Текст книги "Биосфероведение"

Глава 7. Информационное поле биоты

Поле биосферной разумности. Информатика клеток и их «разговоры» друг с другом. Три информационные системы живого вещества – едины для всей биоты. О порождении в биосфере мозга.

Один мальчик спросил своего папу: «Папа, а есть ли у вирусов мозг?» Мы уже говорили, что биота миллионоглаза и многоглава. А вот есть ли у биоты собственный мозг? – зададим и мы детский вопрос. Несмотря на кажущуюся нелепость вопроса, спешить с ответом не надо – порой детские вопросы приводят к необычным и неожиданным открытиям. Сходность этих двух вопросов в том, что они вопрошают о невидимом: вирус невидим, поскольку это самая малая единичка живого вещества, а биота – самая большая. Вместе с тем есть нечто целостное, исполненное живого разума и смысла, что объединяет эти две крайности проявления живого вещества. Это некое невидимое поле, поле биосферной разумности. Биосфера полна могущественных невидимок. Одна из таких невидимок – информационное поле биосферы, а точнее, биоты. О нём и пойдёт речь в этой главе.

Наука совсем недавно приступила к исследованию этого поля, сделаны лишь первые шаги. Ещё очень много неизвестного и непонятного. Но уже проясняется его фундаментальное значение для биоты, для биосферы в целом. До сих пор мы говорили об энергетических процессах, протекающих в биосфере и представляющих основу её существования, говорили о биотическом круговороте, черпающим энергию от солнечного излучения и из земных недр. Но, кроме энергетических, в биоте идут фундаментальные процессы и иного рода – это информационные процессы. Без них она так же не могла бы существовать, как и без энергии.

Всякая живая клетка, всякий организм – сложнейшая информационная система, по своему информационному совершенству превосходящая компьютеры, созданные человеком.

Главная информация клетки и организма записана в их геноме, в ДНК. Но этим дело не ограничивается. В клетке есть и другие информационные системы. Мозаика липопротеидных комплексов на мембранах внутри клетки и на её внешней поверхности тоже представляет собой информационную систему, которая работает, пропуская потоки гормонов и медиаторов, несущих определённые сигналы. С липопротеидными комплексами связаны биоэлектрические потенциалы, имеющие особую информацию. Вообще клетки и её структуры, образуют свои электромагнитные поля и излучения, несущие биологическую информацию. Можно сказать, что вокруг каждой клетки существует маленькое электромагнитное информационное поле.

Благодаря этим информационным системам клетка способна существовать и реагировать на изменения, происходящие в жизненной среде. С помощью гормонов, медиаторов, электромагнитных потенциалов и излучений клетки имеют возможность как бы «разговаривать» друг с другом. Установлено, что живые клетки и ткани сами излучают слабый видимый и ультрафиолетовый свет. Ещё в 1923 году А.Г. Гурвич открыл ультрафиолетовые лучи, излучаемые делящимися клетками. Эксперименты же В.П. Казначеева показали, что с помощью ультрафиолетового излучения клетки сигнализируют другим клеткам о своём состоянии. Так погибающие клетки посылают сигнал, от которого начинают погибать и нормальные соседние клетки. А вот электростатическое поле способствует более интенсивному делению клеток. В опытах с амфибиями и млекопитающими было установлено, что раны под действием электростатического поля заживали в два раза быстрее обычного. Выявлено, что слабое переменное магнитное поле подавляет деление клеток и рост тканей. Так червь-планария у катода на месте хвоста отращивает голову – по-видимому, ей для формирования головной части нужен отрицательный потенциал. Организмы сами излучают электромагнитные волны высоких частот, влияющие на формообразование организма во время его развития.

У сложных организмов работают ещё более мощные информационные системы. Так у высших животных кроме первичных информационных систем – генетической, медиаторной и электромагнитной – имеется ряд других более сложных систем: гормональная, иммунная и нейронная. Безусловно, эти сложные системы включают в себя, как составную часть, и первичные информационные системы. Информационные процессы на уровне клеток и организмов изучены довольно хорошо.

