Магнітні властивості тканин організму, фізичні основи магнітобіології

На сьогодні є чимало екпериментальних фактів, які свідчать про вплив магнітних полів (сильних чи слабких) на біологічні об'єкти. Це стосується, наприклад, здатності ба­гатьох тварин і рослин орієнтуватись у магнітних полях, впливу магнітних полів на властивості крові, інтенсивності водного обміну, активності багатьох ферментів, швидкості проростання і схожості насіння, впливу різких змін напру­женості магнітного поля Землі (магнітні бурі) на самопо­чуття людей і поведінку тварин тощо. За допомогою магніт­них полів вдається впливати на хід деяких біологічних про­цесів і хімічних реакцій.

У природних умовах всі процеси протікають в магніт­ному полі Землі, яке поблизу поверхні має на широті Києва горизонтальну і вертикальну

складові. Тому в біологічних системах відбуваються зміни не лише за наявності додаткових магнітних полів, а і при зміні магнітного поля Землі. Вважають, що універсальність дії магнітного поля на все живе обумовлена його впливом на властивості води.

Магнітні властивості біологічних тканин характери­зуються досить низькою величиною магнітної проникності оскільки основні хімічні компоненти біосередовищ (білки, вуглеводи, ліпіди, вода) належать до діамагнетиків. В невеликій кількості в живих організмах містяться пара­магнітні частинки (вільні радикали, ферменти, іони). У надниркових залозах людини виявлені ферити - складні окисли, що містять залізо і яким притаманні феромагнітні та напівпровідникові або діелектричні властивості; їх функції поки що повністю не встановлені. Подібні феро­магнітні включення є у бджіл, метеликів, дельфінів. Вони забезпечують просторову орієнтацію цих тварин.

Магнітні властивості речовини характеризуються не лише магнітною проникністю , а й індуктивністю L, вели­чина якої залежить від геометричної форми і розмірів тіла. Навіть діамагнетики можуть мати значну індуктивність, якщо вони мають форму котушки і по них тече електрич­ний струм. Тоді

(2.65)

де п - кількість витків, що припадають на одиницю довжи­ни - об'єм котушки.

Коулом і Бейкером (1941 р.) була визначена індуктив­ність плазматичної мембрани гігантського аксона кальмара. Виявилось, що такої мембрани завтовшки має досить високу індуктивність

Біоструми, що виникають в організмі, є джерелом слаб­ких магнітних полів, які інколи можна зареєструвати. Так, наприклад, існує діагностичний метод магнітокардіографія - реєстрація зміни магнітного поля серця протягом кардіо-циклу. Перевагою при застосуванні такої методики є відсут­ність електричних контактів, що створює предумови для дистанційного діагностування.

В основі дії магнітного поля на біологічні об'єкти ле­жать первинні фізичні процеси, до яких, насамперед, слід віднести:

а) зміну концентрації молекул в неоднорідному полі;

б) дію сили Лоренца на іони, які рухаються разом з біологічною рідиною;

в) ефект Холла, який виникає в маг­нітному полі під час поширення електричного імпульсу;

г) різні кінетичні процеси (наприклад, поперечний та по­здовжній ефекти Еттінсгаузена, пов'язані з виникненням градієнта температури при наявності електричного струму та магнітного поля).

Важливо зауважити, що магнітобіологія перебуває в стані свого становлення і фізична природа дії магнітного поля на біологічні об'єкти не є ще до кінця вивченою.