Экология мегаполисов в свете матрицирования свойств окружающей среды биологическими объектами

Чрезвычайно важные выводы были сделаны, что весь материальный мир земной атмосферы существует во влажной ионизированной среде в гравитационном, электрическом и магнитном полях. Условия внешней среды в разных ситуациях оказывают различное действие на возникновение и развитие всех без исключения явлений природы, законы, изменения которых существенно зависят как от свойств исследуемого объекта, так и от условий окружающей его среды. Факт существования электрических токов - биотоков в биосфере, токов проводимости в атмосфере и земных токов в геосфере - является свидетельством исключительно важной роли электрических сил в развитии процессов органического и неорганического мира нашей планеты «Действие электромагнитного поля на живой организм», В.Л. Чибрикин, А.М. Коган, А.И. Аппенянский, Л.А. Пирузян, Институт химической физики АН СССР, Физико-математические и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха. Материалы Всесоюзного научно-технического симпозиума, Москва, 1975 год.^, Биоэлектретный эффект, Кулин Е.Т., Москва, 1969.

Впервые достаточно обосновано было продемонстрировано строение атмосферы Земли и причина изменения его свойств при переходе от нижних к более высоким слоям. Это обусловлено двумя основными факторами: уменьшением с высотой плотности воздуха и размещением основного источника энергии - Солнца -- вне земной атмосферы. И не случайно, что свойства как нижней, так и верхней атмосферы описываются общими параметрами: градиентом давления, проводимостью, электрическим, магнитным, гравитационным полями и полем турбулентности.

При уменьшении с высотой плотности атмосферы уменьшается масса частиц и число их столкновений, а, следовательно, возрастает роль электрических и магнитных полей. Эти изменения происходят постепенно, поэтому атмосферу Земли следует рассматривать как единую непрерывную среду, лишь условно разделенную на отдельные области. Нижний слой атмосферы - тропосфера - простирается от поверхности Земли до 6 - 10 км над полюсами, до 10 - 12 км над умеренными широтами и до 16 - 18 км над экватором. В тропосфере сосредоточено 0,8 всей массы атмосферы и почти весь содержащийся в ней водяной пар. Выше тропосферы до высот 50-60 км расположена стратосфера, которая отделена от тропосферы тонким переходным слоем, носящим название тропопаузы. На высотах от 60 до 1000-2000 км расположены проводящие слои ионосферы. Самый верхний слой атмосферы Земли -- экзосфера на расстоянии, равном 10-20 радиусам Земли (R_з=6400 км) переходит в межпланетное пространство. Там влияние межпланетного газа или солнечного ветра является преобладающим по сравнению с действием геомагнитного поля и атмосферного газа (в этой области атмосферный газ крайне разрежен и молекулы, двигаясь с огромными скоростями, почти не сталкиваются друг с другом).

Одним из наиболее существенных свойств земной атмосферы является ее проводимость, которая определяется наличием в атмосферном воздухе подвижных заряженных частиц - протонов и электронов, непрерывно образующихся под действием космических лучей и ультрафиолетового излучения Солнца. В более плотных слоях атмосферы подвижные заряженные частицы мгновенно присоединяются к атомам и молекулам атмосферного воздуха, поэтому в тропосфере основную роль играют газовые ионы (аэроионы) -- комплексы молекул, несущие, как принято считать, один элементарный заряд e=± 4,8·IO^-10 эсе В системе СИ: 1 кулон = 3·109 эсе (электростатических единиц) в системе СГСЭ. (там же).

Аэроионы были классифицированы на пять основных групп: легкие ионы с подвижностью u?1.0см²/с.в, средние -- в интервале подвижностей I,O>u>О,OI см²/с.в, тяжелые -- в интервале подвижностей О,OI>u>О,OOI, ионы Ланжевена (0,00I>u>0,0002см²/с.в) и ультратяжелые ионы (u<0,0002 см²/с.в), с указанием размеров ионов всех групп подвижностей - в интервале радиусов от O,OOI до 0,1 мкм.

Были показаны причины подвижности атмосферных ионов, которая зависит от плотности, газового состава, давления и температуры воздуха, а также от степени его загрязнения - чем более прозрачен атмосферный воздух, тем больше средняя подвижность содержащихся в нем ионов. При заданной температуре подвижность ионов изменяется обратно пропорционально давлению газа, так что при переходе от нижних к верхним, более разряженным слоям, подвижность ионов увеличивается.

Ионы, содержащиеся в нижних слоях атмосферного воздуха (обычно в ничтожном количестве, менее 10^-12 % от общего числа нейтральных молекул), обладают всеми свойствами газовых молекул, в частности, подчиняются законам диффузии. Значения коэффициентов диффузии D различны для положительных и отрицательных легких ионов и составляют в воздухе D=0,028 и D_-=0,043 соответственно.

Электрические силы, проявляющиеся в любой метеорологической ситуации, не могут не оказывать влияния на возникновение и развитие органического и неорганического мира нашей планеты и могут оказаться решающими не только в проблемах прогноза, но и в управлении природными процессами. Для решения этих фундаментальных задач необходимо совершенствовать наши знания, экспериментальную и вычислительную технику с широким и эффективным использованием ЭВМ (Задача, поставленная в 1974 году - авт.).

Резкие изменения электрических и магнитных факторов внешней среды могут оказывать влияние на интенсивность молекулярных процессов живого организма, нарушая устойчивость термодинамических режимов жизнедеятельности биологических объектов. Экспериментальные исследования влияния естественных и слабых искусственных магнитных полей на биологические системы показали, что гелиобиологические связи осуществляются через изменение напряженности электромагнитного поля, в частности, в диапазоне геомагнитных пульсаций инфранизкочастотного диапазона.