А существуют ли информационные процессы в глобальной системе биосферы, на уровне биоты? Да, существуют. Вся биота пронизана, наполнена биологической информацией. Благодаря ей всё живое, обмениваясь информацией друг с другом, существует и работает. Благодаря ей осуществляет своё единство во времени и в пространстве и формируется как целое. Вечный двигатель биоты остановился бы, если бы прекратилась передача информации во времени – от поколения к поколению – и в пространстве – внутри сообществ организмов, живущих одновременно. Биологи передачу биологической информации во времени называют – вертикальной передачей, а передачу в пространстве – горизонтальной.

Теперь расскажем о трёх видах биологической информации, трёх видах информационных систем, которые играют основную роль в функционировании информационного поля биоты. Это генные биоинформационные системы, химические (медиаторные) и электромагнитные.

Современная генетика показала, что генетическая информация может передаваться не только вертикально – в процессе размножения в пределах одного вида, но и горизонтально – между организмами разных видов. Стало известно, что отдельные гены с помощью вирусов, плазмид, транспозонов в процессе симбиоза способны как бы перепрыгивать, путешествовать от организма к организму. Причём, это могут быть организмы отдалённые друг от друга, из разных видов, даже из разных царств. Один и тот же генетический элемент может «перепрыгнуть» от гриба к растению, на котором этот гриб паразитирует, а от растения – к насекомому, которое «дружит» с этим растением и так далее.

В связи с этим генетик Р.В. Хесин в 1984 году предположил, что существует единый генетический фонд биосферы, то есть всё живое планеты имеет как бы единый банк, общую библиотеку генетической информации, распределённой во множестве организмов, видов и экосистем. И всякий организм может черпать из этого общего банка необходимую ему генетическую информацию, «подпитывается», обменивается ею и, благодаря этому, быть генетически связанным со всеми организмами биосферы. Этот единый генетический фонд и составляет генетическую часть информационного поля биоты.

Поэтому так тревожатся биологи и экологи, когда из жизни, из биосферы исчезает один вид за другим. Ведь при этом необратимо разрушается общая генетическая система биосферы, общий источник, откуда черпается богатство, разнообразие, надёжность генетической информации всех организмов Земли. В том числе и человека. Биологами давно замечено, что, например, с уничтожением одного вида цветкового растения исчезает несколько видов насекомых, жизненно связанных с ним. Начинаются «цепные реакции» разрушения генного фонда биосферы. Тем самым резко обедняется генетическая информация каждого отдельного организма. Уменьшается его генетическая надежность и устойчивость. Искажаются генетические процессы, особенно у человека. Под воздействием отрицательных факторов (радиационных, химических и т. п.) генетическая информация человека разрушается. А свежую генетическую информацию, «генетические запчасти», чтоб укрепить и обновить своё генетическое «хозяйство», свою генетическую память взять неоткуда. И вот всё больше генетических болезней преследует человека, всё больше неполноценных людей рождается на свет. Ныне генетики насчитывают более 2000 болезней, связанных с разрушением генетической памяти человека.

А всё потому, что один человек, например, сорвал последний цветок ландыша, а другой убил последнюю дрофу, а третий срубил последнюю сосну. И тем самым уничтожил те гены, которые незаменимы не только в биосфере, но и в его собственном, человеческом организме. И вот человек уже не имеет ни генетической, ни иммунной защиты и прочности, дабы противостоять всё возрастающему натиску таких заболеваний как рак, СПИД, аллергия, вирусные инфекции. Даже атеросклероз связан с генетическими нарушениями.

Ко второму важнейшему виду биологической информации поля биоты относится «химическая» информация. Она существует благодаря сигнальным биологическим молекулам: ферромонам, гормонам, медиаторам и другим биологически активным соединениям. Потоки этих сигнальных молекул образуют химические информационные связи в экосистемах. Без них нельзя представить нормальную жизнь растений, насекомых, животных. Так для муравьёв важны ферромоны. Это такие сигнальные молекулы, с помощью которых муравьи сообщают друг другу сведения об опасности, о местонахождении и так далее. Рыбы тоже большую информацию получают благодаря запахам. Их обонятельные хеморецепторы (специальные клетки) очень чувствительны к молекулам разнообразных веществ. В океане рыбы на громадном расстоянии улавливают запах родной реки, там, где они появились на свет, – и идут в эти реки на нерест. Есть особые организмы обладающие хеморецепторами, реагирующими на отдельные ионы. Так ночесветки – одноклеточные светящиеся морские организмы – увеличивают своё свечение если добавить в воду ничтожное количество ионов сахара или натрия.

