. Например, биоэффективность для человека частот 0,05 - 0,06, 0,1 - 0,3, 80 и 300 Гц объясняется резонансом кровеносной системы, а частот 0,02 - 0,2, 1 - 1,6, 20 Гц – резонансом сердца. Наборы биологически активных частот не совпадают у различных животных. Например, резонансные частоты сердца для человека дают 20 Гц, для лошади – 10 Гц, а для кролика и крыс – 45 Гц.

Таким образом, представленные экспериментальные данные на животных показали однонаправленность морфофункциональных изменений как при возмущениях ГМП Земли, так и при действии искусственных магнитных полей различной интенсивности.

Дата добавления: 2015-06-26