Электрическое поле вблизи земной поверхности подвержено воздействию большого числа факторов. Изменение метеорологических условий и аэрозольного состава атмосферы, как результата человеческой деятельности, приводит к образованию объемных зарядов, которые наряду с источниками ионосферного и магнитосферного происхождения, формируют электрическое поле атмосферы и его пространственные и временные изменения Физико-математические и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха. Материалы Всесоюзного научно-технического симпозиума, Н.В. Красногорская, В.П. Ремизов, Институт физики Земли АН СССР, Москва, 1975 год., Т.1, стр. 49 - 55.

Измерения электрического поля в нижних слоях атмосферы показали, что градиент потенциала электрического поля земной атмосферы в зависимости от причин глобального масштаба, метеорологических условий и аэрозольных загрязнений изменяется в широком временном диапазоне: от полусуточных периодов в ясную погоду до мгновенных изменений в период грозовых разрядов.

Исследование электрических пульсаций атмосферы низкочастотного диапазона проведено с целью выделения тех изменений электрического поля вблизи поверхности Земли, которые могут быть обусловлены физическими процессами в околоземном пространстве как влияние космических факторов на изменение градиента потенциала электрического поля вблизи Земли.

Экспериментально установлено наличие корреляционной связи результатов синхронной регистрации вблизи поверхности Земли в одинаковом диапазоне частот пульсаций электрических и магнитных полей. Если считать причиной геомагнитных пульсаций неустойчивость окружающей Землю космической плазмы, то установление корреляционной связи даст основание для заключения о наличии у поверхности Земли "космического агента" электрической природы. Этот вывод имеет принципиальное значение с точки зрения изучения свойств магнитосферы по наземным данным, для прогноза электромагнитной обстановки вблизи поверхности Земли и в космическом пространстве, а такие для решения ряда практических задач геофизического и медико-биологического плана.

Уже первые результаты этих работ привели к инициативе проведения Всесоюзного научно-технического симпозиума по физико-математическим и биологическим проблемам действия электромагнитных полей и ионизации воздуха Физико-математические и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха. Ответственный редактор, доктор физ. - мат. наук Н.В. Красногорская, Материалы Всесоюзного научно-технического симпозиума, Москва, 1975 год.. Работа проведена комитетом ВСНТС по прикладным методам математики и вычислительной технике. С целью совершенствования методов обработки и анализа комплексной геофизической и медико-биологической информации по плану работ одной из комиссий этого Комитета. Предполагалось проведение Всесоюзного научно-технического симпозиума по математическому обеспечению комплексной проблемы влияния внешней среды на биологические системы.

Однако более близкое ознакомление с состоянием исследований в этой области привело нас к заключению, что проблема биологического действия факторов внешней среды четко не сформулирована, исследования в этом направлении ведутся разрозненно в учреждениях различных ведомств без должной координации и согласования. Используемые методы получения и анализа экспериментальных данных не унифицированы, что само по себе может являться одной из причин, приводящих к расхождению результатов наблюдений. Ярким примером сложившегося ненормального положения служат проблемы электромагнитобиологии -- биологического действия электромагнитных полей и ионизации воздуха, которые являются предметом обсуждения на Всесоюзном симпозиуме в ноябре месяце сего года.

Успех работы Симпозиума (объединяющего усилия специалистов различного профиля как в области биологии и медицины, так и в области физики, геофизики, химия, прикладной математики, кибернетики, вычислительной техники и приборостроения) в известной степени определяется тем, насколько его участники подготовлены к восприятию смежных наук, составляющих проблему в целом. Для достижения этих целей и преодоления "языкового барьера", неизбежного на первом этапе работы, предпринято настоящее издание всесоюзного научно-технического симпозиума по физико-математическим и биологическим проблемам действия электромагнитных полей и ионизация воздуха.

В связи с необходимостью введения общепринятой терминологии, определяющей электрические и магнитные свойства внешней среды, следует остановиться на этом вопросе более подробно. Ученые допускали, что наука развивается весьма неравномерно и иногда стихийно, беспланово. После того как эмпирические связи между двумя явлениями получают физическое объяснение, судьба дальнейшего исследования зависит от экспериментально-теоретического изучения всех звеньев процесса. Эти звенья часто оказываются фундаментальными науками, необходимыми для решения не только научных, но и прикладных задач (хотя сами эти науки нередко еще недостаточно развиты). Именно такой наукой является, с нашей точки зрения, атмосферный электромагнетизм, когда воздействие солнечной активности на физиологическую систему организма рассматривается в основном через вариации магнитного поля Земли «О развитии наблюдений электродинамических процессов в атмосфере» Физико-математические и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха. С.Г. Телетов, Институт Атомной энергии АН СССР, Т..2, стр. 40 -- 41 Материалы Всесоюзного научно-технического симпозиума, Москва, 1975 год. .

Было найдено наличие взаимосвязи электрических токов и гидромагнитных волн магнитосферы с распространением электрического потенциала в ионосфере существует в виде электрических токов и соответствующих горизонтальных электрических полей О магнитосферно-ионосферном вкладе в атмосферное электрическое поле. Л.Л. Ваньян, Институт океанологии АН СССР, Физико-математические и биологические проблемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха. Материалы Всесоюзного научно-технического симпозиума, Москва, 1975 год, Т.1, стр. 48 - 49..

Более тонкие и детальные механизмы влияния магнитных и электрических полей было показано в описанном подходе к прогнозированию техногенных изменений гидролитосферы, который обладает достаточной общностью для применения его при решении проблемы прогнозирования техногенных изменений природных систем в целом Электрическое поле акваторий и его биологическое значение. В сборнике: Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Красногорская Н.В., РАН, Москва, 1984 год, Сборник, том 2, стр. 133-145..