Химические связи, сложные системы «химической» информации, организующие целостность экологических систем, – незаменимая часть единого информационного поля биоты. К сожалению, человек своими химическими отбросами грубо нарушает эту тонкую систему химических связей и информаций, существующих в природе.

Третий важный вид информации, образующий информационное поле биоты, – это электромагнитная форма биологической информации. Мы уже говорили, что всё живое способно само создавать электромагнитные потенциалы и излучения, воспринимать их, и благодаря этому, передавать важную биологическую информацию. Это относится ко всем организмам, от одноклеточных до высших.

Так семена пшеницы, ржи, ячменя имеют своё магнитное поле. Дафнии ориентируются с помощью магнитного поля. То же известно о птицах и насекомых. Магнитную локацию в свой жизни применяют рыбы. Так щука способна создавать в области своих глаз переменное магнитное поле около 9 герц и благодаря этому отыскивать свои жертвы. С помощью электрических импульсов рыбы вообще «переговариваются». Нильская щука, скат, акула, осетровые имеют электрорецепторы – клетки чувствительные к электрическим сигналам. С их помощью они «видят» в воде добычу, так как другие рыбы генерируют электросигналы и тем самым обнаруживают себя. Эвглена – одноклеточный организм – чувствует радиоволны и плывёт по направлению к их источнику. У кальмара на хвосте особые «глаза» – тепловидящие. С их помощью он видит любой предмет, испускающий инфракрасные лучи, которые являются электромагнитными колебаниями «надсветового» спектра. Пчёлы, наоборот, видят очень короткие электромагнитные волны – ультрафиолет при длине волны 300 нм. Как всё живое, человек тоже оказался во власти этих свойств. Так вокруг человека существует электрическое поле, простирающееся до 10–25 сантиметров. Образуется вокруг него и магнитное поле, особенно вокруг головы и сердца. Эти поля имеют свою информационную нагрузку.

Как же проявляет себя электромагнитная информационная система в целой биоте, в масштабах биосферы? 0твет подскажет нам следующий пример. В магнитосфере возникла магнитная буря (которая прямым образом действует на электромагнитную систему информации) – сразу же по всему земному шару отмечается пик дорожных происшествий, скачок увеличения смертности людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, резкое падение творческих способностей, вспышки эпидемий. То есть, электромагнитная система магнитосферы реализует единый механизм информационного действия на всю биосферу.

Таким образом, три отмеченных информационных системы живого вещества – генная, химическая (медиаторная) и электромагнитная – касаются всего живого, всей биоты. Они универсальны: вирусы, бактерии, растения, животные – все имеют к ним отношение. Если биоту планеты сравнить с оркестром, то генную память биоты можно назвать партитурой, систему химической информации – инструментарием этого оркестра, а электромагнитную систему – дирижёрским пультом.

До сих пор мы говорили об одномоментном проявлении информационного поля биоты, о проявлении его в пространстве. А как оно реализуется во времени?

С течением времени в биосфере одновременно с наращиванием энергетических процессов и накоплением энергии происходит наращивание и биологической информации. Информационное поле биосферы, насыщаясь информацией и всё более сгущаясь, «откладывало» информационные «запасы» в своём генном фонде, в своей генетической памяти. На протяжении фанерозоя эти сгущения биологической информации вызвали к жизни многообразные нейронные структуры – мощные биологические центры информации, которые привели к появлению мозга.

Известный французский палеонтолог и философ Тейяр де Шарден утверждал, что мозг, а затем и человек, появились благодаря усилиям всей биосферы. Появились как бы в фокусе сгущения, концентрации всего информационного поля биосферы. Это мнение конкретного учёного.

