8.1 Жасанды және табиғи электромагниттік өрістердің рөлі

Адам жасанды және табиғи электромагниттік өрістердің рөлін анықтай отырып, ғалымдар адамдардағы бірқатар физиологиялық үдерістерді зерттеді. Тәжірибелер жер астындағы үй-жайларда: ГМӨ-тен экрандалған бөлмеде (өріс қуатын 100 есе төмендетіп) және ГМӨ-тің әдеттегі жағдайлар бар бөлмеде өткізді. Экрандалған бөлмеде сыналушыларды өзара айқасатын бағытта берілген қуаты секундына 25 мВ/см, жиілігі 10 Гц жасанды электромагниттік өріс әсеріне жіберді. Сынаққа алынғандар экрандалған бөлме туралы және жиілігі 10 Гц жасанды электромагниттік өрістерін қоздыруға арналған құрылғылар туралы, оны қосуын және сөндіруін білген жоқ. Тәжірибие ұзақтығы 3–4 аптаны құрады, бұл кезде сынаққа алынушылардың белсенді әрекеті мен демалыс уақыты дене температурасы өлшеніп отырылды, бірқатар индекстер, сондай-ақ бүйректің бөлу қызметі және кіші дәреттің электролиттік құрамы зерттелді. Бұл тәжірибиеде циркадтық ырғақтар кезеңі 1,27 сағатқа (р<0,01) қысқартылды, бұл кезде өрістің тездету әсері жоғары болды (р<0,001). Бұдан өзге ішкі гисинхронизация құбылысы белгіленді. Адамдардың ырғақтарының ішкі десинхронизациясы көбінесе экрандалған бөлмеде байқалды және адамдардың белсенділік кезеңі қалыпсыз ұзарды (30-40 сағатқа дейін), бірақ осы уақытта бір мезгілде тіркелген вегетавтивтік функция кезеңі қалыпты жағдайда қалды (25–26 сағат шамасында). Белгіленген кезеңдердің арасында берік фазалық байланыс болған жоқ. Табиғи өрісті қосқан кезде сынаққа алынушылардың ішкі десинхронизация құбылысы жоғалып кетті. Экрандалмаған бөлмеде де белсенділік кезеңінің ұзарғаны байқалды, бірақ оның ерекшелігі адамдардың белсенділік кезеңі дене температурасын өлшеу кезеңінен дәл 2 есе ұзақ және берік фазалық байланысы болды. Тәжірибелер бірдей контингентте, сондай-ақ, тек экрандалуы ғана басқа айна түрінде орналасқан бөлмелерде өткізілгендіктен, адамдардың әлсіз электромагниттік өрістер жасанды және табиғи, адамдардың циркадтық ырғақтарына және кейбір физиологиялық функцияларына, және де олардың жалпы жағдайына әсер етеді деген қорытындыға келуге болады. Екі өріс те жасанды және табиғи өріс болмаған кезде байқалатын десинхронизацияға кедергі келтіреді, бірақ бұл өзара ауысу жиілігі 10 Гц өрістің адамдарға әсер ететін табиғи өрістің бірден-бір компоненті болатынын білдірмейді деп дұрыс көрсетілген. Осы қорытындыны растайтын және басқа диапазондағы электромагниттік өрістердің маңыздылығын көрсететін жұмыстардың бар екендігін атап айту керек. Әңгіме адамның оптикалық сигналға реакциясысының уақытына әсер ететін жиілігі 2–8 Гц диапазондағы төмен жиілікті табиғи электромагниттік өріс туралы, сондай-ақ жиілігі 0,2 Гц және қуаты 5–11 гаусс және адамдардың реакция уақытын өзгертетін жасанды магниттік өрістер туралы болып отыр.