Были проведены многолетние исследования физиологии и эволюции сенсорных систем биосферы на различных уровнях организации живого вещества и его взаимодействия с электрическими и магнитными полями биосферы, неравновесным и уязвимым компонентом которой являются водные экосистемы.

Изучены механизмы взаимодействия электрического поля организмов с электрическими полями водной экосистемы, которые представляет одну из актуальных задач не только экологии, но и биофизики, поскольку речь идет о раскрытии роли электрических и магнитных полей в жизнедеятельности гидробионтов и о разработке путей управления биоресурсами водоемов.

Невозможно удержать от выражения восхищения перед теми, кто описал функционирование живого организма теорией действия электромагнитного поля на живой организм.

Организм представлен как система, внутри которой допустимо протекание химических процессов произвольной степени сложности. Входные параметры системы: питание, дыхание и многочисленные внешние факторы, в частности, электрические и магнитные поля земного шара. Выходным параметром выбран синтез специфического вещества, необходимого для жизнедеятельности организма ^9, Магнитные поля в биомедицинской технике. Достижения за последние годы. (Alta Med), V.23 №6, р.172-176, ПЕР МФ 77/089286, Medizinal-Marat, 1975.^, Емкостной эффект в процессе магнитного стимулирования нервной ткани, v. MAG-14, p. 952-980, ПЕР МФ 80/080891, IEEE Transactions, 1978..

В результате показано:

1) Так называемые "биоритмы" - это необходимые условия существования живых систем.

2) Простейшая форма организации биоритмов есть слежение за периодическими вариациями напряженности собственных полей Земли. Указан критерий изотропности и анизотропности химической реакции заданному полю.

3) В линейном приближении одиночная химическая реакция произвольной степени сложности не имеет собственной частоты и, следовательно, не может войти в резонанс с внешним полем.

4) Резонанс возможен только в системе минимум двух химических реакций, связанных через собственные поля. Амплитуда вынужденных колебаний в такой системе максимальна, когда период собственных колебаний системы меньше, чем период задающего внешнего поля.

5) Найдены условия перехода системы связанных химических реакций в режим автоколебаний. В этом случае система дает "биения" с внешним электромагнитным полем.

6) Методом электронного парамагнитного резонанса обнаружены и экспериментально исследованы биоритмы концентрации свободно-радикальных состояний и парамагнитных комплексов металлов переменной валентности (геминового и негеминового железа, молибдена, марганца и др.) в органах белых беспородных мышей в норме. Амплитуда колебаний концентрации всех основных парамагнитных центров в течение суток статистически достоверна и воспроизводима, их период равен 23,5 часа, что меньше периода суточной вариации геомагнитного поля (24 часа), период наблюдаемых «биений» равен 18 - 20 суткам и близок к теоретическому (22 суток).

Из всего вышесказанного следует, что состояние биообъектов, существующих в пределах влияния Земли, в значительной степени зависит от силовых составляющих, электромагнитных полей и других физических характеристик, определяющих геомагнитную обстановку в конкретном месте, где данные биообъекты росли и развивались. Все это определяет необходимость проведения тщательного мониторинга за состоянием магнитосферы с целью осуществления прогнозирования в интересах продовольственной безопасности.

Естественные электрические и магнитные поля, также как и другие геофизические характеристики, непрерывно изменяются в пространстве и во времени. Эффективность их биологического действия зависит от характера этих изменений и от свойств исследуемого объекта. Изучение влияния внешней среды на биологические системы ведется, как известно, не только в естественных условиях, но и в экспериментах по моделированию этого влияния в лабораторных условиях. Там, строго говоря, также не выполняются условия относительного постоянства объекта и среды, т.к. в принципе любой живой объект, часто неконтролируемым образом, изменяет, и свое положение относительно векторов действующих внешних полей. Следовательно в решении проблемы электромагнитобиологии, не всегда оправдано утверждение о действии постоянных магнитных или электрических полей. Действие полей переменных объединяется понятием "электромагнитные поля" заданных частотных диапазонов. Медленно меняющиеся электрические и магнитные поля, в отличие от быстропеременных, объединяются понятиями «электрическое поле" и "магнитное поле".

Следует также отметить, что многие авторы произвольно пользуются понятием "атмосферное электричество", вкладывая в него, в зависимости от контекста, различное содержание. Между тем, это понятие включает в себя сложный комплекс геофизических явлений, которые условно можно разделить на две категории: электрические поля, которые характеризуются их пространственными и временными изменениями (вариациями), и электрические свойства воздуха, определяющиеся временными изменениями объемных зарядов.

Вариации электрических полей в широком временном диапазоне -- от нескольких часов (обусловленные, например, развивающимися облаками) до мгновенных значений (например, от атмосфериков) -- могут носить как регулярный (ритмический).

Электрические свойства воздуха определяются содержанием в нем заряженных частиц -- ионов всех групп подвижностей, ядер конденсации, частиц жидких и твердых аэрозолей естественного и искусственного происхождения. Средний заряд всей совокупности положительных и отрицательных частиц в единице объема определяет «плотность объемного заряда» воздуха. Под "ионизацией воздуха" обычно принимают распределение концентраций положительных и отрицательных легких ионов.

В соответствии с указанными определениями и с изложенными нами ранее требованиями к представлению докладов осуществлялось их редактирование, что нередко приводило к изменению не только текста, но и названий докладов.