Человек, благодаря своему мозгу, благодаря творческим усилиям разума, резко увеличил мощность информационного поля биосферы и её творческий потенциал.

Но, увы, по мере возрастания своего могущества человек всё более стал преступать законы биосферы, разрушая её и себя одновременно. Многочисленные радио и телевизионные станции, промышленность, транспорт, военная техника (радиолокация и пр.) выплескивают в биосферу столь мощные потоки электромагнитных излучений, что в спектре радиочастот (да и других частот) Земля в космосе «светит» как яркая звезда, сопоставимая с Солнцем. Это сильно нарушает функционирование электромагнитной составляющей единого информационного поля биосферы и отрицательно сказывается на жизнедеятельности всех организмов Земли.

Глава 8. Магнитосфера и биосфера

Фундаментальная связь магнитосферы с биосферой. Биосферные функции магнитосферы. О пульсации Солнца. Геофизические следствия солнечной активности.

Люди живут в магнитном и электромагнитном мире и как бы не ощущают на себе их действий. Но вот наступает какая-то нестабильность: нарушена радиосвязь; на дорогах резко увеличилось число аварий; эпидемии охватывают многие страны; невесть откуда взявшиеся тучи саранчи сметают на своём пути все растения до травинки. В чём причина, что произошло в мире? Оказывается, прошла серия геомагнитных бурь и обнаружилось действие магнитного поля на людей и на всё живое. Тут становится ясно, что мы (как и всё живое), живя в этом магнитном океане, в магнитной сфере, которая на нас действует, не всегда замечаем её, как обитатели подводного мира не замечают воду.

Магнитосфера – невещественная оболочка Земли, которая, как и другие – вещественные (литосфера, гидросфера и атмосфера), – неотъемлемо связана с биосферой и определённой своей частью входит в неё. Но мало сказать, что магнитосфера связана с биосферой. 0на, в отличие от других оболочек, буквально пронизывает биосферу, всю её биоту. Благодаря этому у неё особая роль. Имея такую внутреннею связь с живым веществом, с биотой, с её информационным полем, более того одномоментно, практически мгновенно действуя сразу на всю биоту планеты, она ежесекундно связывает её в единое образование. Наука пока мало преуспела в изучении этого вопроса, но уже вполне можно утверждать, что магнитосфера связана с живым веществом на таком фундаментальном уровне, что без неё жизнь на Земле не могла бы ни появиться, ни продолжаться.

Об особенной роли магнитного поля Земли свидетельствуют следующие данные палеомагнетизма: магнитосфера Земли существует, не прерываясь с момента образования земного ядра – это практически совпадает с длительностью существования жизни на Земле. Магнитосфера отличается стабильностью. Её параметры изменялись лишь в короткие периоды солнечной активности и в моменты галактических возмущений. Остальное время они практически не менялись. Сейчас напряжённость магнитного поля Земли равняется 0,6 Гс. Видимо, этот уровень наиболее оптимальный для жизни.

Когда с помощью космической техники стали измерять магнитные поля других планет, то обнаружили, что магнитное поле сходное с земным есть ещё лишь на Юпитере и Сатурне. Марс, Венера и Меркурий имеют столь слабые магнитные поля, что их не сразу и измерили. Например, на Марсе оно равно 64 гаммам. Луна имеет лишь следы утраченного магнитного поля, «застрявшего» в её породах с давних времен.

Эксперименты, проведённые учёными, показали насколько важно магнитное поле Земли для всего живого. В камеры, изолированные от магнитного поля Земли, помещали животных. В результате животные слабели и заболевали, у них выпадали волосы, неправильно делились клетки, они теряли способность размножаться и погибали. Люди даже после краткого пребывания в таких камерах чувствовали себя очень плохо, у них ухудшалось психическое состояние, нарушались суточные ритмы. В результате было установлено, что магнитное поле Земли обеспечивает синхронность деления клеток, регулирует биоритмы организма, обуславливает упорядоченность протекания внутриклеточных биохимических процессов.

