Файл: Дубров, А. П. Геомагнитное поле и жизнь (краткий очерк по геомагнитобиологии).pdf

Микроорганизмы и вирусы

Тесную связь между динамикой инфекционных про­ цессов и изменением ГМП можно объяснить только тем,

что ГМП вызывает непосредственные и разносторонние изменения в жизнедеятельности микроорганизмов (ско­ рость размножения, патогенность, наследственные свой­ ства и т. д.). Например, при экранировании микроорганиз­ мов от ГМП резко снижается их рост [377], образуются мутантные штаммы [339]. Анализ изменений спонтанного

уровня титра фага в лизогенной культуре E coli Ki2 (λ)

показал зависимость их с изменениями горизонтальной составляющей ГМП [24].

Высказываются мнения о связи изменений культураль­ ных и морфологических свойств микроорганизмов с маг­

нитной активностью [409], о влиянии напряженности и из­ менения полярности ГМП на морскую микробиальную флору и ее распределения в морских осадках [600, 601].

Если признать прямое влияние изменений ГМП на бак­ терии и вирусы с учетом очень высокой скорости их роста

и размножения, станут понятными быстрая эволюция этих организмов, смена паразитоценозов, вирусных штаммов

и, как следствие этого, колебания уровня заболеваемости различными болезнями. Но в настоящий момент более подробно изучено влияние ГМП на насекомых.

Насекомые

В результате экспериментальных и статистических ис­ следований были отмечены определенные закономерности

в поведении насекомых, послужившие основанием для тщательного изучения влияния на них ГМП [360].

Соотношение полов и мутации. В лабораторных опытах было установлено, что ориентация личинок дрозофилы

головным отделом зародыша на север (по компасу) спо­

собствует его сексуализации в мужском направлении, а ориентация на юг — проявлению женской сексуализации [3]. Из этого следует, что ориентация яиц во время кладки по отношению к геомагнитным полюсам имеет важное значение для развития особей п что, по-разному распола­ гая личинки в ГМП, можно изменить естественное соот­ ношение полов. Все это указывает на прямое воздействие

87

ГМП на генетический аппарат насекомых. Подтвержде­

нием такого вывода могут служить результаты опыта с дрозофилой, находившейся в гипомагинтных условиях

[614], и аналитические исследования динамики естествен­ ного мутационного процесса [88, 93, 103].

При воздействии искусственным магнитным полем, а также при снижении уровня естественного ГМП до

≈0,05 9 у дрозофилы наблюдались мутации, приводящие к отклонению в соотношении полов по сравнению с нор­ мальным ожидаемым соотношением 1:1 [614]. Характерно, что у насекомых, особенно в Fq и F∙i поколениях, находив­ шихся длительное время после спаривания в гипомагипт-

ных условиях (0,05 Э, кольца Гельмгольца), был обнару­ жен высокий статистически значимый сдвиг в соотноше­ нии полов в сторону преобладания мужских особей. Крат­ ковременное пребывание в таких условиях (0,05 Э, 48 ча­ сов) не давало столь ощутимого эффекта, хотя в Fq в отдельных пробирках опытных серий имелось значитель­ ное отклонение от ожидаемого соотношения полов.

Аналитические исследования также показывают боль­ шое значение ГМП для мутационных изменений, проте­

кающих у насекомых в естественных условиях [88—90]. C помощью метода прямого сопоставления было обнаруже­ но, что у дрозофилы сезонный ход инверсий хромосом точно соответствует изменению ГМП за тот же период времени (рис. 18).

Обращает на себя внимание тот факт, что динамика час­ тоты появления инверсий гена ST и TL зависит от изме­ нения различных элементов ГМП — наклонения и скло­ нения. Возможно, это свидетельствует о специфичности связи между ГМП її особенностями молекулярного по­ строения генетического аппарата живых организмов. Но эти предположения нуждаются в серьезной проверке

итщательных экспериментах доказательствах.

Ритмическая активность. Наблюдения в естественных

условиях подтверждают, что прилет насекомых ночью на

свет кварцевой лампы зависит от состояния геомагнитной

активности [324, 325, 327, 328]. IIa основе обработки боль­

шого материала (75 336 особей) было выявлено, что коэф­

г=+0,926 при p<0,001. В дни с магнитной бурей резко искажается и суточный ритм активности, например, у жу­

88

ка-кожееда Trogoderma glabrum [326]. В лабораторных

условиях у этого насекомого наблюдался четкий ритм активности днем и покоя ночью, но часто двигательная

град, у

0,71 - 70

а)

V

Рис. 18. Динамика мутационного процесса у дрозо­ филы в естественных условиях (Калифорния, CLIIA)

пизменение ГМП [96].