В настоящий сборник включено большинство докладов как обзорного, так и оригинального характера, которые систематизированы по следующим основным разделам:

1. Электрические в магнитные характеристики природной среды;

2. Медико-биологические аспекты действия гелиогеофизических факторов (клинические и экспериментальные исследования);

3. Существующие механизмы биологического действия электромагнитных полей и ионизации воздуха;

4. Математические методы и технические средства для изучения влияния внешней среды на биологические системы.

Учитывая, что в настоящее время магнитные поля ионизация воздуха без должного теоретического обоснования широко используются как в народном хозяйстве, так и в медицинской практике и в научных экспериментах, основное внимание в работе Симпозиума предполагается уделить обсуждению возможных механизмов биологического действия.

В этих исследованиях впервые были аргументированы предположения о том, что электромагнитное поле Земли и околоземного пространства на протяжении эволюции планеты способствовало формированию биосферы и ее направленному изменению. Именно поэтому мы рассматриваем гидросферу и геомагнетизм как взаимосвязанные элементы биосферы -- единую среду обитания для гидробионтов, а гидробионтов как индикаторов этого единства.

Для исследований была применена методика электрополеметрии водоемов, которая имеет целый ряд преимуществ перед активными традиционными геофизическими методами: безопасность в экологическом отношении, оперативность, возможность беспрепятственного исследования любых площадей и глубин акваторий. Применялись контактные способы исследования полей, отличающиеся повышенной чувствительностью и точностью измерений, для чего использовались новые электродные системы с высокими метрологическими характеристиками. Для полевых работ были разработаны способы зондирования среды и специализированные зондирующие устройства и установки, позволяющие измерять электрические поля, генерируемые различными источниками. В частности, применялись двух электродные зонды (биполярное отведение разности потенциалов от источника) и многоэлектродные электрополемеры, позволяющие измерять вихревую часть электрического поля, обусловленного гидродинамическими процессами в воде (вихри, волны, течения и др.).

Электрополеметрический метод исследования водных экосистем основан на электрической активности планктонных организмов, обладающих зарядом. При движении (оседании, всплытии), организмов в естественной полидисперсной системе возникают потенциалы и токи, которые могут быть измерены в соответствии с теорией электрокинетических явлений. Перспектива использования электрополеметрических методов в ихтиологии и гидробиологии расценивается как экспресс-метод обнаружения трофогенных слоев в глубинах водоемов, слежения за их перемещением в пространстве и времени, выявления их связей с внешними геофизическими и антропогенными электромагнитными воздействиями.

Эффективность методов электрополеметрии водной среды была значительно повышена одновременным применением кондуктометрии и магнитометрии.

На приведенной таблице видно, насколько необходимо детальное изучение ритмов электрического поля в гидросфере, локальных характеристик естественной и антропогенной природы. Эти поля несут незаменимую информацию о естественном и экологически нарушенном состоянии водного объекта в целом и его отдельных частей.

Следовательно, электродинамические процессы в озерах вносят существенный вклад в общие электромагнитные процессы на планете Земля, и озера можно использовать как модельные природные системы, удобные для сбора фундаментальных сведений, характеризующих гидросферу в целом.

На основе результатов озерных измерений возможна разработка методических задач с перспективой использования их для исследований морской среды. Например, целесообразно проведение электрополеметрического картирования -- выявление на акваториях аномальных участков, или функциональных своеобразных экологических зон, источниками которых являются гидродинамические, геолого-геохимические или биологические неоднородности среды обитания.

Аналогичные измерения электрического и магнитного сигналов производят на современном оборудовании, на «сухой» земной поверхности в промышленном растениеводстве Тактико-техническое задание на научно-исследовательскую работу «Интенсификация процессов созревания и повышение качественных показателей льна с использованием сигнала специальной формы (ССФ)» к полевым работам, НИИ Министерства Легкой Промышленности РФ, 2001 год..

Большую научную и практическую значимость имеют данные о восприятии рыбами электрических и магнитных полей низкой напряженности. Скаты, например, показали необычайно высокую (0,01 мкВ/см) электрочувствительность, а также способность к восприятию магнитного поля Земли и его вариаций. Градиент потенциала в морской воде 0,01 -- 1 мкВ/см позволяет акулам и скатам воспринимать электрическое поле как биологического (поля пищевых объектов, хищников, особей своего вида), так и физического происхождения (поля течений, волновые и вихревые пульсации, магнитные бури, циклоны).

Это играет огромную роль в ориентации и коммуникационной реакции рыб при постоянной изменчивости внешних факторов. Точная оценка порога восприятия поля невозможна; «пороговая зона» оценена в 0,01 -- 10 мкВ/см.

В этот диапазон входит значение напряженности электрического фона, измеренное нами в Ладожском озере, ему соответствуют также слабые поля от (510^-3 до 110-² мВ/см), которые в бухте Титовское озеро Баренцева моря вызывали энергичные передвижения сельди, ориентированные по направлению силовых линий искусственного ЭП.

Таким образом, не исключена эволюционная роль слабых полей в жизни гидробионтов и выработке рефлекторных поведенческих реакций в ответ на изменения фона.

Электрорецепторный аппарат рыб дает им многообразную информацию о внешней среде, которая по своей значимости не уступает информации от других органов чувств. Пассивная электроориентация опирается на обнаружение рыбой слабых электрических полей биологического и геофизического происхождения. Поэтому чрезвычайно важно знание, как слабых электрических полей среды обитания, так и полей, генерируемых гидробионтами. Благодаря высокой чувствительности электрорецепторов открывается перспектива управления поведением электрочувствительных рыб слабыми электрическими полями.

Изучение воздействия электромагнитного поля на планктонные сообщества, выяснение связи поведенческих реакций и биоритмов беспозвоночных организмов с геомагнетизмом представляет собой самостоятельную задачу.