8.2 Биологиялық ырғақтар

Табиғаттағы көптеген биологиялық процесстер ырғақты түрде өтеді, яғни ағзаның әр түрлі күйі айтарлықтай жеткілікті нақты кезеңді түрде ауысып отырады. Тез ырғақтың мысалдары – бірнеше секунд аралығындағы жүректің жиырылуы немесе тыныс алу қозғалысы. Басқа өмірлік маңызы бар ырғақтардың, мысалы, сергектік пен ұйқының алмасу кезеңі шамамен бір тәулікті құрайды. Егер биологиялық ырғақтар ағылу мен кері қайтудың (әр 12,4 сағат сайын) немесе осы фазалардың біреуінің ғана (24,8 сағат саны) басталуымен қатар келсе, оларды ағылмалы деп атайды. Айлы биологиялық ырғақтардың кезеңі туған айдың ұзақтығына, жылдық биологиялық ырғақтардың кезеңі жылдың ұзақтығына сәйкес келеді. Жүрек жиырылуы және қоршаған ортадағы табиғи өзгерістермен байланыспайтын ырғақтық белсенділіктің басқа түрлерін физиология зерттейді. Биологиялық ырғақтар көп жағдайларда, тіпті, орта жағдайларының тұрақтылығы кезінде де сақталатындығымен қызықты. Бұндай ырғақтарды эндогенді, яғни «ішкі жақтан келуші» деп атайды: алайда, әдетте олар сыртқы жағдайлардың ырғақтық өзгерістерімен, мысалы, күн мен түннің ауысуымен байланысқа түседі, оларды осы өзгерістерге тікелей реакция деп санауға болмайды. Эндогенді биологиялық ырғақтар бактериялардан басқа ағзаларда байқалған. Эндогенді ырғақты қолдайтын, яғни ағзаға уақыт ағынын сезінуге ғана емес, оның аралықтарын өлшеуге мүмкіндік беретін ішкі механизмді биологиялық сағат деп атайды. Биологиялық сағаттардың жұмысы қазіргі уақытта жақсы зерттелген, алайда, оның негізіне жататын ішкі үдерістер жұмбақ болып қалуда. 1950 жылдары Кеңестік химик Б. Белоусов тіпті біртектес қоспаларда химиялық реакциялар кезең бойынша тездетілуі және ақырындалуы мүмкін екендігін дәлелдеді. Осындай жолмен ашытқылық клеткаларда спирттік божу біресе күшейеді, біресе 30 секунд шамасындағы аралықта басылып қалады. Бұл клеткалар қандай да бір жолмен бір-бірімен өзара әрекеттеседі, сондықтан олардың ырғақтары синхрондалады және бүкіл ашытқы суспензия бір минутта екі рет «соғады». Барлық биологиялық сағаттың табиғаты мынадай деп саналады: ағзаның әрбір клеткасындағы химиялық реакциялар ырғақпен өтеді, клеткалар бірінің асты бірі «тұра қалады», яғни өз жұмысын синхрондайды және нәтижесінде бір мезгілде соғады. Бұл синхрондалған әрекеттерді сағат маятнигінің мерзімдік өзгерісімен салыстыруға болады.

8.3 Циркадиандық ырғақтар

Биологиялық ырғақтар бір тәулікке жуық кезеңде үлкен қызығушылық тудырады. Олай солай аталады да – тәулікке жуық, циркадианды, циркадты – латын тіл. – circa – жуық, dies – күн. Циркадты кезеңмен келетін биологиялық процестер әр түрлі. Мысалы, жарықтанатын саңырауқұлақтың 3 түрі өз жарықтарын әр 24 сағат бойы күшейтеді және азайтады, тіпті оларды жасанды жарық қалпында немесе тастай қараңғы күйінде ұстап тұрса да. Gonyaulax бір клеткалы теңіз балдырының жарықтануы әр тәулік бойы өзгереді. Циркадтық ырғақтағы жоғарғы өсімдіктерде әртүрлі метаболикалық процесстер жүреді, жекеше түрде фотосинтез үрдісі арқылы тыныс алуда. Лимонның сабағында 24 сағаттық кезеңмен транспирация қарқыны өзгереді. Әсіресе анық мысалдар – жапырақтың әр тәулік бойы қозғалуы және гүлдің ашылып-жабылуы. Циркадтық ырғақтың әртүрлілігі жануарларда да белгілі. Мысалы, көптеген кішкентай полиптер колонасын таныстырушы ішек қуысының актиниясына жақын теңіз мамығын (Gavernularia obesа) айтуға болады. Теңіз мамығы құмды шағын суларда өмір сүреді, фитопланктонмен қоректену үшін құмға күндіз шығып, түнде қайтады. Бұл ырғақ жарықтың өзгермейтін жағдайындағы лабораторияда сақталады. Биологиялық ырғақтар жәндіктерде айқын жұмыс істейді. Мысалы, аралар гүлдің қашан ашылатының біледі, және дәл сол уақытта күнде барып отырады. Сонымен қатар, аралар омартаға қай уақытта қант нәрін қоятының да меңгеріп алған. Адамда тек ұйқы ғана емес, басқа көптеген функциялары да тәуліктік ритмге бағынған. Мысалы – қан қысымының көтерілуі мен жоғарылауы, калий мен бүйректегі натрийдің бөлінуі, рефлекс уақытының өзгеруі, алақанның терлеуі, т.б. Әсіресе, дене температурасының айқын өзгерістері: күндізге қарағанда түнде ол 1⁰С төмен. Адамдағы биологиялық ырғақтар жеке даму кезінде қалыптасады. Жаңа туылған балада тұрақсыз – ұйқы, тамақтану кезеңдері жүйесіз кезектесіп отырады. 24–25 сағаттық циклдағы ұйқы мен сергектік кезеңдерінің ауысымы тек 15-жұмалық уақыттан басталады.

