Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 2.

Вестник МГТУ. 2019. Т. 22, № 2. С. 266-275. DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-2-266-275 Введение В процессе зарождения и эволюции жизни на Земле природные электромагнитные поля (ЭМП) взаимодействовали с биоэлектрическими процессами, присущими живой материи, и оказывали влияние на состояние и функционирование организмов (Бинги, 2012), что способствовало развитию механизмов восприятия (магниторецепции) и использования указанных полей, а также формированию в процессе эволюции способов защиты от повреждающего воздействия ЭМП. Живые организмы приспособились к определенному уровню электромагнитных полей, поэтому резкое повышение этого уровня вызывает напряжение их адаптационно-компенсаторных возможностей (Еськов и др., 2008). В настоящее время произошли изменения в структуре источников ЭМП, связанные с возникновением их новых видов, освоением различных частотных диапазонов теле- и радиовещания, развитием средств дистанционного наблюдения и контроля и т. д. Особенностью этих источников является создание равномерной зоны радиопокрытия, что приводит к увеличению электромагнитного фона в окружающей среде (Еськов и др., 2008; Бреус и др., 2016). Значительные отклонения ЭМП от естественного уровня выходят за границы оптимума жизнедеятельности живых организмов и являются стрессовым фактором (Еськов и др., 2008; Биогенный магнетит..., 1989). Экспериментальные данные, полученные как отечественными, так и зарубежными исследователями, свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах (Еськов и др., 2008; Walker et al., 2002; Zapka et al., 2009; Жаворонков и др., 2011). Биологические эффекты ЭМП детерминируются, с одной стороны, их параметрами, а с другой - физико-химическими свойствами биообъектов. Многообразие данных свойств, соответствующих различным уровням организации живой материи, порождает высокую вариабельность реагирования различных организмов на сходные параметры электромагнитного воздействия (Бинги, 2012; Еськов и др., 2008). Под влиянием ЭМП изменяется поведение животных, их двигательная активность, ориентация в пространстве, способность к выработке условных рефлексов (Холодов, 1975; Эльгард и др., 1964; Павлова и др., 2010; 2012; 2016). Влияние слабого низкочастотного электромагнитного поля определяется с использованием моделей, раскрывающих природу магниторецепции живых систем. Феноменологические модели не затрагивают природу явления, предлагая лишь математические средства (уравнения химической кинетики) для описания внешних эффектов от воздействия электромагнитных полей: стохастического резонанса как усилительного механизма в магнитобиологии; магниточувствительных фазовых переходов в биофизических системах, рассматриваемых в качестве жидких кристаллов (к которым относят и мембранные белки) и т. д. ( Бинги, 2002 ). Макро- и микроскопические описания касаются физико-химических механизмов разных уровней, раскрывающих реакции живых систем на воздействия ЭМП ( Бинги, 2002 ). С помощью макроскопических моделей изучаются биомагнетизм и ферромагнитное загрязнение; джоулево тепло и вихревые электрические токи, индуцируемые переменными ЭМП; сверхпроводимость на уровне клеточных структур и альфа- спиральных белковых молекул; магнитогидродинамика макроскопических кластеров ионов (Бинги, 2002). Микроскопические модели описывают движение заряженных частиц в ЭМП (в том числе осцилляторные, интерференционные эффекты, реакции с участием свободных радикалов, коллективные возбуждения многочастичных систем); биологически активные метастабильные состояния жидкой воды, чувствительные к вариациям ЭМП ( Бинги, 2002 ). Большинство воздействующих на живой организм частот ЭМП находятся в интервале 0,01-60 Гц и совпадают с ритмами функционирования головного мозга, нервной системы, сердца и других систем организма (Хабарова, 2002). Преобразование сигнала ЭМП в биологический отклик происходит в несколько этапов, каждому из которых соответствует свой механизм: изменения состояния первичной биофизической мишени влекут изменения на уровне систем и далее на уровне поведения целостного организма (Бинги, 2016). Центральная нервная система (ЦНС) обеспечивает развитие общего адаптационного синдрома; ей отводится основная роль в формировании ответа организма животных и человека на электромагнитные поля нетепловой интенсивности (Павлова и др., 2010; Холодов, 1996; 1998; Лукьянова, 2013; 2015). С изменением состояния ЦНС (динамических взаимоотношений между процессами возбуждения и торможения) многие авторы связывают проявление магнитных биологических эффектов низкоинтенсивных ЭМП (Лукьянова, 2002). Морские млекопитающие, в частности серые тюлени, широко используются в биотехнических системах различного назначения; главным критерием работоспособности таких систем является надежность выполнения команд, устойчивая демонстрация навыков и условных рефлексов на определенных временных интервалах (Матишов и др., 2010). Результаты предыдущих исследований (Яковлев и др., 2017; 2018) показали, что воздействие на серых тюленей низкочастотным электромагнитным полем на протяжении различных отрезков времени влечет изменения в поведении и двигательной активности этих животных (степень влияния и характер оказываемых воздействий зависят от длительности экспозиции и частоты ЭМП). В научной литературе отсутствуют данные о влиянии ЭМП на высшую нервную деятельность ластоногих, поэтому представляется целесообразным изучение воздействия электромагнитных полей 267