Исследования водоемов нетрадиционными методами путем определения электрических и магнитных характеристик среды позволили оценить экологическое состояние водоемов как с точки зрения изменчивости электромагнитных абиотических факторов, так и с точки зрения их влияния на водные экосистемы. Так, например, существенным результатом вскрытия последствий антропогенного воздействия на водоемы является обнаружение локальных электрических полей и высокой концентрации микрозоопланктона в зонах Ладожского озера, загрязненных отходами целлюлозно-бумажной промышленности. В пограничной зоне между гетерогенными водными массами с искусственными примесями и чистой озерной водой концентрация микрозоопланктона - индикатора в 4 раза превышает фоновые значения, что является показателем губительного эвтрофирования. Коэффициент корреляции между градиентом потенциала электрического поля и концентрацией животных на поверхности воды превышает 80 % с вероятностью 0,99.

В модельных экспериментах было показано, что слабые электрические поля промышленной частоты изменяют двигательную активность рыб в аквариальных условиях. Энергетическое воздействие ЭП идентично воздействию высокой температуры воды и заключается в увеличении амплитуды колебаний биопотенциалов и уменьшении частоты генерируемых рыбой ИНЧ-излучений; кроме того, ЭП стимулируют большую организованность группового поведения гидробионтов, чем в контроле.

«… необходимость практического решения глобальной проблемы охраны почв и биосферы диктуют необходимость возрождения научных принципов земледелия». Влияние магнитного поля на урожайность сельскохозяйственных культур. В сборнике: Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Красногорская Н.В., РАН, Москва, 1984 год, Сборник, том 2, стр. 145.

Среди физических факторов внимание исследователей привлекают ионизирующее и лазерное излучения, импульсный свет, электрические поля, коронный разряд, и магнитные поля (МП).

Для практического использования особое значение имеет технология применения физико-химических методов предпосевной подготовки семян или клубней растений. Магнитная обработка не сопряжена с трудоемкими, дорогостоящими и нередко - вредными для обслуживающего персонала операциями, как, например, при химической, радиоактивной или электрической обработках, и является технологичным и легко автоматизируемым процессом.

Канадская фирма «Гарольд Форстер индастриз лимитед» сконструировала и выпустила промышленные образцы стационарной установки УМОС и переносного устройства «Биомаг». Напряженность магнитного поля в различных устройствах меняется от 0,006 до 0,04 Тл. О масштабах использования семян, прошедших предпосевную обработку МП, можно судить по таким данным: в 1975 г. только в одном штате Альберта (Канада) на стационарной установке УМОС обработано 20000 т семян. После многолетних полевых испытаний было показано, что обработанное магнитным полем зерно ячменя, пшеницы, кукурузы, сои дает урожай на 5 -- 15 % выше, чем не обработанное. Наблюдалось улучшение прорастания и дальнейшего роста томатов, перца, огурцов, сладкой кукурузы, как при обычных, так и при более низких температурах.

От обработанных в течение 10 сут. постоянным МП с напряженностью 0,115 Тл вырезанных глазков клубней картофеля в полевых испытаниях было получено в среднем 5,9 клубня на куст при 4,3 в контроле. Средний урожай товарных клубней составил соответственно 28,92 и 20,77т с га, т. е. на 39 % выше, чем в контроле. В опытах по обработке яровизированного картофеля МП напряженностью 0,004 Тл при оптимальной продолжительности 5-- 14 ч отмечено увеличение урожайности на 30 -- 40 %, а также увеличение количества хлоропластов на клетку и содержания хлорофилла.

Лабораторные эксперименты, проведенные в Объединенном институте ядерных исследований, показали, что при выбранном режиме воздействия магнитным полем наблюдается повышение всхожести семян некоторых растений и увеличение числа проростков у клубней картофеля. В основу подбора режима была положена гипотеза о том, что биологические эффекты МП обусловлены не абсолютным значением его напряженности, а изменением магнитного потока либо по пространственным координатам, либо во времени. Клубни картофеля перемещали с разной скоростью и на разных расстояниях от кассет, в которых были размещены постоянные магниты, формирующие неоднородное по пространственным координатам магнитное поле. Контрольные и опытные клубни помещали в ящики и спустя три недели подсчитывали число проростков. Таким способом был подобран режим воздействия магнитным полем, под действием которого число проростков по сравнению с контролем увеличивалось примерно на 15 %.

Продолжая исследования по влиянию МП на семена сельскохозяйственных культур, в 1988 г. в совхозе «Талдом» Московской области мы провели обработку МП семян ячменя. При подборе режима основывались на результатах обработки МП клубней картофеля.

2. Анализ данных об урожайности ячменя

Влияние предпосевной обработки неоднородным МП семян ячменя Московский-3 на урожайность (ц/га) свидетельствует о том, что предпосевная обработка семян ячменя МП привела к статистически достоверной прибавке урожая на 18 % при средней урожайности в контроле (15,9±0,8) ц/га. Повышенный урожай обеспечивался лучшим развитием растений: увеличивалась кустистость, отмечена тенденция к возрастанию массы семян (табл. 14). Полученные результаты подтвердили, что предпосевная обработка семян ячменя МП оказывает стимулирующее влияние на рост и развитие растений, результатом чего явилось повышение урожайности.

В настоящее время совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом масличных культур им. В.С. Пустовойта (г. Краснодар) и Научно-исследовательским институтом селекции и генетики АН Азербайджана (г. Баку) проводятся исследования по обработке МП семян подсолнечника и хлопчатника. Предварительные данные (1986, 1988 гг.) показали ту же тенденцию в развитии растений и их урожайности.