а— изменение концентрации порядка гена ST: 1 — на­ клонение геомагнитного поля (град.), 2— инверсии гена

ST(%); б — изменение концентрации порядка гена TL: 1 — склонение ГМП (мин.), 2— инверсии гена TL(%).

активность отмечалась днем и ночью. Подобные наруше­ ния ритмики наблюдались в течение 69 дней из 284. При анализе было обнаружено, что в возмущенные дни ритмы

нарушаются значительно чаще, чем в спокойные дни. Если доля дней с нарушенной ритмикой в магнитно-возмущен­

ные дни составила 0,59, то в магнитно-спокойные дни

89

всего 0,16, причем различие этих долей статистически высоко достоверно (p<0,001). Нарушения ритмики имели 27-дневную повторяемость и значительно повышались

весной и осенью. Последние периоды соответствуют, как

известно, характерным особенностям проявления магнит­ ной возмущенности, связанной с положением Солнца на эклиптике (см. рис. 3). Отмечается, что на геомагнитные возмущения реагируют различные насекомые по-разно­ му [329].

Ориентация насекомых. В большой серии тщательных

итонких экспериментов было обнаружено, что физические

факторы внешней среды, отличные от обычных (световых,

пищевых и других экологических факторов), оказывают решающее влияние на ориентацию тела насекомого в про­ странстве.

Жуки, термиты. Впервые «ультраоптическая» ориента­ ция была замечена в лабораторных опытах с западным

майским жуком [589—592]. Взрослые особи жуков (предва­ рительно охлажденных, для того чтобы лишить их подвиж­ ности) помещали в нормальные условия. После того как проходило холодовое оцепенение, жуки начинали двигаться

иостанавливались в определенном положении. Это оконча­ тельно выбранное жуками направление было не случай­ ным, оно являлось результатом, по терминологии автора,

ультраоптической ориентации. Насекомые выбирали опре­ деленное направление относительно векторов действую­ щих физических полей, связанных с расположением стран света. В дальнейшем было обнаружено, что ультраоптиче­ ская ориентация связана с действием векторов неидентифицированных физических факторов, проникающих через стены, стекло, проволочную сетку фарадеевского ящика и

способствующих проявлению географической ориентации.

Отметим, что результаты исследований [589—592] по ориентации насекомых были высоко статистически значи­ мы. Хотя автор их и не сделал прямого и окончательного вывода, из всех данных следует, что большую роль в так

называемой ультраоптической ориентации насекомого играет ГМП. На это четко указывают: выбор насекомыми определенных географических направлений, влияние на этот выбор магнитного поля в 10 Э, проникновение неиз- ■вестных факторов, определяющих ультраоптическую ори­ ентацию через любые материалы и т. д.

90

Наблюдения в естественных условиях также подтверди­ ли большую роль ГМП в жизни насекомых. Например, бы­

ло установлено, что термиты ориентируют свои подземные галереи и входы в термитники предпочтительно в направ­

лении по магнитному меридиану [377]. Имеются данные,,

что самка (царица) термитов располагается в термитнике вдоль магнитного меридиана [56, 442]. Подобные наблюде­ ния побудили исследователей подробно изучить чувстви­ тельность других насекомых в ГМП и их реакцию на его изменение.

Мухи. Ориентационную способность мух изучали в са­ мых разных опытах: в боксах со стеклянными стенками квадратной формы, в круглых высоких чашках Петри, за­

крытых от света бумагой, причем чашки поворачивались на 60° после каждой проверки. Кроме того, насекомых CallipIwra erythrocephala Meig и Musca domestica L. фотографи­

ровали в комнате без окон при искусственном освещении в особых кубических контейнерах, где положение посадки и отдых насекомых изучались на освещенном квадратном или круглом основании. При необходимости угол наклона стенок контейнера и частично освещенность можно было изменять в заданных пределах [382]. Угол направления, под

