От гелиобиологии к космической экологии.

Термин "экология" стал в наши дни обыденным. Говорят и об "экологизации" современной науки, для которой характерна тенденция к постепенному увеличению перечня параметров внешней среды, влияющих на организмы. В наши дни есть все основания дополнить этот перечень еще и факторами, зависящими от космических процессов, прежде всего от солнечной активности. Это и есть космический аспект экологии. Влияние Космоса сказывается и в том, что некоторые "обычные" условия внешней среды (описываемые гидрометеорологией) также обнаруживают корреляционные связи с солнечной активностью.

До последнего времени космический аспект экологии систематически не рассматривался, за исключением авторов, сотрудничавших с Крымской астрономической обсерваторией (Б.М. Владимирский и др., 1985-1997). Между тем это становится необходимым не только с теоретической, но и с практической точек зрения. Наша работа имеет своей целью восполнить этот пробел. Изложение охватывает все стороны проблемы, хотя в основном касается биологических эффектов солнечной активности, что связано с именем А.Л. Чижевского, положившего начало научному изучению проблемы гелиобиологии, фактически - гелиоэкологии.

Наша биосфера не изолирована от процессов в космическом пространстве. Идет ли речь о попадании на Землю космической пыли или метеоритного вещества, либо о резком возрастании интенсивности рентгеновского излучения Солнца, какие-то изменения на поверхности Земли неизбежно обнаруживаются, несмотря на то, что она окружена несколькими "защитными" оболочками. Как правило, эти изменения связаны с действующим космическим агентом через определенную причинно-следственную цепочку, иногда довольно сложную. Например, всплеск рентгеновского излучения, поглощаясь в верхних слоях атмосферы (на высоте порядка нескольких десятков километров), вызывает увеличение концентрации электронов в ионосфере. Это имеет следствием возрастание проводимости, что, в свою очередь, вызывает изменения в величине электрического тока, постоянно текущего в ионосфере, которые уже можно зафиксировать на поверхности Земли, ибо они вызывают сдвиги напряженности магнитного поля. Изменение концентрации электронов в ионосфере сказывается и на режиме распространения радиоволн, в результате чего заметно возрастает излучение атмосферных молниевых разрядов - так называемых атмосфериков.

Аналогичным образом можно проследить за изменениями, обусловленными другими космическими причинами. В итоге, в среде обитания можно выделить класс физических факторов, которые в той или иной степени связаны с влияниями Космоса. Те физические факторы внешней среды, которые контролируются процессами на Солнце, принято называть гелиофизическими или иногда гелиогеографическими факторами, многие из которых имеют существенное экологическое значение.

Амплитуда изменений параметров внешней среды, обусловленных космическими процессами, обычно невелика. Эти изменения, однако, обладают одной весьма важной особенностью - они протекают квазипериодически (циклически). Поскольку периодические изменения во внешней среде используются организмами для синхронизации биологических ритмов, эти слабые воздействия могут существенно усиливаться.

Важно отметить, что воздействие на биосферу (иногда катастрофического характера) могло быть обусловлено космическими процессами, не связанными с солнечной активностью. Вспышка сверхновой звезды неподалеку от солнечной системы, ее прохождение через галактическое облако молекулярного водорода, падение на Землю астероида - подобные события, вероятно, не раз имели место на протяжении биологической эволюции и, несомненно, повлияли на ее ход (см. обзор английского астрофизика Маккри).

Несколько слов о терминологии. Для обозначения всего круга вопросов, касающихся космических влияний на биосферу, обычно использовали термин "гелиобиология", предложенный А.Л. Чижевским. Сейчас этот термин едва ли приемлем. Во-первых, космические воздействия могут быть обусловлены не только солнечной активностью. Во-вторых, эффекты солнечной активности обнаруживаются и в вариациях параметров физико-химических (т.е. небиологических) систем. В соответствии с принятой сейчас классификацией, любое изменение в среде обитания - неважно, по какой причине оно произошло - космической или антропогенной, - входит в компетенцию экологии. Но тогда проблема космических влияний на биосферу оказывается частью экологии, тесно соприкасающейся с наиболее важным междисциплинарным разделом наук о Земле - географией, имеющей гелиобиологическое "представительство" в медицинской и био-географии.

* * *
При проведении исследования автор столкнулся с трудностями, обусловленными междисциплинарным характером проблемы, из-за чего приходилось выходить за рамки его узкой специальности. Вследствие этого возможны некоторые недочеты изложения, которые, как можно надеяться, будут исправлены будущими исследованиями. Собранный нами библиографический материал включает более тысячи источников, но мы цитируем только те из них, которые непосредственно касаются проблем гелиобиологии и медицинской географии. Разумеется, при анализе влияния на биосферу космических факторов и при разборе других специфических проблем автор пользовался обобщающими работами последних лет ведущих специалистов соответствующих областей знаний.




EFFECTS OF SOLAR ACTIVITY IN BIORHYTHMOLOGY, ECOLOGY AND MEDICINE

Vladimirsky B.M, Temuryants N. A., Martynyuk V. S, Brusil O. Crimean astrophysical observatory,
Tavrida National V.I. Vernadsky University,
Crimean scientific center of National Academy of Ukraine and Ministry of Education and Science of Ukraine,
Department of Neurology, Keizer Permanent Medical Center, Los Angeles, USA

We are faced with a general tendency in the biological systems, which for the first time was recognized by Chizhevsky and that is that dynamical changes in various biological processes depend on solar activity. In general, accumulated empirical data on possible connection between biological processes and variations of solar activity is extensive and, for the most part, are concordant (although such data was gathered independently in different areas of biology) and, without a doubt, reflects real processes. Skepticism expressed towards results that have been obtained in the course of investigations is driven, in our opinion, by an assumption that all changes that have been made possible by solar activity are very "insignificant".
The fact that this erroneous point of view is not sustainable became apparent following formalization of the concept of the "biological action of microdoses" of various physical and chemical agents. Results of the conducted experiments clearly demonstrated that life-supporting processes are susceptible to some utterly miniscule doses ("microdoses") of, for instance, background ionizing radiation. Even exclusion from the natural background radiation of such isotope as potassium-40 impacts life-supporting activity of plants. Some important questions remain unresolved. In particular, cellular and molecular mechanisms that mediate the influence of weak physical fields of cosmic and geophysical genesis on living organisms are key problems that demand answers. Nevertheless, it can be said of the research projects discussed herein that an important ecological role of natural electromagnetic fields has been established. Quite feasibly, the same factor plays a visible role in classical biometeorology, as all synoptic processes are accompanied by variations of electromagnetic fields and these variations, it seems, contribute to the human reaction to weather changes. A quarter of a century ago Pressman also wrote about it and one should acknowledge the keenness of minds of these men. Nevertheless, even now there is no clear understanding in biophysics as to exactly which weak ("non-heat") radio waves can affect a biological substrate, water solutions and, generally speaking, condensed media.