Таким образом, предпосевная обработка МП клубней картофеля и семян сельскохозяйственных культур приводит к повышению урожайности, что является, по-видимому, результатом лучшего «старта» и развития растений. Мы полагаем, что основным параметром, определяющим биологическое действие МП, является изменение во времени магнитного потока за счет перемещения посевного материала в неоднородном по пространственным координатам МП. Поэтому эффект связан в основном с электрическими напряжениями и соответствующими токами, наводимыми МП в разных биологических структурах клеток. Не исключено, что при воздействии МП изменяется проницаемость клеточных мембран, результатом чего является изменение регулируемой ими активности ферментов.

Многими исследователями, изучавшими воздействие преимущественно постоянных МП (однородных и неоднородных) на семена и проростки разных растений, также отмечалось ускорение прорастания семян, увеличение скорости роста растений, увеличение биомассы и урожая. Показано влияние МП на основные стороны метаболизма: фотосинтез, интенсивность дыхания (что связывают с функционированием электронно-транспортной цепи и работой окислительных ферментов), увеличение активности ферментов (липазы, каталазы, пироксидазы, амилазы). Отмечено повышение содержания воды в проростках в связи с изменением проницаемости клеточных мембран, увеличение количества сахаров в прорастающих семенах, усиление минерального питания.

Кроме магнитных полей, в медицинской и биологической практике широкое применение нашли способы взаимодействия биологической материи с ультра фиолетовым излучением Ультрафиолетовое облучение крови в медицине, Сборник, Владивосток, 1987., Ультрафиолетовое облучение крови в клинической практике, Москва, 1985., Ультрафиолетовые и инфракрасные спектры лекарственных веществ, Арзамасцев А.П., Методические рекомендации, Москва, 1975., Некоторые закономерности излучательного энергообмена в метаболизме дрожжевой культуры, Кулин Е.Т., Минск, 1960.

Анализ имеющихся данных позволяет рассматривать МП как универсальный физический фактор стимуляции роста и развития растений. Предложенный метод предпосевной обработки МП семенного материала в определенном режиме пригоден для широкого применения в сельскохозяйственной практике. Описанные магнитные устройства дешевы и просты в эксплуатации, не нарушают производственного процесса, не требуют специально обученного персонала и дополнительных энергетических затрат, являются экологически чистыми.

В заключение следует отметить, что эффективность использования данного приема возможна только при соблюдении агротехнических мероприятий в соответствии с установленной технологией возделывания сельскохозяйственных культур.

Одним из примеров применения электромагнитных полей можно говорить о возможностях зарядовых технологий в сельском хозяйстве.

Восстановление хлебопекарных свойств дефектного зерна многие ученые рекомендуют осуществлять путем интенсивной термообработки зерновой массы для инактивации амилолитических и протеолитических ферментов. При этом не гарантируется полное сохранение качества зерна Новации процессов комплексной термодинамической обработки зерна. С.П. Пунков, Известия ВУЗов. Пищевая технология. № 2-3, 1999, 664.7.001.5, Московский государственный университет пищевых производств.

В плазменном способе физически и химически активная среда (электроны, ультрафиолет, озон, атомарный и возбужденный кислород, гидроксильные группы, отрицательные и положительные ионы) окружают объекты и воздействуют через их поверхность.

Объем вредителей и зерновок пронизывается только переменным электромагнитным полем СВЧ-диапазона, благодаря чему получается плазменная среда, через которую просыпается зерновая масса.

Такое комплексное воздействие в течение 0,1 с позволяет не только немедленно уничтожать насекомых, но и обеззараживать зерно, которое сохраняет свои потребительские характеристики. Таким образом, плазменный способ расширяет по сравнению с радиационным технологические возможности использования электроэнергии.

Ранее получить объемную плазму удавалось технически при низком давлении (1-10 мм рт. ст.). Необходимое время стерилизации составляло, поэтому несколько минут, т. е. условия были неприемлемы для обработки потока зерна. Лишь реализация объемного разряда при атмосферном давлении, осуществленная с помощью строго управляемых мощных импульсов СВЧ-энергии и специальной конструкции рабочей камеры -- плазмотрона, позволила авторам проекта разработать технологию обеззараживания в свободно падающем потоке зерна.

В современное время также проводились работы связанные с электромагнитным излучением, но уже целевого назначения. Поводом к этому были уже известные факты спиновых свойств в микромире, которые характеризовали различие тождественных по массе и заряду элементов и соединений. Кроме того, в макромире так же существуют примеры свойств полевого возбуждения окружающей среды, порождаемые вращательно-поступательным смещением планет, которые получили вследствие этого - эффект торсионного поля.

Влияние этих полей, обладающих удивительным свойством адресного воздействия, исследовалось ещё Робертом Вудом и в квантовой физике и в аэродинамике, что позволило создать целый класс устройств бытового и военного назначения.

Учитывая вполне понятные сложности, возникшие с объяснением многих процессов жизнедеятельности, до сих пор остававшиеся для науки тайной исследователями было предложено сделать следующее предположение:

Во-первых, внутриклеточная и межклеточная жидкость, представляющая собой сложный раствор органических и неорганических веществ, должна проявлять себя не только как зарядовая, но и как спиновая система. При этом допускалась возможность изменения этой зарядовой системы при изменении ее спинового состояния. В этом случае можно было ожидать, что в результате спинового воздействия торсионным излучением, изменение спинового состояния метаболита может изменить его электрохимические параметры, например, рН.