которым располагалось тело насекомых относительно гео­ магнитных полюсов, измеряли с точностью менее чем Io. Опыты показали, что независимо от условий проведения экспериментов насекомые предпочтительно избирали сек­ торы в ±20° около осей север—юг и восток—запад по

отношению к горизонтальной составляющей геомагнитного поля. Следует отметить, что распределение частоты угло­ вых направлений по отношению к полюсам, избираемых

насекомыми при посадке и отдыхе, значительно изменя­

лось при компенсации ГМП примерно до 5% его естествен­ ной величины. Чтобы выявить роль компенсации, насеко­ мых фотографировали при нормальных условиях и при компенсации ГМП. Было обнаружено, что при компенса­

ции ГМП мухи уже не избирают направление север—юг и восток—запад так предпочтительно, как в нормальных условиях (рис. 19).

Отмечено, что в геомагнитном поле предпочтительно избираемыми направлениями для насекомых были на­ правления север — юг и восток — запад и близкие к ним углы. Объективность фотографической регистрации, боль­ шие выборки, с которыми оперируют исследователи,

91

тщательность математической обработки данных гаранти­ руют правильность полученных результатов и исключают психологические ошибки, возможные при подобного рода опытах [324]. Например, для положения отдыха у дрозо­ филы (D. Tnelanogaster) различия между главными ориен-

Рис. 19. Влияние компенсации ГМП на расположение тела мух при посадке отно­ сительно стран света [382].

Z — геомагнитное поле, 2 — компенсация ГМП.

тационными секторами север — юг п восток — запад п на­ правлениями северо-восток — юго-запад и юго-восток —

северо-запад были статистически высокодостоверными

Jjp<0,0005).

Выше указывалось, что при компенсации ГМП кольца­ ми Гельмгольца естественно проявляемая ориентация на­ секомых нарушалась. Такой же эффект был отмечен при компенсации только горизонтальной составляющей ГМП или воздействии искусственным полем, создаваемым вра­ щающимся магнитом. Правда, на ориентацию отдельных особей мух геомагнитное поле оказывало весьма различное влияние. Последнее хорошо согласуется с выдвинутым

92

принципом функциональной диссимметрии, указывающим на разнообразие ответных реакций биологических систем

на действие геомагнитного поля [92, 93, 102].

Хотелось бы отметить, что при изучении влияния ГМП на ориентацию насекомых особое внимание было обращено на правильную статистическую оценку результатов. Досто­ верность данных о предпочтительной ориентации насеко­

мых в различных экспериментальных условиях была про­ верена тестами Колмогорова—Смирнова, тестом Фишера, по t — критерию Стыодента, тестами по Куиперу и Стефен­ су и т. д.

Пчелы. Проблема ориентации пчел в пространстве в по­ исках улья и корма является одной из самых давних и тра­ диционных научных проблем. Внимание исследователей уже привлекала роль ГМП в ориентации у пчел. Однако

вранних работах с пчелами не было обнаружено влияния

ГМП [465, 575].

Впоследние годы были проведены исследования, позволившие с новых позиций оценить роль ГМП в жизни пчел. Как известно, танец пчел в вертикальной плоскости является своеобразным рассказом о том, где находятся рас­

тения, служившие местом сбора пыльцы и нектара [465]. Движением своего тела, в особенности хвостового отдела,

танцующая пчела сообщает об азимутальном направлении кормовой базы. Однако эти указания направления все вре­ мя имеют некоторую неточность (Mißweisung), т. е. содер­ жат определенные отклонения от правильного пути. Уда­ лось установить, что причиной таких «неверных указа­ ний» о действительном месте расположения корма являют­ ся изменения ГМП. Исследователи [506] нашли, что при компенсации ГМП (улей помещали в модифицированную систему колец Гельмгольца) неточные указания направле­ ния на корм становились минимальными. Например, если

вконтрольных условиях отклонения от правильного на­ правления составляли от +4,8 до —10° с разбросом значе­ ний от ±1,4 до 3,8°, то при компенсации ГМП до уровня О—5% они были —3,8° с рассеиванием в пределах ±0,8 до

2,5° (рис. 20). О статистической обработке этих данных и использованных критериях сказано было выше.

Таким образом, благодаря правильной методической по­

становке опытов впервые было получено четкое указание на роль ГМП в жизни пчел. Следует отметить, что влияние

ГМП на пчел и особенно при введении компенсации или

93