Гелиоэкология
Гелиоэкология - новое направление в физике солнечно-земных связей, включающее в себя экологию живых систем, гелиобиологию и гелиомедицину. ИЗМИРАН был одним из первых институтов, поддержавших исследования влияния космической погоды и геомагнитного поля на человека и экосистемы.
Сектор гелио-экологических связей
входит в состав Отдела физики солнечно-земных связей ИЗМИРАН ( руководитель – профессор, д.ф.-м.н. В. Н. Обридко). На данный момент сектор возглавляет д.ф.-м.н. Л.И.Мирошниченко. Главный ответственный за все проводимые эксперименты - к.ф.-м.н. М.В.Рагульская.
Работа сектора базируется на современных физических представлениях и экспериментальных данных о солнечно-земных связях и опирается на комплексный подход к объекту исследования.
Методологические особенности научных исследований сектора:
- Проведение длительных многолетних ежедневных мониторинговых исследований постоянных групп функционально здоровых обследуемых. Комплексное изучение как индивидуальных, так и групповых эффектов.
- Для выявления планетарного масштаба наблюдаемых эффектов – проведение одновременных мониторингов в различных географических пунктах на едином оборудовании и по единому протоколу исследований, с двойным слепым контролем результатов.
- Создание единой он-лайн базы данных мониторингов для научных групп, участвующих в разноширотных мониторингах
Основные цели исследований:
-
Комплексные исследование биотропного воздействия космической и обычной погоды на различные уровни организации биосферы: от клеточных структур и организма человека к уровню популяции.
-
Многофакторный нелинейный анализ полученных данных, статистические исследования динамических связей между внешними факторами ( индексы солнечной активности, индексы космических лучей, геомагнитное поле, атмосферное давление и др.) с индивидуальными и популяционными психофизиологическими показателями.
-
Теоретическое моделирование процессов синхронизации биосферы и гелиосферы с использованием математических методов нелинейной динамики.
-
Теоретическая разработка возможных физических механизмов гелиобиологических связей.
-
Исследования влияния раннего Солнца на эволюционную адаптацию древних и современных экосистем.
- Создание новых синтетических индексов космической и обычной погоды.
Основные направления исследований:
- Ежедневные мониторинговые исследования электрической проводимости выделенных участков кожи по методу Р.Фолля ( 1998 -2011 годы, общая база данных более 500 000 измерений).
- Ежедневные мониторинговые исследования динамики артериального давления, пульса и регистрация субъективного состояния обследуемых по 5-бальной шкале (1998 -2011 годы, более 60 000 измерений).
- Разноширотные телекоммуникационные мониторинги динамики ЭКГ в фазовом пространстве ( 2003- 2011 гг, более 50 000 измерений) в рамках российско-украинского проекта «Гелиомед».
-
Анализ баз данных мониторинговых исследований по клеточным структурам Saccharomyces cerevisiae ( 2001 -2011 гг, более 10 000 измерений, проект «Гелиомед»).
Основные результаты:
-
Показано, что космическая погода является фактором, модулирующим поведение экосистем. Объективная физиологическая реакция на космогеофизические факторы регистрируется у всех обследуемых вне зависимости от состояния здоровья. Реакция живых организмов на резкие изменения среды обитания, включая геомагнитное поле, неспецифична и идёт по типу общего адаптационного синдрома Г.Селье с типичными фазами мобилизации, гиперфункции и депрессии.
-
Существует одновременная и воспроизводимая реакция на резкие вариации космогеофизических факторов в различных географических пунктах от Якутска до Симферополя, довольно часто регистрируемая за сутки ДО магнитной бури. При этом жители высоких широт являются более чувствительными к вариациям космической погоды, а нижних - более чувствительны к изменениям метео-условий.
-
Магнитные бури являются лишь одним из факторов воздействия солнечной активности на биообъекты; вариации осцилляторного режима геомагнитного поля в спокойные периоды геомагнитной активности также приводят к изменениям функционального состояния биообъектов.
-
Показано, что одним из физических механизмов, объясняющих полученные результаты, может быть параметрический резонанс крупномасштабных органов и систем организма человека и животных, а также простой вынужденный резонанс мелкомасштабных структур биообъектов.
- Создана новая теоретическая модель нелинейного динамического поведения сердца, как точечного источника автоколебаний, под воздействием периодической внешней силы и параметрического шума.
Показано, что космогеофизические факторы
1. Выступают в качестве слабого тренирующего фактора для адаптационно- устойчивых членов популяции.
2. Служат каналом отбраковки нежизнеспособных членов популяции.
3. Обеспечивают синхронизацию индивидуальных времен биообъектов при взаимодействии между собой.
4. Являются синхронизатором общих ритмов популяции.
5. Создают условия для генерации новой информации в процессе эволюционной адаптации биосистем в целом.
Системный анализ длительных мониторингов ИЗМИРАН 1998-2010 гг, результаты российско-украинского проекта «Гелиомед», современные концепции возникновения индивидуальных и групповых биомедицинских эффектов космогеофизических факторов, а также анализ основных околонаучных мифов, бытующих в данной области, изложены в коллективной монографии «Биотропное воздействие космической погоды» под редакцией М.В. Рагульской (2010,С-Петербург, Из-во ВВМ, 330 стр.)