Во-вторых, высказывалось предположение о возможной чувствительности клеточных мембран к воздействию торсионных излучений. Это предположение исходило из того, что вследствие структурной упорядоченности молекул мембран, должна наблюдаться их спиновая упорядоченность, т.е. мембраны клеток будут вести себя как спиновые системы. Изменение состояния мембран клеток могло приводить к изменению транспорта ионов и белков через мембраны, что должно было изменить электрофизические параметры проводимости тканей. В последствии оба предположения оправдались. В частности, изменение поведения мембран клеток под действием торсионных излучений показано в работах В.В. Алабовского, Ю.Ф. Пepoвa и др. Исследование реакции растений на воздействие торсионных излучений, В.А. Соколова, Москва 1994, Межотраслевой научно-технический центр венчурных нетрадиционных технологий, 94-8335..

В результате проведенного анализа было признано целесообразным для оценки состояния растений, подвергающихся воздействию торсионных излучений, использовать достаточно общий метод -- метод регистрации проводимости тканей растений. Предложенный метод заключается в следующем. В растение вводятся два игольчатых электрода, на которые подается гармонический сигнал. На фиксированных частотах измеряется импеданс в электрической цепи между электродами. Затем вычисляется дисперсия импеданса. Для практической оценки состояния клеточных мембран клеток и самих клеток используется величина обратная дисперсии импеданса.

Указанная процедура была названа методом относительной дисперсии проводимости /ОДП/- Предполагалось, что процедура калибровки позволит идентифицировать воздействие "правого" и "левого" торсионного излучения на растения. При воздействии на растения правым и левым торсионным излучением не исключалась возможность разного знака воздействия торсионных излучений на разные части растения.

В экспериментах использовался регистрационный прибор "БИОСИМ", разработанный А.В. Милюковым. Этот прибор позволял измерять обратную величину дисперсии импеданса на 10-ти частотах в диапазоне 1+512 кГц /1; 2; 4; 8; 16; 32; 64; 128; 256; 512. Сигнал, подаваемый на электроды, составлял менее 1 в.

Используемые генераторы торсионных излучений /ГТИ/ устанавливались на расстоянии 5 м от испытуемого растения и ориентировались излучающей частью на это растение. Диаграмма направленности при выбранном расстоянии от генератора до растения обеспечивала воздействие торсионным излучением растения в целом, и корней и стеблей.

Первая фаза эксперимента ставила своей целью установить соответствующие доказательства наличия воздействия торсионных излучений на растения. Поэтому воздействие осуществлялось, когда растения находились в нормальных условиях для их роста.

На второй фазе экспериментов ставилась задача установить факт воздействия торсионных излучений на корневую систему растений. При наличии воздействия нужно было определить характер реакции корней растений на это воздействие.

На третьей фазе исследований необходимо было рассмотреть принципиальную возможность дальнего воздействия торсионного излучения на растения. Необходимым условием реализации дальнего торсионного воздействия является условие применения адресного режима воздействия. Адресный режим торсионных воздействий может быть, … реализован многими различными способами. Одним из примеров адресного режима воздействия является метод американского исследователя Абрамса, использованный им ещё до Второй Мировой войны. Абрамс ошибочно трактовал эффект адресного воздействия через специфические электромагнитные эффекты, т.к. других теорий в те годы не существовало. С современных позиций адресный режим можно достаточно точно охарактеризовать как торсионный аналог широкополосных систем радиосвязи с псевдошумовыми сигналами с аномально большой базой /WT>>1/, в которых большая база реализуется за счет чрезвычайно широкого спектра частот.

Четвертую фазу исследований составили эксперименты по изучению воздействия на растения информационным торсионным сигналом, а не простой торсионной несущей или даже статическим торсионным полем. Учитывая, что в то время не были разработаны пространственно-частотные модуляторы, для экспериментов использовался довольно примитивный прием.

Мелко измельченный лист хлопка помещался в область торсионного излучения генератора. Предполагалось, что при этом торсионное излучение, проходя через измельченный лист, будет хотя бы частично промодулировано собственным торсионным излучением измельченного листа.

… в низкочастотной части спектра для ряда кривых наблюдается относительный рост ОДП, а в высокочастотной части спектра достаточно интенсивное падение OДП. Более того, … часть спектров полностью или частично лежит в отрицательной области.

Ряд экспериментов. проводили сверх запланированной программы. В частности, были проведены исследования воздействия торсионных излучений на корни щавеля, который был выращен на космической станции. При действии правым торсионным излучением на корни этого растения был получен необычный результат.

В отличие от предыдущих результатов, когда воздействие правым торсионным полем на корневую часть растения приводило к увеличению ОДП /по абсолютному значению/ в отрицательной области его …, в данном случае все спектры ОДП корней щавеля оказались в положительной области значений ОДП.

Однако эта работа породила у исследователей массу вопросов:

1. Какие молекулярно-клеточные или другие механизмы, определяют изменение импеданса при воздействии торсионных излучений на растения?

2. Какие процессы определяют вид конкретных спектров ОДП /например, провалы на тех или иных частотах/ и их эволюцию во времени?

3. Как меняется последействие, если воздействие будет больше 10 мин.?

4. Какова динамика спектров ОДП на интервале до возврата к исходному состоянию /Т>>20 мин./?

5. Какова динамика ОДП /спектров ОДП/ не после воздействия, как это имело место в данном исследовании, а в процессе воздействия?

6. Как изменится реакция растений на торсионное воздействие, если использовать существенно меньшее или, существенно большее воздействие, чем то, которое использовалось?

7. Почему реакция растения при воздействии торсионных излучений оказывается ярко выраженной при изменении импеданса, и почти отсутствует или слабо выражена при измерениях по постоянному току?