8.4 Корреляция және «икемдеу»

Биологиялық ырғақтар эндогенді болса да, олар сыртқы орта жағдайларымен, әсіресе күн мен түннің ауысымен сәйкес келеді. Бұл корреляция шартты түрде «басқыншы». Мысалы, жапырақтың әр тәулік бойы қозғалуы қараңғыда тек бірнеше күн ғана сақталады, деген де басқа циклді процесстер сырқы жағдайларға қарамастан жүз рет қайталануын жалғастыра береді. Қараңғыға төзімді бұрщақ жапырақтары ашылуы мен көтерілуін қойғанда бұл ритмнің іске қосылып, бірнеше тәулік ұстап тұру үшін жарықтың қысқа жарығы жеткілікті. Жануарлар мен өсімдіктердің циркадиандық ырғақтарында стимул беретін уақыт әдетте таңғы уақытта және кешке. Егер бұл сигнал периодпен және жиілікпен қайталанса, ағзадағы сыртқы процесстер ішкі жағдаймен синхрондалады. Биологиялық сағат қоршаған периодпен «басқындалады». Фаза бойынша сыртқы ритмнің өзгеруі, мысалы, түнде жарық қосып, күндіз қараңғыны қолданса, қарапайым сағаттардай биологиялық сағатты да «ауыстыруға» болады, бірақ бұл қайта құру уақытты талап етеді. Адам басқа сағаттық белдеуге көшкен кезде, оның ұйқы-сергектік ритмі тәулігіне екі-үш есе жылдамдықпен өзгереді, яғни 6 сағаттық айырмашылыққа ол тек екі-үш күннен кейін ғана үйрене бастайды. Биологиялық сағатты 24 сағат айырмашылығы бар циклға белгілі шекпен қайта баптауға болады, яғни, оларды басқа жылдамдықпен жүргізу. Мысалы, көп уақыт жарық пен қараңғының жасанды кезектесуімен үңгірлерде тұрған адамдарда 22–27 сағатқа созылатын «тәулікке» өзгерту мүмкін емес. Бұл басқа да ағзаларға қатысты, бірақ кейбір өсімдіктер мысалы 12 немесе 8 сағат созылатын «тәулікке» икемделуі мүмкін.

