Природный электромагнитный будильник

Помимо режима освещенности, живые системы используют дополнительный внешний синхронизатор?

9 апр в 15:32

383

Циркадные биологические ритмы — это циклические колебания интенсивности различных параметров в живых системах, с периодом около 24 часов. Такая околосуточная ритмичность свойственна большинству биологических процессов, поскольку позволяет эффективно использовать ресурсы. Циркадные ритмы задаются т.н. эндогенными водителями, которые корректируются внешними околосуточными стимулами.

Механизмы поддержания циркадных ритмов хорошо известны. В качестве основного синхронизатора этих биологических ритмов выступает суточный цикл свет-темнота. У человека информация о фотопериоде с сетчатки глаза поступает в супрахиазматическое ядро гипоталамуса, где находится основной эндогенный водитель ритма, который координирует все подчиненные циркадные осцилляторы в периферических тканях.

Возможно, помимо режима освещенности, живые системы используют дополнительный внешний синхронизатор?

В последние годы, предполагается, что помимо режима освещенности, живые системы используют дополнительный внешний синхронизатор.

На  основе корреляционных и экспериментальных исследований биологических эффектов геомагнитной активности сформировалась проблема влияния естественных магнитных полей на биологические циркадные ритмы.

Известно, о существовании геофизических процессов, имеющих околосуточную периодичность. Исследователи предполагают, что такие процессы используются живыми системами как вторичный внешний водитель для поддержания биологических циркадных ритмов. На роль магнитного водителя циркадных биологических ритмов различные исследователи предлагают два геофизических явления, которые имеют околосуточную периодичность и могут быть модифицированы геомагнитной активностью: первый – Шумановские резонансы, второй – суточная геомагнитная вариация.

В первом случае речь идет о стоячих электромагнитных волнах между поверхностью Земли и ионосферой. В 1954 Von W. O. Schumann and H. Koenig описали и предсказали образования стоячих ЭМП СНЧ (так называемый «Шумановский резонанс»), которые возникают в концентрической сферической полости, ограниченной поверхностью Земли и нижней ионосферой (атмосферики). Такой резонатор характеризуется двумя геометрическими параметрами – радиусом Земли и высотой ионосферы. С учетом конечной проводимости стенок и влияния магнитного поля Земли значения резонансных частот несколько изменяются и, как показали многочисленные наблюдения, отмечаются на частотах порядка 8, 14, 20, 26 Гц.

Интерес к этим колебаниям обусловлен тем, что их частоты попадают в диапазон собственных колебаний биотоков мозга: α-ритма (8-13 Гц) и β-ритма (13-30 Гц) и поэтому могут быть биологически значимыми.

В работах Koenig с коллегами было отмечено сходство частотных характеристик шумановских резонансов и электроэнцефалограммы (ЭЭГ) мозга человека. Этот результат в последнее время, был подтвержден несколькими исследовательскими группами, которые показали количественную корреляцию вариаций глобальных геомагнитных ЭМП колебаний частот Шумановского резонанса с локальными частотными изменениями ритмов ЭЭГ мозга. На основной гармонике они имеют частоту приблизительно 7.8 Гц, а типичная интенсивность электрической и магнитной составляющих редко превышает 1 pW/cm2 и 10 pT соответственно. Частота и амплитуда Шумановских резонансов варьируют в течение суток из-за солнечного влияния на полость резонатора и грозовых процессов в нижних слоях ионосферы земля-ионосфера меняется в течение суток, т.к. на солнечной стороне отражающий слой (слой Хевисайда) расположен ниже, чем ночной отражающий слой. Отношение послеполуденного максимума амплитуд к ночному минимуму составляет 5-10 раз. Паттерны соответствующих периодов в биологических системах и геофизических переменных совпадают.

Вторым процессом, предлагаемым на роль магнитного водителя циркадных ритмов – является регулярная суточная вариация геомагнитного поля. Она возникает за счет токовых процессов на солнечной стороне Е-слоя ионосферы на высоте около 90-150 км. Интенсивность этой вариации составляет приблизительно от нескольких десятков нТл в средних широтах до значений около 200 нТл вблизи магнитного экватора, что на несколько порядков больше амплитуды Pc-1 геомагнитных пульсаций и резонансов Шумана. Суточная геомагнитная вариация хорошо заметна на магнитограммах в магнитоспокойные дни. Некоторые авторы предполагают, что сравнительно высокая интенсивность сигнала позволяет рассматривать суточные флуктуации геомагнитного поля как более подходящий процесс для биологической магнитодетекции. Геомагнитные бури в таком случае могут восприниматься организмом как нарушение суточной вариации геомагнитного поля в ряду регулярных флуктуаций, что приводит к десинхронизации процессов, модулируемых разными экзогенными водителями ритма (суточная геомагнитная вариация и цикл день-ночь).

Весьма вероятно, что оба этих процессов могут быть дополнительным водителем циркадианного ритма.

В любом случае геомагнитное поле (ГМП) является важным экологическим фактором, в присутствии которого протекала эволюция органического мира.

На протяжении своей истории биосфера, в большей или меньшей степени, испытывала на себе действие ГМП естественного происхождения. Большое количество работ указывает на корреляции биологических процессов с вариациям геомагнитного поля Земли.

Еще несколько десятилетий назад многие ученые скептически относились к возможности влияния слабых ЭМП на биологические объекты. Это отношение в значительной степени было обусловлено термодинамическими представлениями, согласно которым эффекты воздействия слабых ЭМП на живые системы по своей величине намного меньше эффектов, обусловленных тепловой энергией этих систем - так называемая «проблема кТ». Однако в последнее время накоплено большое количество фактов влияния ничтожно слабых воздействий на биологические объекты. Сегодня ЭМП рассматривают как реально существующий экологический фактор.

Путешествие начинается сегодня

Начните менять свой сон с ecosleep

заказать ecosleep

Подписка

Нажимая "подписаться" вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности