Реферат: Комитет по образованию г. Улан-Удэ

Комитет по образованию г. Улан-Удэ

XV научно-практическая конференция «Шаг в будущее»

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия №33»


Биологические основы влияния солнечной активности на живые организмы


Выполнила:

Балданова Арюна Цэндэевна,

ученица 10А класса гимназии №33

Научные руководители:

Сохина Татьяна Федоровна,

учитель биологии высшей

квалификационной категории гимназии №33;

Цыденова Татьяна Дашиевна,

учитель физики высшей

квалификационной категории гимназии №33;


г. Улан-Удэ

2008

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………..3

1§. Солнечно-земные связи ……………………………………………………………………..4

2§. Влияние солнечной активности на жизнедеятельность живых организмов…………… 4 3§ Физические процессы влияния космических факторов на живые организмы…………....5

4§. Экспериментальная проверка …………………………………………….…………………8

Заключение……………………………………………………………………………………....10

Список литературы…………………………………………………………………………...…11

Приложения…………………………………………………………………………………...…12


Введение

Актуальность нашего исследования определяется следующими факторами:

Во-первых, это влияние солнечной активности на земную атмосферу и магнитное поле Земли. Во-вторых, это проблема «Солнце-Биосфера Земли». С изменениями солнечной активности учеными был замечено изменение численности насекомых и многих животных. Таким образом, большинство физико-химических, биологических и биосферных процессов на Земле непосредственно или косвенно связаны с Солнцем.

Исследования процессов солнечной активности является актуальной задачей для современной науки и потому, что в настоящее время доказано влияние Солнца на самочувствие человека.

Поэтому цель исследования состоит в том, чтобы выявить физические факторы воздействия солнечной активности на организм человека.

В ходе работы необходимо выполнить следующие задачи:

1. Проанализировать солнечно-земные связи.

3. Изучить влияние солнечной активности на жизнедеятельность живых организмов

4. Доказать влияние солнечной активности на самочувствие людей.

5. Провести эксперимент.

Основными методами работы являются: анализ литературы и публицистического материала, а так же проведение эксперимента.


§1. Солнечно-земные связи

Этот термин означает систему физических связей между гелио- и геофизическими процессами. Солнце посылает на Землю электромагнитные излучения от жесткого гамма-излучения до километровых радиоволн, потоки заряженных частиц. На Землю воздейству­ют солнечный ветер и солнечные космические лучи. [1]

Когда на Солнце образуется много пятен, полыхают хромосферные вспышки и усиливается яркость короны, на нашей планете разражаются эпидемии, усиливается рост деревьев, особенно сильно размножаются вредители сельского хозяйства и микроскопические возбудители различных болезней. Увеличивается количество сердечно-сосудистых кризисов, дорожно-транспортных происшествий и т.д.[Интернет, 2]

В 30-х гг. XX столетия в городе Ницце (Франция) случайно было замечено, что число инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастало в те же самые дни, когда на местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения связи вплоть до полного сё прекращения. Как в последствие выяснилось, что нарушения телефонной связи были вызваны магнитными бурями.

Острые споры вызывал в своё время вопрос о влиянии солнечной активности на частоту несчастных случаев и травматизма на транспорте и производстве. Оно было обнаружено ещё в 1928 г. Чижевским, а затем в 50-х гг. изучалось Р. Рейтером и К. Вернером в Германии. Проанализировав данные около 100 тыс. автокатастроф, немецкие учёные установили, что число несчастных случаев возрастает с увеличением солнечной активности, причём особенно на второй день после солнечной вспышки.

Взаимосвязь солнечных и земных явлений устанавливается обычно на основании либо одновременности их протекания, либо совпадения их ритмики. Этого, конечно, недостаточно для того, чтобы прогнозировать то или иное событие на Земле по степени активности Солнца. Только знание всех процессов, образующих сложную цепочку взаимосвязей в системе Солнце - Земля, поможет предсказать конкретное событие. [Интернет,1]


§2. Влияние солнечной активности на жизнедеятельность живых организмов

Электромагнитные волны распространяются со скоростью света, намного опережая наступление изменения погодных условий, многие исследователи считают, что именно они вызывают ухудшение состояния у чувствительных к непогоде людей и вообще являются передатчиком влияния солнечных процессов на живую природу.