8.5 Ағылушы, ай және төменжиілікті ырғақтар

Жағаға жақын жануарларда көп жағдайда ағылушы ырғақ байқалады, яғни судың көтерілуі мен түсуінің синхрондалған белсенділіктің периодты өзгеруі. Ағымдар ай тартылысымен шартты, және планетаның көптеген аймақтарда ай тәулігі кезінде екі ағыл мен екі кері қайту болады (Айдың екі байланысқан шығуы арасындағы уақытта). Біздің планета өз осінен айналғандай, Ай Жерді сол бағытпен айналғандықтан, ай тәулігі күндікіне қарағанда 50 минут ұзағырақ, яғни ағыл әрбір 12,4 сағат бойы болады. Бұндай кезең ағылушы ырғақта да байқалады. Мысалы, жалғыз жүретін шаян күннен қорғану үшін кері қайтуға жасырынады, және көлеңкеден ағылға шығады; ағыл басталғанда устрицалар өздерінің қабыршақтарын ашып, актиния қармауыштарын бұрады және т.б. Көп жануарлар, оның ішінде кейбір балықтар ағылда көп оттегін қолданады. Судың көтерілуі мен түсуінде шаяндардың түсі синхрондалады. Көп ағылушы ырғақтар сақталады, жануарларды аквариумда салса да кейде бірнеше жұма бойы сақталады. Демек, олар эндогенді, табиғатта «басқындалады» және сыртқы орта өзгерістеріне жинақталады. Кейбір теңіз жануарларының көбеюі Ай фазасымен көрінеді. Айлы айдың кезінде бір рет (сирек – екі рет) болады. Бұл периодтың жақсы жағы: егер жұмыртқа мен шәует суға лақтырылса, ұрықтанудың мүмкіндігі жоғары. Бұл ырғақ эндогенді, 24 сағаттық циркадианды ырғақ пен ағылдың 12,4 немесе 24,8 сағатты құрайтын кезеңмен «беттеуімен» беріледі. Осындай «беттесу» (сәйкестік) ай циклына сәйкес 14–15 немесе 29–30 күндік интервалмен жүзеге асады. Ағылды және ай ырғақтарында ең танымалы – Калифорния аралдарына уылдырықты тасушы теңіз балығы. Айлы айдың кезінде екі әсіресе – жоғары – сизигийнді – ағыл, Ай Жер мен Күннің осінде орналасқанда (олардың арасында немесе қарама-қарсы). Осындай ағыл кезінде грунион судың қасындағы құмға уылдырықтарды жібереді. Екі жұма бойы олар теңіз жыртқыштары таба алмайтын құрғақ жерде дамиды. Су құмды басып өткен келесі сизигинді ағылда барлық уылдырықтардан бірнеше секунд ішінде теңізге кететін малькалар шығады. Егер ересек груниондар сизигинді ағылдың басталу уақытын білсе осындай көбею түрі мүмкін. Әйелдерде менструальды цикл төрт жұмаға созылады, ай фазасымен синхронды болуы шарт емес. Не десек те, эксперименттерге сүйене отырып, айлы ырғақ туралы сөз қозғауға болады. Жасанды жарық беру бағдарламасын қолдану арқылы менструация уақытын оңай жылжытуға болады, бірақ олар туған айға жақын 29,5 күндік периодтықпен келеді.

Төменжиілікті ырғақтар. Бір айдан асатын биологиялық ритмі циркадианды, механизмі әлі белгісіз биохимиялық флуктуация негізінде анықтау қиын. Осындай ырғақтар арасында біржылдық болады. Егер де белдеудегі ағашты тропикке қайта салса, олар біраз уақыт гүлдену циклін, жапырақ тастауын, тыныштық уақытын сақтайды. Күндердің бір күнінде ырғақ бұзылады, циклдік фаздың дамуы түсініксіз болады, аяғында әртүрлі биологиялық циклдің экземплярлары ғана емес, бір ағаштың барлық талына дейін жоғалып кетуі мүмкін. Қоршаған орта жағдайы жыл бойы тұрақты тропикалық облыстарда жергілікті өсімдіктер мен жануарларға ұзақ уақыттық 12 айлық биологиялық кезең тән, мысалы, гүлдену әр 8 немесе 18 сағат бойы болуы мүмкін. Жылдық ырғақ – қоршаған ортаның қалыпты жағдайына бейімделуі.

8.6 Биологиялық сағаттардың маңызы. Биологиялық ырғақтардың іс жүзінде қолданылуы

Биологиялық сағаттар, ең алдымен, қоршаған ортаның өзгерістеріне ағзаны бейімделу болуымен пайдалы. Мысалы, ағыл кезінде жарықтан қашқан шаян автоматты түрде шағалалар мен басқа жыртқыштардан қорғану үшін үй-жай іздейді. Гүлдердің ашылу кезінде араларға байланысты уақыт сезімі олардың ұщып шығу бағытын балшырын мен тозаңға әкеледі. Аналогиялық түрде, циркадианды ырғақ терең судағы теңіз жануарларына түннің қашан болатынын, көп қорек бар жоғарыға көтерілу керектігін білдіреді. Соған қоса, биологиялық сағаттар жануарларға астрономиялық бағытталған жолға салады. Ол аспан денесі мен тәулік уақыты анық болған кезде ғана мүмкін. Мысалы, Солтүстік жартышарда түсте күн оңтүстікте орналасқан. Басқа уақыттарда, оңтүстік бағытты анықтау үшін күннің бағытын, жергілікті уақытқа сай бұрыштық түзетуді білу керек. Биологиялық сағаттарды қолдану арқылы кейбір құстар, балықтар және көптеген жәндіктер осындай «амалды» қолданады. Мұхиттағы кішкене аралдарға жету үшін ұшып-келетін құстарда навигациялық қасиеттер болуы тиіс. Олардың өздерінің биологиялық сағаттарын тек бағытты ғана емес, географиялық координатты да анықтау үшін қажет болуы мүмкін. Навигацияға қатысты проблемалар тек құстарға ғана қатысты емес. Итбалықтар, киттер, балықтар тіпті көбелектер де ұзақ уақыттық миграция жасайды. Өсімдіктің өсуі мен гүлденуі биологиялық ырғақ пен қоршаған орта факторларының өзгерістеріне байланысты. Мысалы, гүлдену өсімдік дамуының белгілі кезеңдеріндегі тәуліктік жарық пен қараңғының жалғасуын үдейтеді. Бұл климаттық жағдайлар мен ендікке жарамды мәдениеттерді таңдауға, сонымен қатар жаңа түр шығаруға мүмкіндік береді. Өсімдіктердің биологиялық ырғағын өзгертудің сәтті талпыныстары белгілі. Мысалы, наурызда гүлдейтін аравиялық құс жолын (Ornithogallum arabicum) Рождество кезінде желтоқсанда гүлдетуге болады.

