Космические связи биосферы

«Биосфера» — термин, введенный в биологию еще Ж. Ламарком. В буквальном переводе он означает «сфера жизни». Стройное и глубокое учение о биосфере разработано нашим знаменитым соотечественником Владимиром Ивановичем Вернадским.

Жизнь встречается на Земле буквально повсюду.

Споры бактерий и грибков залетают в стратосферу на высоту более 20 км. Суша и океан буквально кишат живыми существами. Внутри земной коры, в шахтах глубиной около 3 км, находят анаэробные бактерии, способные жить и действовать при полном отсутствии кислорода. Словом, почти всюду в литосфере, гидросфере и атмосфере, куда бы ни проник человек, он встречает жизнь. Лишь очень высоко в атмосфере и в глубинах земного шара господствуют условия, исключающие жизнь. Впрочем, даже это, казалось бы, очевидное утверждение, по-видимому, нуждается в опытной проверке.

Жизнь существует на Земле по меньшей мере три миллиарда лет. За это время совершилась эволюция от простейших организмов до разумных существ. По мнению академика В. И. Вернадского, «твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма».

Жизнь — явление космическое, а не только земное.

Это означает, что жизнь на Земле с первых своих шагов и до наших дней развивалась не изолированно от внешней космической среды, а, наоборот, постоянно взаимодействуя с ней. Печать космоса лежит на всех живых существах Земли, образующих ныне «биомассу» весом в тысячу биллионов (10¹⁵) тонн. Если космические ритмы охватывают все неорганические оболочки Земли и даже земной шар в целом, то заранее можно предполагать, что эти ритмы как-то отражаются в жизни всех обитателей нашей планеты. Они не могут оставаться безразличными к окружающей их физической среде. А под внешней средой, как утверждал еще много лет назад А. Л. Чижевский, «мы должны понимать весь окружающий нас мир с великим множеством разного рода раздражителей».

«Мы вправе рассматривать весь органический мир нашей планеты, — говорил А. Л. Чижевский, — как творчество, как отражение космического процесса, происходящего за сотни миллионов километров от нас. В этом смысле жпзнь должна считаться явлением космическим, работою космических сил».

Факты показывают, что и на самом деле биосфера необыкновенно чувствительна ко всем космическим ритмам.

Мы не будем говорить о том, как реагируют живые существа на смену дня и ночи или на чередование времен года — эти факты общеизвестны. Наша цель — познакомить читателя с некоторыми гораздо более тонкими и менее известными космическими связями биосферы.

Еще в III веке до н. э. римский писатель Катон Старший обратил внимание на то, что в периоды «помрачения Солнца» цены на рожь заметно снижались. В XVII веке Батиста Балиани, современник и друг Галилея, в одном из писем великому итальянскому астроному высказал предположение, что солнечные пятна охлаждающе действуют на Землю, а это, в свою очередь, должно влиять на растительный мир планеты.

Вряд ли Вильям Гершель, знаменитый английский астроном XVIII века, знал о письме Балиани. Но и его интересовало влияние солнечных пятен на земные растения. В те времена 11-летний цикл еще не был известен, но астрономы знали, что в разные годы «пятнистость» Солнца неодинакова.

Гершель собрал наблюдения солнечных пятен почти за два века и сопоставил их с рыночными ценами на пшеницу. Связь в среднем получилась вполне четкой — чем «пятнистее» было Солнце, тем дешевле стоила пшеница.

Нам понятна эта связь. В годы высокой солнечной активности обильные дожди увлажняют почву. Урожай получается богатым, а рыночные цены на пшеницу соответственно падают.

Позже многие ученые подтвердили явную связь между урожаями и солнечными пятнами. Например, во Франции колебания цен на вино упорно следуют за колебаниями солнечной активности — ведь урожай винограда, как и пшеницы, больше тогда, когда на Солнце больше пятен.

Совсем недавно, в 1969 году, ленинградские биологи И. И. Минкевич, Т. И. Захарова и Н. А. Шибкова установили, что существует тесная связь между солнечной активностью и некоторыми болезнями сельскохозяйственных культур (бурой ржавчиной пшеницы и др.). Правда, в разных районах Земли солнечная активность влияет на урожай по-разному. В одних она повышает урожайность, в других, наоборот, усиливает вредоносность болезней растений. Видимо, эта разница вызвана различием в местных климатических условиях. Тем не менее связь солнечных пятен и урожаев бесспорна.

Еще в 1892 году русский ученый Ф. Н. Шведов обратил внимание на солнечные ритмы в толщине годичных слоев деревьев. Исследования Дугласа, о которых уже упоминалось, были, в сущности, лишь развитием и обобщением работ Шведова.

В 1948–1949 годах советский биолог М. П. Скрябин нашел следы векового солнечного цикла в таких явлениях жизни леса, как режим боровых болот, смена пород деревьев и многих других. Читатель не удивится, если узнает, что лесные пожары в некоторых районах бывают тем чаще, чем выше солнечная активность, а значит, чаще возникают засухи. Отражается в жизни леса и Брикнеров 33-летний цикл.

Механизм всех этих связей не вызывает сомнений.

Солнце влияет на климат, а изменения климата сказываются на росте растений и других особенностях их жизни. Но, к сожалению, далеко не всегда солнечно-земные связи так легко объяснимы.

Известно, что все растения выделяют через корни в почву различные органические вещества — аминокислоты, аминосахара и др. Чтобы из клетки растения попасть в почву, эти вещества должны преодолеть естественную преграду — оболочку клетки. Оказывается, проницаемость этой преграды в разное время неодинакова.

Московский биолог А. П. Дубров неожиданно открыл удивительный факт: после вспышек на Солнце резко увеличиваются корневые выделения растений, следовательно, столь же резко повышается проницаемость оболочек растительных клеток.

В октябре 1968 года удалось провести уникальный эксперимент. На протяжении двух дней в Москве, Иркутске, Свердловске, Минске, Таллине и Флоренции велась одновременная запись интенсивности корневых выделений проростков ячменя. Когда сравнили результаты, выяснилось, что всюду кривые поразительно схожи. Значит, на корневые выделения растений действуют не местные земные условия (в разных городах они различны), а какая-то одинаковая для всего земного шара космическая причина. Такой причиной, оказывается, были колебания напряженности магнитного поля Земли. А эти колебания — одно из непосредственных проявлений солнечной активности. Получается, что чем выше солнечная активность, тем обильнее растения выделяют в почву органические вещества.

Объяснить в подробностях, как все это совершается, далеко не просто. Всем известно, как магнит притягивает железные опилки. Но никому еще не удавалось поднять магнитом упавший лист. Как будто весь опыт человечества свидетельствует о том, что магнитные силы никак не могут влиять на растения.

Но это — заблуждение. Очень скоро читатель убедится, что на действие магнитных сил отзывается все живое.

Кроме видимых обитателей Земли — великого множества растений и животных, — нашу планету населяют еще более многочисленные невидимые организмы. Лишь вооружив глаз микроскопом, можно познакомиться с удивительной жизнью этих мельчайших живых существ — бактерий. Почти все они относятся к растительному миру.

Некоторые из них действительно внешне напоминают «палочки» — таков буквальный перевод греческого слова «бактерия».

В «Кратком справочнике по космической биологии и медицине» («Медицина», 1967) поясняется, что бактерии — это «низшие растительные организмы, как правило, одноклеточные». Далее сообщается, что бактерии имеют оболочку, но не содержат ярко выраженного клеточного ядра и хлорофилла — вещества, придающего зеленый цвет обычным растениям. В среднем каждая бактерия имеет поперечник всего в несколько микрон. Это, впрочем, нисколько не мешает их необыкновенной живучести и способности к размножению. Давно подсчитано, что если бы некоторым бактериям предоставили размножаться совершенно свободно, то за сутки они образовали бы биомассу, сравнимую по весу с земным шаром! К бактериям относится и большинство вредных болезнетворных организмов.

Отзываются ли эти микросущества на космические явления? Если реагируют, то как? И нельзя ли в жизни бактерий подметить солнечные ритмы?

Первым, кто почти полвека назад сформулировал эти проблемы и попытался найти на них ответ, был Александр Леонидович Чижевский. В ту пору он жил в Калуге и во всех своих научных исканиях постоянно советовался со своим другом и наставником Константином Эдуардовичем Циолковским. Великий основоположник космонавтики и на этот раз оказался необыкновенно прозорливым. Он одобрил программу опытов, разработанную Чижевским.

При содействии Циолковского Чижевский раздобыл свинец и из очень толстых свинцовых плит соорудил свинцовую камеру. В этот свинцовый домик Чижевский поместил некоторые бактерии, кусочки раковых опухолей в питательном растворе и, наконец, прорастающие семена растений.

Рядом со свинцовой камерой Чижевский построил маленький деревянный домик таких же размеров и с таким же «населением». Заваленный со всех сторон слоем земли толщиной 75 см, деревянный домик был контрольным сооружением. В свинцовую камеру, по мысли экспериментаторов, никакие космические излучения не проникали.

«Население» же деревянного домика, наоборот, подвергалось невидимым космическим облучениям. Навес над обоими домиками и земляная защита для деревянного домика изолировали их «население» от прямых солнечных лучей и резких колебаний температуры.

Конечно, с точки зрения современных требований к чистоте эксперимента, опыты Чижевского и Циолковского оставляли желать лучшего. Но это были первые шаги в новой, в сущности, области науки — космической микробиологии.

Три месяца продолжался опыт. Его результаты получались неожиданными. В свинцовом домике и бактерии, и семена растений, и раковые опухоли росли гораздо быстрее, чем в контрольном деревянном домике!

Напрашивался вывод, что невидимые космические излучения угнетают живые организмы, препятствуют их росту!

Несколько позже Чижевского и ничего не зная о его опытах, преподаватель Томского медицинского института Петр Михайлович Нагорский построил «биотрон» — свинцовую камеру, внутренность которой была изолирована от внешних космических воздействий. Как и Чижевский, томский врач помещал в свой биотрон самое разнообразное «население» — микроорганизмы, клубни картофеля, гидромедуз, планарии, дафнии, головастиков с отсеченными хвостами, лягушек и даже крысят.

Результаты получились такими же, как и у Чижевского. У колоний микроорганизмов наблюдался (в сравнении с контролем) ускоренный рост. Быстрее, чем обычно, росли хвосты у головастиков, заживлялись раны лягушек и крысят. Выходит, «без космоса» все эти живые существа чувствовали себя гораздо лучше, чем в обычной, естественной обстановке.

Опыты Нагорского, несмотря на отрицательное отношение к ним его коллег по институту, были одобрены академиками В. И. Вернадским и П. П. Лазаревым.

Теперь, когда космические ракеты выносят в космос «микрокосмонавтов» — подопытные микроорганизмы, когда широко изучается влияние космических условий на жизнь мельчайших живых существ, вполне уместно вспомнить и о первых, весьма робких шагах космической микробиологии. В сущности, современные опыты подтвердили выводы Чижевского и Нагорского. Микроорганизмы оказались очень чувствительными ко всем колебаниям космических условий, ко всем причудам весьма изменчивой «космической погоды». Но если это так, нельзя ли использовать микроорганизмы для астрономических наблюдений?

Нельзя ли построить своеобразный живой астрономический инструмент — биотелескоп?

Вдохновленный первыми результатами, А. Л. Чижевский решил продолжить свои эксперименты над микроорганизмами. Начиная с 1927 года в ряде опытов Чижевский доказал, что бактерии очень чувствительны к колебаниям солнечной активности. Эти выводы заинтересовали врача Сергея Тимофеевича Вельховера, руководившего в те годы в Казани клиникой инфекционных болезней. Он пошел дальше Чижевского и получил замечательные результаты.

Бактериологам давно уже были известны возбудители дифтерии — крошечные микроорганизмы, называемые палочками Леффлера. У этих палочек есть близнецы — внешне похожие на них, но совершенно безвредные дифтероидные коринебактерии. В них содержатся так называемые волютиновые зерна, которые под действием некоторых химических веществ (метиленовой сини) приобретают красноватую окраску. Палочки же Леффлера этим свойством не обладают.

Оказалось (и в этом суть открытия Вельховера), что красноватая окраска коринебактерий испытывает сезонные колебания и, что еще важнее, усиливается с повышением активности Солнца. Свыше 85 тысяч тщательно проведенных наблюдений подтверждают эти выводы. И, что самое замечательное, коринебактерии начинали заметно краснеть иногда за несколько часов, а чаще даже за несколько суток до очередной вспышки на Солнце! Получается, что по окраске коринебактерий можно предсказывать появление вспышек на Солнце!

Совсем недавно, в 1969 году, этот «эффект Чижевского — Вельховера» был подтвержден новыми исследованиями советских биологов М. М. Горшкова и М. Г. Давыдовой.

Недолго продолжалось тесное творческое содружество А. Л. Чижевского и С. Т. Вельховера. Начавшаяся война и смерть казанского бактериолога в 1942 году помешали продолжению интереснейших исследований. Но все-таки еще накануне войны, в 1940 году, А. Л. Чижевский построил первый биотелескоп — живой бактериальный прибор, в котором коринебактерий заранее реагировали на солнечные вспышки. 23 года спустя, в 1963 году, на Всесоюзной конференции по авиационной и космической медицине А. Л. Чижевский прочитал доклад о биотелескопе и перспективах его использования для нужд космонавтики. А нужда в таком инструменте очень остра.

Солнечные вспышки — самые яркие и самые мощные проявления солнечной активности. Они длятся от нескольких минут до нескольких часов. Каждую вспышку можно рассматривать как сильнейший взрыв, равноценный одновременному взрыву миллионов водородных бомб. Скорее всего, здесь происходит своеобразный «электрический пробой», вызванный особым состоянием солнечной плазмы.

Благодаря сильному току и резкому сжатию плазмы температура солнечных газов в области вспышки повышается до нескольких миллионов градусов. Вспышка «выстреливает» в мировое пространство потоки корпускул, самые энергичные и быстрые из которых достигают Земли уже через 20 мин.

Наблюдения показывают, что в конечном счете источником энергии солнечных вспышек служат солнечные магнитные поля. Еще до начала вспышки магнитные поля в активной области приобретают особо сложную структуру и большую напряженность. Значит, по изменению магнитных полей на Солнце можно за несколько дней вперед предсказывать наступление солнечной вспышки, причем эти пока еще не вполне совершенные прогнозы оправдываются в 80 случаях из 100.

Не только магнитные поля предупреждают о солнечных вспышках. Перед вспышкой активная область посылает в пространство особые, характерные только для этого случая сантиметровые радиоволны.

Значит, в том месте Солнца, где должна произойти вспышка, уже за несколько дней до нее усиливаются магнитные поля и радиоизлучения на сантиметровых волнах. Как бы сигнализируя земным астрономам, Солнце само предупреждает их о предстоящем резком ухудшении космической погоды.

В такие дни полеты космонавтов становятся опасными.

Самые мощные из солнечных вспышек могут создать для космонавтов дозу облучения в тысячи рентген, тогда как уже при дозе в 400–600 рентген смертельный исход неизбежен. Правда, космонавтов в какой-то мере защищают стенки космического корабля. Если под каждым квадратным сантиметром защитной оболочки поместить 20–30 г вещества, защита получится надежной. Но это, увы, непомерно утяжелит конструкцию космического корабля, что пока для современной техники непосильно.

Есть лекарственные органические вещества, предохраняющие от лучевой болезни или, по крайней мере, облегчающие ее течение. Приходится иногда пользоваться и ими. Но все-таки проблема защиты от мощных солнечных вспышек пока остается нерешенной.

Вспышки исключительной мощности повторяются в среднем через каждые три-четыре года. Большие вспышки бывают примерно раз в год. Зато в периоды повышенной солнечной активности рядовые солнечные вспышки повторяются каждый месяц, а то и чаще. А это опасно для космонавтов, особенно для тех, кто в такие дни собирается выходить из корабля в открытый космос или разгуливать по поверхности Луны.

Биотелескоп должен надежно предсказывать солнечные вспышки. Основная его часть, заменяющая линзы и зеркала в обычных телескопах — сосуд с коринебактериями или другими микроорганизмами, подобно им реагирующими на солнечные вспышки. Изменения цвета бактерий лучше оценивать не глазом, а более точным физическим прибором — колориметром. Тогда и прогнозы, возможно, удастся давать не за три-четыре дня, а за неделю.

Неясно, какие именно излучения Солнца воздействуют на коринебактерии. Может быть, эти микроорганизмы улавливают незаметное для нас увеличение потока солнечных радиоволн? Или еще более чутко они реагируют на магнитные поля активных областей Солнца? Или, наконец, как считал А. Л. Чижевский, в недрах Солнца задолго до вспышки возникают какие-то таинственные Z-излучения, но воспринимаемые бактериями?

Будущее решит эти проблемы. Во всяком случае, уже теперь полезно построить биотелескопы и попытаться с их помощью предсказывать опасные для космонавтов дни.

Это случилось в начале мая 1929 года. Недалеко от Кушки, самого южного населенного пункта нашей страны, со стороны Афганистана появились многокилометровые живые тучи саранчи. Они неслись с огромной скоростью, быстро закрыли все небо, так что померкло Солнце. А «тучи» пролились «дождем» прожорливых насекомых.

Полчища саранчи покрыли дороги и мосты, поля и деревья.

Насекомые скакали по земле, ползали по крышам домов, а самки саранчи заражали почву яйцами на много километров вокруг. Саранча достигла Аральского моря и Ферганской долины, уничтожив всю растительность на площади в полтора миллиона гектаров. И в тот же, 1929 год, кроме Советского Союза, еще десять государств стали жертвой нашествия саранчи.

Издавна налеты саранчи считались жестоким стихийным бедствием. Грозные нашествия этих зловредных насекомых время от времени потрясали народы всех континентов и всех времен. Вот что записано о саранче в старинной арабской рукописи:

«И двинулась могучая рать. Она может покрыть всю землю и пожрать все, что есть на земле. Когда она врывается, меркнет солнце и звезды утрачивают свой блеск. У нее голова льва, шея быка, грудь коня, крылья орла, брюхо скорпиона, бедра верблюда, глаза страуса.»

Саранча — злейший враг тружеников полей.

Как говорится, у страха глаза велики. Саранча — скромное по размерам насекомое, страшное лишь свое и многочисленностью. Отпечатки саранчовых насекомых находят в глинистых прослойках каменного угля возрастом более 250 миллионов лет. Населяя Землю поистине с незапамятных времен, саранчовые насекомые в настоящее время насчитывают около 10 тысяч видов.

Из советских энтомологов лучше всего знал саранчу и ее повадки Николай Сергеевич Щербиновский, которого его коллеги в шутку называли «королем саранчи». Он посвятил изучению саранчи десятки лет жизни, путешествовал для этой цели по многим странам Азии и Южной Америки. Но нас сейчас интересует лишь одно очень важное открытие советского ученого. Щербиновский подметил, что налеты саранчи происходят регулярно, повторяясь примерно каждые 11 лет. Таков же в среднем цикл и особенно обильного размножения саранчи. Сделав это открытие, Щербиновский смело предсказывал очередные особенно опасные налеты саранчи, и всякий раз эти прогнозы оправдывались.

Значит, снова хорошо знакомый 11-летний солнечный цикл? Да, конечно, именно он каким-то не вполне ным образом регулирует размножение саранчи. И не только саранчи.

11-летняя цикличность замечена в размножении трески, сельди, севрюги, леща и других промысловых рыб.

Раз в 11 лет их улов бывает особенно обильным. Этот же цикл явственно проступает и в размножении некоторых ядовитых пауков. В годы массового появления этих вредных насекомых от их укусов гибнут животные, а иногда и люди.

Примерно раз в 11 лет обильно размножаются южноафриканские антилопы. И тогда, ни с того ни с сего, безо всякого видимого основания, они покидают великолепные пастбища и несметными стадами отправляются в сухие бесплодные места, где гибнут от голода. Очевидцы рассказывают, что лев, случайно попавший внутрь стада таких обезумевших антилоп, гибнет, не в силах выбраться наружу.

В периоды массовых миграций похоже ведут себя и белки, стада которых насчитывают сотни миллионов особей. Кстати сказать, 11-летний солнечный ритм с поразительной четкостью отражается в размножении многих грызунов. Вот еще один совсем свежий пример безумия, охватившего некоторых животных в период высокой активности Солнца.

Лето 1970 года… Во многих газетах под заголовком «Навстречу гибели» публикуется следующее сообщение:

«На Севере Скандинавии в угрожающих масштабах увеличивается число мышей-пеструшек (леммингов), наводняющих все вокруг в своем безостановочном марше смерти. Сотни тысяч этих черно-рыжеватых арктических животных нескончаемым потоком передвигаются к югу.

По дороге они тысячами гибнут в озерах, реках и, наконец, в море…

Такой, похожий на самоубийство, поход пеструшки совершают почти регулярно раз в несколько лет. Обычно робкие, незаметные создания становятся чрезвычайно агрессивными хищниками, уничтожающими на своем пути все и вся, и это их смертоносное шествие не имеет себе равных в животном мире.

Самые крупные походы пеструшек наблюдались в 1918 и в 1938 годах. Нынешнее переселение привлекло внимание встревоженных скандинавских властей. Дело в том, что в ноябре прошлого года, во время аналогичного похода, пеструшек насмерть давили машины на дорогах, нагрызали собаки. Повсюду появились груды разлагающихся трупов животных, и возникла угроза эпидемий.

Ученые так объясняют периодические «великие походы» пеструшек: через определенные периоды численность животных увеличивается настолько, что горная растительность, служащая им пищей, уже не в состоянии прокормить их всех. И тогда с приходом лета начинается стихийное паническое бегство, которое невозможно остановить.

Орды пеструшек устремляются по маршрутам, ведущим к морю. Они заполняют города и селения, уничтожают посевы, загрязняют местность и отравляют реки и озера».

Невольно создается впечатление, что явное безумие животных вызвано Солнцем. Солнце действительно «действует на нервы» — об этом речь пойдет позже в соответствующей главе книги. Тогда мы и вернемся к вопросу, каким же образом все-таки можно объяснить безумное поведение животных. А сейчас обратим внимание на то, что некоторые из таких лишенных всякого смысла миграций могут угрожать здоровью и жизни человека.

Слово «энцефалит» на языке медиков означает «воспаление мозга». Клещевой энцефалит — одно из самых тяжелых мозговых заболеваний. Оно грозит больному или смертью, или неисправимым, пожизненным увечьем.

Обычно клещевой энцефалит — весенне-летняя болезнь.

В 30-х годах от эпидемий клещевого энцефалита жестоко страдали жители новостроек Сибири и Дальнего Востока, покорители таежной целины.

Вирус этой болезни переносят от животных к людям кровососущие таежные клещи. Давно уже изучен в общих чертах возбудитель клещевого энцефалита, разработаны меры профилактики. Но беда в том, что с каждой новой волной эпидемии (а они регулярно повторяются в среднем каждые 11 лет) характер болезни меняется почти до неузнаваемости. А это крайне затрудняет работу врачей.

Чтобы разобраться во всех загадках клещевого энцефалита, два молодых советских врача Ю. В. Александров и В. Н. Ягодинский отправились в дальневосточную тайгу на охоту за клещами. Ежедневно они вылавливали сотни паразитов, а затем в лаборатории проверяли, какие из них заражены вирусом энцефалита.