Изменения солнечной активности и смена погодных условий сами по себе не вызывают заболеваний, но, по мнению многих физиологов и врачей, способны обострять уже имеющиеся недуги. Здорового же человека, имеющего слаженную систему компенсаторных механизмов, процесс приспособления к изменившимся условиям окружающей среды проходит неощутимо, не вызывая болезненных симптомов.

Иначе обстоит дело с больными людьми. Во многих работах наших и зарубежных ученых содержатся выводы о том, что с годами повышенной солнечной активности, когда увеличивается количество пятен и хромосферных вспышек, совпадают ухудшения состояния больных гипертонической болезнью и атеросклерозом.

Так, французские врачи М. Фор и Г. Сарду и астроном Г. Валло собрали за 20 лет (начиная с 1922 г.) большой материал, свидетельствующий о том, что 84% случаев инфаркта миокарда и инсультов совпадают с увеличением количества солнечных пятен.

Доктор биологических наук, гематолог А. Т. Платонова (Иркутск) на основании большого количества клинических материалов пришла к заключению, что в годы максимума солнечной деятельности норма времени свертывания крови у здоровых людей увеличивается вдвое. У сердечно-сосудистых больных компенсаторная деятельность, в частности способность крови не свертываться, угнетена. Поэтому при усилении солнечной деятельности и увеличении числа пятен учащаются сердечно-сосудистые i строфы (инфаркты, инсульты). В связи с этим А. Т. Платонова считает необходимым усилить использование лечащими врачами астрономических прогнозов.

Многие американские ученые считают, что периодизм в солнечной деятельности диктует цикличность психики здоровых и особенно больных и неустойчивых в этом отношении людей. Опыты над обезьянами и исследования, проведенные на людях, говорят, что магнитные волны разной длины неодинаково действуют на белковые молекулы и центральную нервную систему и что при разной силе магнитной бури происходит разное перераспределение крови.

К. Вернер и Р. Рейтер, обработав (статистически) большое количество случаев, установили, что автомобильные катастрофы и аварии чаще всего  случаются на второй день после солнечной вспышки. Р. Рейтер полагает, что в это время у людей снижается реакция на сигналы. Может статься, что дальнейшее изучение этого явления, которое биологи связывают с быстрой сменой магнитного поля Земли, поможет принять профилактические меры для уменьшения несчастных случаев.[Интернет, 2]


§3. Физические процессы влияния космических факторов на живые организмы

Таким образом, сам факт влияния солнечного излучения на живые организмы может считаться установленным. Речь идет о прямом влиянии. Но тут же возникает вопрос, как конкретно осуществляется это влияние, что именно происходит в организме (в водной среде) под действием этого излучения. Одна из возможностей такого влияния состоит в следующем.

Еще раньше было установлено, что вода имеет структуру, похожую на кристаллическую. При этом молекулы связаны между собой водородными связями. Эти связи слабее, нежели химические. Они так же быстро разрушаются, как и возникают. Это может происходить под действием различных очень незначительных по силе внешних факторов, таких как температура, излучения или присутствие различных ионов. Именно на роль присутствия ионов в водном растворе обратили внимание исследователи. Было показано, что особенно важную роль играют ионы кальция. Они управляют молекулами воды и группируют их определенным образом вокруг себя. Так создаются большие коллективы молекул воды, которые специалисты называют комплексами. Они имеют различную структуру, напоминающую кристаллы определенной конструкции. Одна из таких структур за свою форму и конструкцию была названа гексааквакомплексом кальция. Такой комплекс образуется, когда ион кальция забирает 6 электронов от окружающих его молекул воды. В результате молекулы воды оказываются связанными с находящимся в центре ионом кальция. Эти связи осуществляются через атомы водорода (водородные связи). Как уже говорилось, водородные связи очень неустойчивые. Их можно разорвать даже незначительными по силе внешними воздействиями.

Но живому организму и нужны такие высокочувствительные датчики, которые позволяли бы улавливать маленькие изменения во внешней среде с тем, чтобы строить работу организма, исходя из новых условий во внешней среде. Специалисты считают, что такими датчиками и служат кальциевые комплексы.

Почему речь идет именно о кальции? Потому что он играет очень важную роль в развитии и формировании живого организма. Соли кальция способствуют свертыванию крови, управляют нервно-мышечным возбуждением, активируют отдельные ферменты, управляют проницаемостью клеточных мембран. Во внутриклеточных структурах (митохондриях) на каждый атом поглощенного кислорода накапливается до 3 ионов кальция. Ионы кальция участвуют в процессах, которые влияют на переход нервного импульса через нервные соединения между окончаниями нервных клеток.

Активного кальция в организме должно быть строго определенное количество. От него зависит состояние межклеточной жидкости. Если ионное равновесие нарушается, аквакомплексы кальция перестраиваются. Чтобы как можно быстрее восстановить ионное равновесие и восполнить недостающее количество ионов кальция в растворе, часть связанных ионов кальция с мембраны клетки временно переходит в раствор. Равновесие восполняется, но условия на мембранах клеток изменяются, поскольку оттуда ушла часть ионов кальция. Изменения в мембранах происходят в главном, от чего зависит жизнь клеток — меняется проницаемость мембран, от которой зависит обмен веществ между клеткой и межклеточной средой. Изменяется проницаемость мембран, что обусловливает возбудимость клетки.

Приводить к такому состоянию могут различные внешние факторы, в том числе и космические излучения. Так, если в ионосферу Земли вторгаются потоки заряженных частиц и вызывают там всплески низкочастотных излучений, то эти излучения впоследствии могут действовать на живые организмы. Это может приводить к изменению концентрации кальция в крови, которое омывает сердце, а также в самой мышце сердца. Естественно, это приведет к нарушению нормального функционирования сердца.

Таким образом, космическое излучение может очень эффективно воздействовать на водные растворы живого организма путем влияния на кальциевые аквакомплексы. Под действием электромагнитных полей изменяются число и размеры кальциевых аквакомплексов, в результате чего моментально изменяется концентрация ионов кальция. К чему это приведет — очевидно, так как роль кальция в работе организма очень велика.

Итак, вода в результате этих свойств, будучи основой любого живого организма, под действием космических излучений меняет свою структуру, она то ослабляет, то усиливает свои водородные связи. Поэтому, образно говоря, она помнит действие космических излучений даже в продолжение суток и более. Надо указать и на такую особенность коллоидных растворов: вещество в состоянии коллоидного раствора имеет поверхность, равную площади около одного квадратного километра. На этой огромной поверхности постоянно изменяются водородные связи. Это значит, что коллоидные растворы являются очень хорошими усилителями (биологическими). Благодаря им даже очень слабые космические излучения являются достаточными, чтобы вызвать в организме соответствующие им изменения. Далеко не всегда эти изменения являются благоприятными для нормального функционирования организма.

Имеется и еще один путь воздействия излучений на живой организм — это образование в организме ионов под действием радиации. Под действием радиации в биологических системах происходит радиолиз воды, в результате которого из молекул воды образуются свободные радикалы ОН, атомы кислорода О и водорода Н. Атомы и молекулы вступают в химические реакции и образуют перекись НО. Обычно химические реакции записывают символами. В данном случае они выглядят так.

Под действием излучений молекулы воды преобразуются в положительные ионы и свободные электроны. Затем ионы НО распадаются на ионы Н и свободные радикалы ОН: свободные электроны прилипают к молекулам воды, образуя отрицательные ионы воды. Затем отрицательные ионы воды распадаются на ионы ОН и атомы водорода. Особую роль в организме играют радикалы. Они реагируют с любым веществом, находящимся в растворе. Они изменяют аквакомплексы ионов кальция. Они способны образовать перекись водорода, которая является стимулятором окисления и вообще перегруппировки молекул (но для этого надо, чтобы в воде был растворен кислород).

Таким образом, если жесткая (высокоэнергичная) радиация действует на молекулы, то электромагнитное поле действует на комплексы молекул, которые оказываются очень чувствительными к этому действию. Изменения, вызванные электромагнитным полем в аквакомплексах, приводят к очень быстрому и значительному изменению количества кальция, от которого зависят многие жизненно важные функции организма.

Непосредственное действие космических факторов (прежде всего электрических и магнитных полей, а также электромагнитных волн) не ограничивается только влиянием на свойства водных растворов организма. Возможностей такого действия значительно больше. Практически все они обусловлены тем обстоятельством, что живой организм является системой электромагнитной. Что это значит? Это значит, что практически все главные функции живого организма обеспечиваются благодаря процессам, которые по своей природе, по своей сути являются электромагнитными. Они связаны с движением электрических зарядов, с электрическими токами (их называют биотоками, то есть электрическими токами в биологических системах), с действием электрических потенциалов, с излучением органами электромагнитных волн.[Интернет, 3]


§4. Экспериментальная проверка

Цель: Выявить, как в дни солнечной активности меняется самочувствие человека.

Задачи: В дни активности Солнца измерять у определенной группы людей артериальное давление, пульс и фиксировать общее состояние.

Результаты исследования представлены в таблице1


Таблица1





29.11

2.12

6.12

11.12

13.12

Цыденова Т.Д.

110-90,70

90-75, 70

90-63, 63

90-60, 63

90-60,62




Усталость, сонливость

Плохо, сильные головные боли

Очень сильная слабость

Недомогание




Абрамова Е.М.

120-90, 80

116-80, 70

114-80, 60

120-80, 72







Нормально

Нормально

Нормально







Турлай Т.В.


165-80, 70

169-89, 76

168-77,72

172-80,67




В школе незаметно, дома чувствуется усталость.

Сохина Т.Ф.

120-80, 90





115-80, 80

130-90,96

140-90,пульс учащенный







Нормально

Сильные головные боли, усталость

Самочувствие плохое




Балданова Д.Ж.

120-90, 75

120-86,78

131-97, 80

125-90,75

130-98, 84




Нормально, но чувствуется усталость

Сильные головные боли, нервозность

Нормально, никаких проблем

Неважно, сонливость, головные боли




Цагадаева Р. И.,

120-90, 70

128-95, 73

135-100,76

130-98, 80

124-93, 77




Недомогание, слабость.

Головные боли, сонливость

Усталость, рассеянность

Нормально




Аюшева Н.М.

обычно:150-90,60


156-100, 62

168-110, 55

150-93, 63

160-100,56




Чувствуется усталость

Плохо, повышенное давление, сильные головные боли

Самочувствие среднее, сонливость

Плохо, повышенное давление, сильные головные боли, ломит в суставах






Таким образом, мы выявили, как в дни солнечной активности меняется самочувствие людей и пришли к выводу, что здоровые люди гораздо легче переносят такие дни, что нельзя сказать о тех, кто имеет какие-либо проблемы со здоровьем. У них наблюдаются головные боли, повышение или понижение артериального давления.


Заключение

Таким образом, я выявила сущность солнечной активности и магнитных бурь, проанализировала солнечно-земные связи и доказала на основе наблюдений ученых и проведения собственного исследования влияние солнечной активности на самочувствие людей и пришла к выводу, что в зависимости от того, активно Солнце или нет у людей меняется самочувствие. У больных с патологией сердечно-сосудистой системы, особенно у тех, кто перенес инфаркт миокарда, резко ухудшается самочувствие, активизируются стрессорные гормоны. Однако у здоровых людей подобные изменения происходят без осложнений, они вызывают лишь частичную усталость или проходят незаметно. Для решения проблемы активности Солнца необходимо вести календарь таких дней и учитывать свои возможности в той или иной сфере жизнедеятельности.

Солнечная активность сказывается и на другие живые организмы нашей планеты, таких как птиц, зверей им насекомых.

Теперь можно считать факт влияния солнечной активности на живые организмы установленным.

Так же Земля получает от Солнца не только свет и тепло, но попадает под комбинированное действие УФ и рентген-излучения, а также солнечного ветра и солнечных космических лучей.


Литература


Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия: Учеб. для 11 кл. сред. шк.-19-е изд.

-М.: «Просвещение»,1991. -159с.: ил.

2.Дагаев М.М., Чарушин В.М. Книга для чтения по астрономии.: Астрофизика: Учебное пособие для учащихся 8-10кл. – М.: «Просвещение», 1982, -207с.: ил.