Следует заметить, что организмы особенно чувствительны к изменениям именно слабых магнитных полей, близких по своей силе к напряжённости магнитного поля Земли. Организмы как бы настроены на него. Сильные же магнитные поля не оказывают регулирующего действия на живое.

Помимо организации ритмических процессов в живом веществе, магнитное поле Земли обеспечивает упорядоченность массовых перемещений живых организмов в пространстве биосферы. Так перелёты птиц, миграции рыб, полёты насекомых не могли бы совершаться без их способности ориентироваться в пространстве с помощью магнитного поля. Даже растения свои побеги и корни ориентируют, сообразуясь с направлением магнитных линий. Не исключение и микроорганизмы – они передвигаются тоже с учётом земного магнетизма.

И ещё одну важнейшую функцию в биосфере выполняет магнитосфера. Она защищает живую природу от вторжения жёстких излучений, испускаемых Солнцем (энергичных протонов и радиоволн) и, ещё более интенсивных и высокоэнергичных, приходящих из глубин Галактики. Прорываясь на Землю, когда она на какой-то момент оказывается незащищённой, они губительно действуют на всё живое – поражают, вызывают множественные мутации и другие изменения в живых организмах. Так 700 000 лет назад, когда произошла инверсия (переполюсовка) магнитного поля Земли, и в связи с этим Земля оказалась беззащитной, – внезапно вымерли многие виды микроорганизмов. Многие другие биосферные катастрофы учёные тоже связывают в конечном счёте с резкими изменениями магнитосферы Земли.

Что собой представляет магнитосфера Земли? Это магнитное поле Земли, видоизмененное взаимодействием с солнечным магнитным полем, его плазмой и излучениями. Состоит оно из основного – постоянного поля, имеющего северный и южный полюса, и дополнительного – переменного. По научным представлениям, магнитосфера образована циркуляцией жидкой части металлического ядра Земли. Свою лепту в магнитосферу вносит и остаточный магнетизм материковых пород, а также процессы, идущие на поверхности Земли. Сильно нарушает симметрию магнитосферы Земли, так называемый «солнечный ветер», вырываясь в виде плазмы и оказывая на неё давление. Поэтому на дневной стороне Земли она имеет сферу уплотнения на расстоянии 10 земных радиусов от планеты; а на ночной – «хвост» размыкающихся силовых линий, уходящих в пространство на 1000 земных радиусов.

Становится понятно, что магнитосфера Земли теснейшим образом связана с активностью Солнца. Поэтому для характеристики функционирования магнитосферы расскажем и о солнечно-земных связях.

Солнце относится к пульсирующим звёздам. Оно пульсирует, сжимаясь и расширяясь на 2 метра с периодом 5 минут, есть сведения о том, что период пульсации может быть и 160 минут. Активность солнца очень неравномерная. В годы минимальной активности атмосфера солнца колеблется с размахом в 1300 км в периоде 14 минут.

Самые «знаменитые» – основные 11-летние циклы солнечной активности. Через каждые 11 лет на Солнце резко возрастает число вспышек. Причём, это совпадает с изменением интенсивности галактических космический лучей, приходящих в солнечную систему. Основными считаются и 22-летние циклы, связанные с изменением знака магнитного поля Солнца.

Сейчас установлено, что основой всякой солнечной активности являются изменения магнитного поля Солнца. В спокойные годы его напряжённость держится на уровне нескольких десятков Гс, в годы же активности она достигает 4000 Гс и выше. Солнечный магнетизм обуславливает движение солнечной плазмы и высокоэнергичных частиц, «выбрасываемых» Солнцем в межпланетное пространство и достигающих Земли и других планет. Он охватывает межпланетное пространство вплоть до орбиты Плутона, простираясь на 4,5 миллиарда километра в радиусе от Солнца.