Численность заболеваний клещевым энцефалитом (пунктирная кривая) и солнечная активность (сплошная кривая).

И так из месяца в месяц, из года в год. Это была героическая работа, требующая не только знаний и настойчивости, но и большого мужества. Результаты оправдали усилия.

Прежде всего выяснилось, что добыча вируса в разные годы весьма различна. Бывали и такие периоды, когда клещи оказывались совсем безвредными насекомыми.

Наоборот, примерно раз в 11 лет заразность клещей достигала максимума. Когда Ю. В. Александров и В. Н. Ягодинский сопоставили кривую заболеваний клещевым энцефалитом на Дальнем Востоке с кривой солнечной активности, сходство получилось просто поразительным — у той и другой кривой максимумы по времени совпадали!

В 1956 году, отмеченном чрезвычайно высокой активностью Солнца, в системе Амура произошло небывалое по масштабам наводнение. Вероятно, оно послужило толчком к началу миграции белок, размножившихся в ту пору также весьма обильно. Неисчислимые полчища обезумевших белок двинулись на Север, где их ждали холод, голод и смерть. Они переплывали разлившийся Амур, преодолевали высокие горы и даже пытались пересечь вплавь Татарский пролив! Лапки у белок кровоточили, шерсть была стерта, но они шли и шли в одном направлении, не обращая никакого внимания на людей и препятствия.

Через некоторые селения проходило до 300 белок в час, а двигались они примерно со скоростью 30 км в сутки.

И каждая белка несла на себе сотни клещей, зараженных вирусами энцефалита.

На следующий, 1957 год в Приморье вспыхнула эпидемия энцефалита — напитавшись на белках, клещи набросились на людей… В конечном же счете виновато Солнце.

Его высокая активность «размножила» белок, размножила и активизировала вирусы энцефалита, а затем обезумевшие под действием Солнца белки разнесли болезнь по обширной территории. Выходит, что Солнце повинно в распространении опасной эпидемии. И это, увы, далеко не единственный случай.

Виновник установлен. Неясно, к сожалению, как он действует. Может быть, тут замешаны магнитные поля?

Магнитные свойства некоторых тел были известны еще древним египтянам и халдеям. Ни причин магнетизма, ни механизма действия магнита они не знали, а потому приписывали магнитам самые фантастические свойства.

Некоторые считали, что магнит — сильнейший яд, а лучшее противоядие против него — чесночный сок. Другие утверждали, что с помощью магнита можно достичь бессмертия.

О лечебных свойствах магнитов упоминают знаменитые ученые древности Аристотель и Плиний. А основоположник медицины римский врач III века н. э. Гален рекомендовал магнит как отличное… слабительное средство!

Среди этих наивных заблуждений обращают на себя внимание заявления арабского ученого Авиценны (XI век) и европейского ученого Альберта Великого (XIII век).

Первый из них утверждал, что магнит благоприятно действует при заболеваниях селезенки. По мнению второго, если носить магнитный браслет на левой руке, сны становятся спокойными и излечивается безумие. Вполне современно звучит и заявление французского врача Марцелла из Бордо (IV в. н. э.), утверждавшего, что магнит успокаивает головную боль.

Спор о лечебных свойствах магнита растянулся на века.

Не обошел эту тему и знаменитый Гильберт, английский ученый XVII века, с упоминания которого начинаются главы о магнетизме многих учебников физики.

Магнитные поля влияют на нервную систему человека.

С именем австрийского врача Месмера (XVIII век) связаны различные удивительные случаи исцеления магнетизмом. Месмер впервые ввел в обиход несколько неопределенный термин «животный магнетизм», понимая под этим главным образом гипнотическое влияние одного человека на другого.

Парижская академия наук в 1784 году поспешила объявить учение о животном магнетизме антинаучным, а самого Месмера — шарлатаном. Кстати сказать, почти одновременно с этим та же академия заявила, что «камни с неба падать не могут», а рассказы очевидцев падения метеоритов обьявила фальсификацией.

Авторитет ученых всегда ценился весьма высоко, увы, даже тогда, когда они заблуждались. Потребовалось более ста лет, прежде чем исследования лечебных свойств магнитов снова возобновились. Между прочим, к тому времени Парижская академия наук признала ошибочным и осуждение месмеризма и отрицание метеоритов.

В конце прошлого века среди ученых, занимавшихся изучением лечебных свойств магнита, были такие авторитетные медики, как Боткин и Шарко. Они сами ставили опыты, которые убедили их в несомненном действии магнитных полей на организм.

В одних случаях магниты вызывали ощущение зуда, «ползание мурашек», в других — возбуждали или, наоборот, успокаивали боль. Были и такие случаи, когда магниты излечивали параличи и судороги. При этом постоянные магниты действовали столь же успешно, как и равные им по силе электромагниты.

Этот очень краткий экскурс в историю науки показывает, что действие магнитных полей на организм всегда волновало ученых. И если за все предшествующие века в этой области знания дело свелось, в сущности, лишь к накоплению фактов, подчас весьма противоречивых, то в этом повинна сложность проблемы. Вот почему, имея столь длительную во времени историю, магнитобиология — наука о действии магнитных полей на организмы — сегодня, по существу, делает лишь первые шаги.

В ваших руках обыкновенный школьный постоянный магнит. Вы подносите его к железным опилкам, и они, оторвавшись от стола, облепляют полюс магнита.

Физическая подоплека этого всем знакомого опыта очевидна.

В близком присутствии магнита опилки намагничиваются, то есть сами становятся маленькими магнитиками.

Энергия магнитного взаимодействия заставила опилки преодолеть силу тяжести и «прилипнуть» к магниту.

Следовательно, причина всех описанных явлений — энергия магнитного поля.

Но вот другой пример. Вы нажимаете кнопку электрического звонка у входной двери. Электрическая цепь замкнулась, заработал электромагнит, колеблющий язычок звонка. Никто не скажет, что в этом случае энергия нажима кнопки вашим пальцем перешла в энергию колебания язычка звонка. Вы нажимаете на кнопку звонка очень слабо, и энергии этого нажима явно недостаточно для объяснения полученного эффекта. Здесь взаимодействие не энергетическое, а информационное. Нажав кнопку, вы дали сигнал электрическому механизму звонка, а звонит он не за счет энергии вашего нажима, а за счет своих «внутренних» энергетических ресурсов, точнее, за счет энергии электросети.

Я привел эти примеры неспроста. Когда магнитное поле действует на организм (а такое воздействие — твердо установленный факт), возможно двоякое объяснение этого эффекта: или он, этот эффект, получился в результате непосредственного преобразования энергии магнитного поля, или магнитное поле сыграло роль «сигнала», побудившего к действию внутренние энергетические ресурсы организма.

Короче, приходится, по-видимому, делать выбор между двумя объяснениями: биомагнетизм (то есть воздействие магнитного поля на организмы) имеет энергетическую природу или информационную.

Факты показывают, что «энергетическая» гипотеза неспособна объяснить многие бесспорно реальные явления.

Оказывается, чрезвычайно слабые магнитные поля вызывают весьма заметные эффекты, тогда как к сверхсильным магнитным полям организм остается подчас совершенно «равнодушным». Напрашивается такая аналогия: от слишком сильного звука лопаются барабанные перепонки — и человек глохнет, тогда как даже слабые звуки красивой мелодии вызывают у нас приятное ощущение.

Собственно, все, что до сих пор говорилось о магнитобиологии, было предисловием. Познакомимся теперь (очень кратко!) с некоторыми бесспорными фактами, добытыми магнитобиологией, и попробуем найти для них разумное объяснение. А потом посмотрим, какое отношение все это имеет к гелиобиологии.

Начнем с очень сильных магнитных полей, напряженность которых измеряется сотнями и тысячами эрстед.

Лучший способ проверить, действуют ли такие поля на организм, — это попробовать вызвать магнитным полем смерть.

Опыты такого рода удавались не раз. Магнитным полем напряженностью в 40 тысяч эрстед убивали мушек-дрозофил. Поле вчетверо слабее оказалось достаточным, чтобы убить молодых мышей. Любопытно, что при этих экспериментах самки оказались гораздо выносливее самцов.

Замечено также, что мощные магнитные поля сильнее всего воздействуют на центральную нервную систему, почки, легкие и некоторые другие органы.

Расчеты показывают, что магнитное поле напряженностью в 200 тысяч эрстед наполовину затормозит ток крови у человека, а при напряженности в 2 миллиона эрстед ток крови почти полностью будет приостановлен.

Сильные магнитные поля могут при иных обстоятельствах оказывать и благоприятное воздействие на человека.

Например, поле в несколько тысяч эрстед тормозило развитие злокачественных опухолей у мышей. Если комбинировать магнитное поле напряженностью 300–600 эрстед с воздействием сантиметровых радиоволн, раковые опухоли подопытных крыс исчезали через несколько дней.

Замечено также, что люди, работающие в повышенном магнитном поле, реже, чем другие, болеют раком.

Правда, военные моряки, служившие на минных тральщиках, жалуются, что повышенное магнитное поле внутри корабля вызывает у них головные боли и бессонницу.

Известны и другие случаи, когда люди, находившиеся половину рабочего времени в магнитном поле напряженностью в сотни и тысячи эрстед, теряли аппетит, быстро утомлялись и жаловались на боли в области сердца.

Сильные магнитные поля заметно действуют на генетический, наследственный аппарат растений и животных.

Меняется при этом численность потомства, к тому же это потомство приобретает новые черты, отсутствовавшие у родителей.

Даже приведенные примеры показывают, что воздействие на организмы сильных магнитных полей бесспорно.

К сожалению, механизм этого воздействия пока неясен.

Возможно, что отчасти эффекты вызваны превращением энергии магнитного поля, отчасти его информационным воздействием.

Посмотрим теперь, как действуют на организмы слабые и сверхслабые магнитные поля.

Земной шар — слабый магнит. Напряженность земного магнитного поля измеряется всего десятыми долями эрстеда.

Но этого, по-видимому, вполне достаточно для ориентации птиц и других животных.

Всем известны поразительные способности перелетных птиц. Каждую осень они покидают насиженные гнезда, улетают за тысячи километров, чтобы весной вернуться не только в ту же страну или в тот же район, но и в то же гнездо. Как птицы находят правильный путь, как они ориентируются в полете? Более ста лет ученые бьются над решением этой проблемы, и небезуспешно. Видимо, у птиц есть разные средства ориентации. Некоторые опыты, поставленные в планетариях, показывают, что птицы в полете ориентируются и по созвездиям. Но главное, что указывает птицам правильный путь, — это невидимое, но как-то ощущаемое ими земное магнитное поле.

К голубям подвязывали маленькие магнитики. И эти «помехи» путали птиц, они тотчас сбивались с правильного пути, многие из них не возвращались домой. Когда же некоторых птиц помещали в искусственное магнитное поле напряженностью примерно 1 эрстед, заметно повышалась их двигательная активность. Значит, птицы реагируют на слабые магнитные поля. И не только птицы.

Недавно проведены многочисленные опыты, показавшие, что в магнитном поле Земли ориентируются одноклеточные, черви, моллюски. Примечательно, что эти примитивные организмы тотчас же реагировали на изменение искусственного магнитного поля всего на 0,05 эрстед (ведь примерно таковы же колебания земного магнитного поля при магнитных бурях!). А вот на колебания в десятки раз большие те же животные реагировали медленно и как бы неохотно.

Ориентируются в земном магнитном поле жуки, мухи, кузнечики и другие насекомые. Даже растения небезразличны к слабому земному магнетизму.

В 1960 году советские биологи А. В. Крылов и Г. А. Тараканова заметили странное явление. Если проращивать в темноте при температуре 18–25° семена кукурузы, ориентированные корешком к южному магнитному полюсу, то они прорастают на сутки раньше, чем обычно, и рост становится более быстрым, чем при повороте корешка к северному магнитному полюсу.

Вообще для растения есть что-то «притягательное» в южном магнитном полюсе. Проростки семян, направленные к северному магнитному полюсу Земли, по мере роста изгибаются на 180° и тянутся в обратном направлении!

Это явление, подмеченное не только на семенах кукурузы, но и на семенах других растений, получило наименование магнитотропизма растений. Хотя новые опыты снова доказали, что растения реагируют на слабые магнитные поля, механизм этого воздействия пока неясен.

Магнитобнология — новая и бурно развивающаяся область естествознания. Она теперь главным образом накапливает факты, а где возможно, ищет теоретические объяснения. Второе пока удается меньше, чем первое. И не удивительно — бурное развитие магнитобиологии началось всего десять лет назад. Для основной же темы этой книги важен твердо установленный факт — слабые магнитные поля заметно действуют на организмы.

А теперь обратимся к магнитным полям очень слабым и тем не менее играющим огромную роль в жизни животных и человека. Речь идет о магнитных полях сердца и мозга, тех самых полях, которые помогают врачам получать кардиограммы и энцефаллограммы, регистрирующие работу сердца и мозга.

Напряженность магнитного поля сердца человека в миллион раз меньше напряженности магнитного поля Земли, а значит, составляет всего десятимиллионные доли эрстеда.

Оно переменно, и его изменчивость вызвана пульсацией сердца. Еще слабее магнитное поле человеческого мозга — его напряженность составляет миллиардные доли эрстеда.

Для таких полей колебания в сотые доли эрстеда (таковы, повторяем, магнитные бури) — величина очень большая.

Значит, заранее как будто ясно, что магнитные бури должны влиять на нервную и сердечно-сосудистую системы человека. И не только человека — «собственные» магнитные поля животных, как правило, столь же слабы, как и у нас с вами.

Обращает на себя внимание еще один факт — в районе Курской магнитной аномалии наблюдается повышенная двигательная активность птиц. Замечено также, что в периоды магнитных бурь повышается двигательная активность насекомых. Снова напрашивается вывод — магнитные бури должны так или иначе влиять на весь органический мир Земли.

Иногда, пытаясь разгадать механизм взаимосвязи магнитных сил и организма, некоторые исследователи «опускаются» на уровень клетки или даже еще «ниже» — на молекулярный и атомный уровни. В клетках, молекулах и атомах они пытаются найти разгадку таинственных явлений.

Между тем установлено, что наибольшей чувствительностью к магнитным полям обладает весь организм, меньшей — его органы и клетки, еще гораздо меньшей — его молекулы и атомы. Как давно уже подмечено, всякий организм всегда есть нечто большее, чем простая сумма слагающих его частей. В этом, в частности, заключается коренное отличие живого от неживого. В этом, быть может, разгадка того с первого взгляда непонятного факта, что магнитные поля, заметно действуя на организм в целом, подчас не оставляют никаких следов на молекулярном и даже клеточном уровнях.

О магнитобиологии можно рассказывать долго. Но, боясь отвлечься от главной темы, мы рекомендуем тем, кто серьезно заинтересовался магнитобиологией, две интересные книги.[9]

Мы еще не раз вспомним о магнитных бурях и их последствиях. Последствия эти станут понятнее, если разобраться в некоторых необычных свойствах, казалось бы, хорошо всем знакомой воды.

Внешне опыты казались бессмысленными. Ежедневно в один и тот же час в одном и том же количестве воды растворялось одно и то же количество некоторых соединений висмута. Экспериментатор, профессор Флорентийского университета Джорджио Пиккарди, следил за реакцией осаждения растворенных в воде веществ. И так изо дня в день, из года в год на протяжении десятилетий!

Странные эксперименты начались в 1951 году. Сначала Пиккарди действовал в одиночку. Но позже, по его просьбе, точно такие же эксперименты и в тот же физический момент стали ежесуточно проводить ученые многих стран.

В конце концов общее число экспериментов приблизилось к миллиону, и почти весь земной шар превратился в исполинскую лабораторию по проведению непонятных опытов.

И в самом деле, неужели при строгом соблюдении условий опыта результаты каждый раз будут разными? А если они тождественны, к чему тогда эксперимент?

Соотечественник Галилея профессор Пиккарди занимался и занимается доныне отнюдь не бессмыслицей. Разумеется, абсолютно точно повторить любой опыт невозможно — тут неизбежны случайные, пусть очень малые ошибки. Но именно потому, что эти ошибки случайны, их отклонение от намеченной программы в ту или иную сторону равновероятны. А значит, при очень большом количестве опытов произойдет взаимная компенсация, уничтожение ошибок, и в среднем опыт должен давать одни и те же результаты.

На самом же деле результаты различны. И это нельзя объяснить случайностью. Более того, результаты опытов Пиккарди и его многочисленных коллег, как это ни поразительно, зависят от солнечной активности и от других космических причин. А все дело в том, что вода, самая обыкновенная, всем знакомая вода, оказалась веществом очень сложным, весьма чутко отзывающимся на космические процессы.

Еще в 1933 году известные английские ученые Дж. Бернал и Фаулер высказали гипотезу, что вода имеет псевдокристаллическую структуру, состоит как бы из жидких кристаллов.

Как обычно, смелая идея многим показалась абсурдом — гораздо привычнее видеть в воде беспорядочное скопление частиц. Но позже гипотеза о псевдокристаллической структуре воды получила опытные подтверждения.

Выяснилось, что эта структура очень неустойчива и в обычной воде почти незаметна. Но если воду, как говорят физики, «активировать», то есть обработать магнитным полем, она приобретает сравнительно устойчивую псевдокристаллическую структуру, а вместе с ней и новые, необычные свойства. Сама же активация воды — дело простое. Достаточно, скажем, по стеклянной трубке диаметром в несколько миллиметров, помещенной между полюсами магнита, пропустить обычную воду, и эта вода превратится в активированную.

С первого взгляда в воде как будто никаких изменений не произошло. Тот же химический состав, тот же внешний облик. Но «намагниченная» вода дает гораздо меньше накипи, чем обычная вода, и это уже давно используют в технике. Меняются электрические свойства воды — ее диэлектрическая проницаемость. Кстати сказать, эта проницаемость становится наибольшей при обработке воды магнитным полем напряженностью 1500 эрстед.

Активированная вода поглощает свет несколько иначе, чем обычная.

Самое же любопытное, что на намагниченную воду чутко реагируют все живые существа. Приведем лишь несколько примеров.

Если полить семена подсолнуха, кукурузы и сои активированной водой, прорастание семян пойдет в ускоренном темпе. У мышей, пьющих намагниченную воду, увеличивались надпочечники и уменьшалась селезенка. А морские свинки при этом быстро теряли вес. Самое же замечательное то, что влияние активированной воды на живые организмы наиболее заметно в периоды повышенной солнечной активности!

А теперь вернемся к опытам Пиккарди. Всякий раз он брал две одинаковые пробирки, заливал их одинаковым количеством воды и растворял в пробирках одинаковое количество оксихлорида висмута. Но в одной пробирке была вода обычная, а в другой активированная. Кроме того, иногда он изолировал пробирки от внешних космических влияний тонким металлическим экраном. А затем строились графики, на горизонтальной оси которых откладывались дни и годы, а на вертикальной — скорости осаждения растворенных солей висмута. Результаты получились очень любопытными.

Примерно в 70 случаях из 100 изоляция пробирки от внешних влияний приводила к ускорению реакции осаждения. При прочих же равных условиях в активированной воде те же реакции идут гораздо быстрее, чем в обычной.

Особенно же ускорялись эти процессы в дни и годы активного Солнца. И так получалось не только у Пиккарди, но и у всех его коллег.

Как уже не раз говорилось, солнечная активность сказывается прежде всего в колебаниях магнитного поля Земли. Но если вода реагирует на магнитные поля, если они, эти поля, меняют ее внутреннюю структуру, то, очевидно, и колебания магнитного поля Земли не могут для воды остаться бесследными. Чувствительная к любым магнитным влияниям, вода с увеличением напряженности земного магнитного поля становится, грубо говоря, более «кристаллической», а это, в свою очередь, ускоряет осаждение растворепных в воде веществ.

Конечно, это только грубая, приближенная схема. На самом деле все сложнее и тоньше. Чтобы построить строгую теорию, нужны новые и новые эксперименты. Но уже в первых опытах Пиккарди неожиданно выявилось, что, кроме Солнца, на скорость реакции осаждения заметно влияют и другие космические причины.

Ну разве не удивительно, что наименьшая скорость осаждения ежегодно наблюдается весной, в марте, а наибольшая — осенью, в сентябре? С солнечной активностью это никак не связано — от земных времен года она не зависит. Нет связи и с орбитальным движением Земли вокруг Солнца — ведь земная орбита мало отличается от окружности. И тут Пиккарди осенила смелая мысль — а не связан ли наблюдаемый странный эффект с движением Солнца и Земли вокруг центра Галактики?

Геликоида — путь Земли в межзвездном пространстве.

Мы уже однажды, занимаясь проблемой колебаний климата, вынуждены были искать причины за пределами Солнечной системы. Тогда достаточно было представить себе галактическую орбиту Солнца, сложную кривую, лишь приближенно напоминающую эллипс. По этой кривой движется Солнце в межзвездном пространстве. Но у земного шара траектория полета иная.

Движение Земли в межзвездном пространстве сложное.

Оно складывается из двух движений: ежегодного обращения вокруг Солнца и совместного полета вместе со всей Солнечной системой вокруг центра Галактики. Иначе говоря, сочетаются два движения — вращательное и поступательное. В итоге получается спиралеобразная кривая, называемая геликоидой. Она и есть траектория полета Земли вокруг центра Галактики.

Двигаясь по геликоиде, Земля непрерывно изменяет и скорость полета и направление этой скорости по отношению к центру Галактики. Ежегодно в марте Земля летит почти прямо к центру Галактики с максимальной скоростью 45 км/сек. Осенью же, в сентябре, скорость Земли направлена почти перпендикулярно к прежнему, «мартовскому», направлению и при этом достигает минимума — 24 км/сек. И на эти грандиозные перемены чутко реагируют растворы в крошечных лабораториях земных физиков!

Сейчас пока еще трудно полностью объяснить все эти поразительные факты. Видимо, причина заключена в воздействии на Землю магнитного поля Галактики. Оно очень слабо — его напряженность составляет в космических окрестностях Земли ничтожные доли эрстеда. Но читатель, вероятно, уже привык к гомеопатическим дозам космических влияний.

Известно, что величина тока в проводнике зависит от того, под каким углом к силовым линиям магнитного поля движется этот проводник. Нет ли здесь аналогии с подмеченными Пиккарди явлениями? В марте, двигаясь к центру Галактики, Земля с максимальной скоростью пересекает магнитные линии галактического магнитного поля.

В сентябре наблюдается нечто противоположное. Не в этом ли причина загадочной пока реакции растворов на галактическое движение Земли?

Поразительно — в капле воды отражается космос! Выявились неизвестные свойства воды, необычайно чутко реагирующей на космические процессы. Но это значит, что к таким процессам не безразличен и наш организм, почти на 70 % состоящий из воды.

Жизнь когда-то возникла в воде, и все живые организмы буквально пропитаны водой. Этот главный элемент жизни играет решающую роль в жизненных процессах — достаточно лишь вспомнить «водную» основу крови. Через воду (но не только через нее!) человек и все живые существа связаны с космосом. И лишь разгадав механизм этих космических связей биосферы, человек сумеет оградить себя и другие живые существа от вредных космических влияний.

А то, что в этом есть нужда, читатель узнает из следующих глав.

Примечания:

9

Пресман А. С. Электромагнитные поля и живая природа. М., «Наука», 1968;

Холодов Ю. А. Магнетизм в биологии. М., «Наука», 1970.