3.Энциклопедия. Т-8. Астрономия. -2-е изд. М.: «Аванта+», 1998.-

4.Энциклопедия для детей. Том 23. универсальный иллюстрированный энциклопедический словарь/ Глав. Ред. Е.А. Хлебалина, отв. Ред. Д.И. Люри.-М.: «Аванта+», 2003.-688.:ил.

5.Дж. Харисон. Биология человека. –М.: Мир, 1989.

6.Д.Г. Дерябин. Функциональная морфология клетки. –М.: Книжный дом, 2005.

7.Л.Г. Ахмадулина. Биология с основами экологии. –М.: РИОР, 2006.

.8 В. Мизун, Ю. Г. Мизун "Тайны будущего". М.: «Вече», 2000

9.Солонский Ю.А., Хилов Е.Д. Солнце – загадки и открытия. –Л.: «Знание», 1989. -32с


Интернет сайты

1.http://promo.ntv.ru./interview/index.jsp?part=Gordon

2.http://www.astronet.ru

3. http://ayoga.narod.ru/newmir/2002_1t1.htm

4. http://www/rubricon/com/.

5.http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?RRurtl,tg9!gqyoituxy;.


Приложения


Приложение1

Сущность солнечной активности

Термин солнечная активность обозначает заметную изменчивость состояния того или иного объекта на Солнце времени, связанную с усилением движений, возрастанием плотности, температуры, излучения и т.д. Он означает также наличие определенных (временных по своему характеру) явлений, например, солнечных вспышек, всплесков рентгеновского излучения и т.д., а также образование «активных областей». Этот термин означает очень сложное явление. Включающее в себя большое число разнообразных событий в фотосфере, хромосфере и короне. Активные области сильно различаются по размерам, внешнему виду и продолжительности жизни, которая колеблется от нескольких минут до нескольких месяцев.

Ученые считают, что самым мощным проявление солнечной активности являются солнечные вспышки. Это внезапное, местное выделение энергии магнитных полей в короне и хромосфере Солнца (до 10Дж). При солнечных вспышках наблюдается рентгеновское и радиоизлучение.

Большое значение в изучении активности Солнца выделяют и солнечным пятнам. Эти образования в фотосфере развиваются из пор и могут достигать 200тыс.км. в поперечнике. Для солнечных пятен характерны сильные магнитные поля.

Солнечные пятна окружают фотосферные факелы. Они в несколько раз больше пятен и существуют несколько дольше. В годы максимума солнечной активности фотосферные факелы могут занимать до 10% всей поверхности солнца.

Продолжением факелов в хромосфере являются флокуллы. Это волокнистые образования имеют большую яркость и плотность, чем окружающие участки. Флокуллы ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля.

Еще одним важным видом проявления активности Солнца принято считать протуберанцы. Это громадные, протяженностью до сотен тыс.км., плазменные образования в солнечной короне, имеющие большую плотность и меньшую температуру, чем окружающая их плазма короны. На диске Солнца наблюдаются в виде темных волокон, а на его краю – в виде светящихся облаков, арок и струй.

Совокупность активных образований определяется периодическими усилениями солнечного магнетизма. Солнечный магнетизм, в свою очередь, характеризуется полями на Солнце, упорядочивающими движение солнечной плазмы. Именно эти поля обуславливают возникновение солнечных вспышек, существования протуберанцев и других активных областей.

Непосредственное влияние Солнца приходится и на магнитное поле Земли. Ярким примером для такого влияния могут служить магнитные бури. Они вызываются воздействием усиленных потоков солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли.


Приложение 2

Рекомендации.

Установлено, что для категории людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, атеросклерозом и различными видами неврастении надо обязательно иметь календарь, где указаны дни солнечной активности.

Рекомендуется в эти дни воздерживаться от дальних поездок, переутомлений, избегать стрессовых ситуаций.

Иметь при себе лекарственные препараты от головной боли, сердечные средства, а так же препараты для снижения артериального давления во избежание инфарктов и инсультов.

Не рекомендуется в такие дни садиться за руль автомобиля, т.к. резко снижена реакция на сигналы

Стоит учитывать свои возможности и значительно безопаснее достигать высоких результатов не непрерывным «штурмом», а за счет четкой ритмической организации труда.