Какие же геофизические явления на Земле вызывает солнечная активность? Сгусток солнечной плазмы, долетев со сверхзвуковой скоростью до Земли и уловленный её магнитосферой, начинает ускоренно двигаться в сфере её замкнутых магнитных линий, образуя мощный кольцевой ток. Кольцевой ток, в свою очередь, индуцирует магнитные бури. А магнитные бури – резкое падение напряжённости магнитного поля 3емли, «прогибание» его. В некоторых районах вплоть до нуля. А это, как мы говорили, резко отрицательно сказывается на живых организмах. Взаимодействуя с верхними слоями атмосферы Земли, солнечная плазма и излучения изменяют ионосферный слой – в результате нарушается радиосвязь, а в северных широтах возникают полярные сияния. В верхних слоях приполярных зон атмосферы происходят энергетические процессы, оказывающие такое сильное действие на формирование погоды на планете, что эти зоны называют «кухней погоды». Под действием солнечной активности меняются температура, давление, динамика циклонов и антициклонов, режим осадков. Годы активности 11-летних и 22-летних циклов обычно связаны с засухами. Известны также и 100-летние и 200-летние циклы похолодания, так называемые «малые ледниковые периоды».

Солнце не всегда «соблюдает» 11-летние и 22-летние циклы. Бывают паузы продолжительностью около 150 лет, когда Солнце спокойно. В действии Солнца на Землю, на её магнитосферу много непонятного и загадочного. Среди этих загадок – влияние солнечной активности на суточное вращение Земли. Так в 1957 году (год небывалой активности Солнца) астрономы отметили резкое временное изменение скорости вращения Земли. То же наблюдалось и в 1971 году, когда сильная активность Солнца была связана со сменой знака магнитного поля Солнца.

О влиянии солнечной активности на биосферу уже было сказано. Добавим лишь, что все воздействия Солнца на биосферу обязательно происходят через магнитосферу Земли. В свою очередь биота, все живые организмы, имеющие многообразные электромагнитные системы и прежде всего информационные, неизбежно реагируют на малейшие изменения магнитосферы Земли.

Связь солнечной активности с биосферой изучает наука гелиобиология. Создал её русский ученый Александр Леонидович Чижевский (1897–1964). Благодаря гелиобиологии ныне хорошо исследована зависимость от 11-летнего цикла эпидемий таких заболеваний как чума, брюшной тиф, дизентерия, скарлатина, ревматизм, церебральный менингит, эпидемии бешенства, гидрофобии (водобоязни).

Вот как живописует действие солнечной активности сам Чижевский: «Девять раз в столетие, в течение 2–3 лет каждый раз, все без исключения явления на земле – синхронно, в мёртвом и живом царстве приступами – приходят в конвульсивное содрогание: страшные ливни, наводнения, смерчи, торнадо, ураганы, бури, землетрясения, оползни, вулканическая деятельность, полярные сияния, магнитные и электрические бури, сокрушительные грозы и, вызываемые ими пожары лесов, степей и городов.

Живая материя в эти годы приходит также в неистовство. Эпидемии и пандемии, эпизоотии и эпифитии проносятся по земному шару. Появляются резкие уклонения от обычного хода хронических и острых заболеваний, общая смертность во всех странах в эти годы достигает своих максимальных значений…Саранчовые совершают в эти годы опустошающие налеты, мигрируют якобы без особых внешних причин рыбы, птицы, грызуны, крупные хищники. Всё неживое и живое на планете приходит в движение!»

В заключение перечислим основные биосферные функции магнитосферы:

1. Защита биосферы от жёсткой радиации солнечных и космических излучений.

2. Обеспечение ритмической организации живого вещества. В том числе, синхронизация внутриклеточных и внутриорганизменных процессов; поддержание физиологических и нейропсихических ритмов.

3. Обеспечение ориентирования в пространстве биосферы разных организмов.

4. Посредничество в связи биосферы с космосом.

Из всех сфер Земли магнитосфера – единственная, которая «просвечивает» все сферы от ядра до околоземных сфер ближнего космоса и непосредственно соприкасается с солнечной магнитосферой. В силу этого магнитосфера Земли как бы интегрирует в себе воздействия всех сфер Земли и выносит получаемый интеграл в космос. Живое вещество, подключаясь к этому земному интегралу, получает возможность слышать пульс Земли от самого её ядра и подстраиваться к нему. Механизмы подстройки пока неизвестны, но совершенно ясно, что наличие у Земли магнитосферы и её взаимодействие с биосферой вовсе не случайны.