Наряду с прямым воздействием на биологические организмы, были применены способы предварительной подготовки гидросреды, когда воздействие физического фактора торсионного поля применялось для изменения свойства воды. В основу работы лег прецедент применения микродоз в медицине - гомеопатия. Для наблюдения биологических эффектов торсионного поля по изменению интенсивности роста и развития растений была разработана специальная методика, апробированная на примере воздействия на эти процессы сверхслабых физико-химических факторов -- растворов высоких разведений. Такие растворы получают последовательным разведением какого-либо препарата в дистиллированной воде. Поскольку молекулы вещества, начиная с некоторой стадии разведения, с большой вероятностью в образцах отсутствуют, то получаемые растворы называют сверхразбавленными, или мнимыми, растворами Всхожесть семян томатов при действии торсионного излучения на среду их развития, Сельскохозяйственная биология, 2000, №1 Н.Ю. Лазарева, В.Н. Бинги..

Например, Шангин-Березовский с соавт. изучали действие ультра-малых доз биологически активных веществ -- нитрозодиметилмочевины и парааминобензойной кислоты, применяемых в виде водных растворов с расчетной концентрацией до 10^-32 г/мл. Такими мнимыми растворами обрабатывали самые различные биологические объекты: культуры клеток in vitro, инкубационное яйцо сельскохозяйственной птицы, яйцо дрозофилы, сперму свиней, семена и клубни разных растений. Полученные результаты с высокой вероятностью (Р> 0,95 и Р> 0,999) свидетельствовали о том, что мнимые растворы оказывают влияние на рост и развитие живых организмов.

Фактически процедура приготовления мнимых растворов из раствора нитрозодиметилмочевины или парааминобензойной кислоты - является способом получения биологически активной воды. Мы в более ранних наших исследованиях наблюдали действие мнимых растворов дибазола на скорость прорастания семян томатов. Наряду с этим в широкомасштабных опытах была показана возможность увеличить урожайность растений и продуктивность цыплят-бройлеров при использовании мнимых растворов ряда веществ для предпосевной обработки семян и предынкубационной обработки яйца птицы. Сверхразбавленные растворы большого количества разнообразных соединений эффективно действуют и на организм человека. Об этом свидетельствует более чем 200-летняя практика гомеопатии.

Методика. В работе использовали ГТП, разработанный Перебейносом на основе ряда зарубежных патентов. В качестве биологического теста служили прорастающие семена томатов (сорт Грунтовый Грибовский, элита).

Можно сделать вывод о том, что дистиллированная вода, обработанная посредством ГТП, отличается от контрольных вариантов своей биологической активностью, которая проявляется в изменении характера развития (всхожесть и длина первичного корешка) семян томатов после их замачивания в этих пробах воды. Воздействие ГТП вышеназванной конструкции и в описанном выше режиме приводит к снижению дисперсии ряда показателей развития семян. Статистический анализ показывает, что вероятность ошибки составляет 0,05 или меньше (P > 0,95).

Видимо, уже в начале ХХ века, ученые имели достаточно достоверные данные о роли электронов во взаимодействии неорганической и биологической материи. Таким образом, была предложена оригинальная технология интенсификации химических реакций между газообразными, жидкими и твердыми телами в дисперсной фазе.

Согласно чему предлагается частицам предварительно диспергированных обычными приемами реагирующих веществ сообщать противоположные заряды, например, созданием мощного электрического поля на пути их движения в реакционную камеру-смеситель.

Предлагаемый способ интенсификации химических реакций применим к следующим реакциям между двумя диспергированными (например, не смешивающимися) жидкостями, между диспергированной жидкостью и газом, между диспергированной жидкостью и пылью твердого тела, между газом и газом, между газом и пылью твердого тела «Способ интенсификации химических реакций», А.Л. Чижевский, 29 февраля 1940 года№ 56573..

Диаметр этих частиц стоит в прямом соотношении с величиной электрического потенциала (вольтажа) и может достигать почти диаметра молекулярных размеров. Образующееся под сосудами еле видимое облачко представляет собою ионизированный аэрогидрозоль. Под одним сосудом этот аэрогидрозоль будет заряжен положительным, под другим сосудом -- отрицательным электричеством. Оба разноименно заряженные аэрогидрозоля будут вступать между собой в электростатическое взаимодействие и одновременно возникнет и химическая реакция между аэрогидрозолями. Эта реакция будет тем полнее, интенсивнее и быстрее, чем тоньше дробление, т. е. чем больше поверхность реагирующих жидкостей, которая при электростатическом распылении увеличивается в сотни тысяч и миллионы раз.

Представляет интерес оригинальная работа, где приводится практический режим усвоения биологической материей избыточного количества электронов, которое не может быть «просто» введена, например, в гемоглобин или сыворотку крови.

«Приведены потенциальные энергии, полученные из решения уравнений вакуума, предложенных автором. Показана возможность использования этих потенциальных энергий для описания ядерных взаимодействий. Отмечается сильная зависимость найденных потенциалов от ориентации спина источника. Рассматривается проблема преодоления кулоновского барьера за счет ориентации спина взаимодействующих частиц Преодоление кулоновского барьера за счет торсионных эффектов. Г.И. Шипов, М., 1995, 14 с. Межотраслевой научно-технический центр венчурных нетрадиционных технологий.».

Современные модели единой теории поля объединяют всех подходы. Такая возможность появилась в теории физического вакуума, который рассматривается как основное (потенциальное) состояние всех видов материи. Следующие требования лежат в основе теории физического вакуума. Уравнения вакуума должны удовлетворять принципу всеобщей относительности, который гласит:

· все физические поля, входящие в уравнения вакуума, должны носить относительный характер.

· В основном состоянии Абсолютный вакуум имеет нулевые средние значения энергии, момента импульса и других физических характеристик

· Пространство событий теории вакуума имеет спинорную природу и наделено структурой геометрии абсолютного параллелизма (геометрии А₄)