8.7 Десинхронизацияның себептері

Әуе саяхаттарының таралуымен десинхронизация феноминімен көбі бетпе-бет келді. Бірнеше сағаттарды тез өтетін реактивті ұшақтың жолаушылар жергілікті уақыттың биологиялық уақытына «ауысуына» байланысты шаршау мен дискомфортты сезінеді. Осыған ұқсас десинхронизация бір жұмыс ауысымынан екіншіге ауысқан адамдарда байқалады. Көптеген жағымсыз әсерлер адам организмінде бір емес, бірнеше сағат бойы болады. Ол бірдей күн мен түннің тәуліктік ырғағында «бағынғандықтан» байқамайды. Оны фаза бойынша жылжытқанда эндогендік уақыттың қайта өңдеу жылдамдығын әр түрлі болады. Нәтижесінде, ағзадағы дене температурасы, бүйректегі калий мен натрийдің бөлінуі және басқа да процестер сергектік күйіне сәйкес болса да, ұйқы келеді. Жаңа кезеңге бейімделу барысындағы функциялардың осындай келісім асқан шаршағандыққа алып келеді. Десинхронизацияның ұзақ кезеңінде, мысалы бір сағаттық белдеуден екінші белдеуге үнемі ұшу денсаулыққа зиян деген мәліметтер жинақталып келеді, бірақ қаншалықты зиян екені белгісіз. Фаза бойынша қозғалудан мүмкін емес болғанда, қозғалыстың жақындауын дұрыс таңдау арқылы десинхронизацияны минимумға жеткізуге болады.

Биологиялық ырғақтар мединица үшін аса зор мәнге ие. Организмнің әр түрлі қауіпті әсерлерді қабылдауы өзгеретіні белгілі. Тышқандарға бактериальді токсинді енгізген тәжірибеден байқалғандай, оның өлімдік дозасы күндізге қарағанда түннің жартысында көбірек болатыны байқалды. Осындай жолмен осы жануарлардың алкоголь мен рентгендік сәулеленуге сезімталдығы өзгереді. Адамның қабылдағыштығы да өзгереді. бірақ қарсы фазада: оның ағзасы тек түн ортасында қорғансыз. Түнде ота жасалған науқастардың өлімі күндізгіге қарағанда 3 есе жоғары. Бұл адамда күнді, тышқандарда түнде жоғары болатын дене температуасының өзгерістерімен байланысты. Осындай бақылаулар емдеу шараларын биологиялық сағат жүрісімен сәйкестендіру керек деген ойға жетелейді, және бұл бағытта белгілі табыстарға қол жеткізілген. Қиыншылық туғызатыны, адамның, әсіресе науқас адамның биологиялық ырғақтары әзірше жеткілікті зерттелмеген. Белгілісі, рактан эпилепсияға дейінгі көптеген аураулар кезінде – олар бұзылады; оның жарқын мысалы – науқастардың дене температурасының біліп болмайтын көтерілуі. Биологиялық ырғақтар мен олардың өзгерістері керегінше зерттелмегенше оларды іс жүзінде қолдануға болмайды. Бұған қосып айтарымыз, кейбір жағдайларда биологиялық ырғақтардың десинхронизациялануы ауруадың белгісі ғана емес, себептерінің бірі болуы да мүмкін.