Механизм влияния электромагнитных полей на живые организмы

Рассмотрены сложности исследования влияния электромагнитных полей (ЭМП) низкочастотного и высокочастотного диапазонов на биологические объекты. Предпринята попытка оценить влияние ЭМП на биологические объекты и предположить возможный механизм их действия. Под действием переменных ЭМП в тканях тест-объектов происходят процессы двух основных типов колебания свободных зарядов и повороты дипольных молекул в соответствии с частотой ЭМП.

Электромагнитные поля (ЭМП) в настоящее время считаются таким же по значимости компонентом биосферы, как воздух и вода. С той или иной интенсивностью такие поля излучаются всеми материальными объектами, огромное значение в последнее время приобретают антропогенные электромагнитные поля (Бугримов, 2008).

В последние десятилетия резко возросло воздействие на гидробионтов различных электромагнитных полей искусственного происхождения. Сильные поля в водной среде сегодня наводятся при работе электрорыбозаградителей, электролове рыбы, в ходе морской геофизической разведки (при использовании методов электрозондирования), благодаря работе мощных радиостанций, радиолокаторов, преобразователей электрической энергии, высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) и т.д.

Высокие темпы электрофикации страны приводят к быстрому росту протяжённости- воздушных линий электропередач (ВЛ) и повышению их номинальных напряжений — 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ. Протяжённость ВЛ велика, и почти каждая из них пересекает ряд крупных и мелких рек и озёр. ЭМП оказывает отпугивающее действие на рыб, создавая электромагнитные плотины на пути миграции рыб, препятствуя их нерестовому ходу.

Уже сейчас многие водные экосистемы подвержены действию антропогенных ЭМП. Прогноз на будущее характеризуется увеличением электромагнитного загрязнения. Однако на сегодняшний момент среди всего обилия информации о действии ЭМП на биологические объекты, крайне мало сведений о влиянии этого фактора на гидробионтов (Басов, 1985; Савельев и др., 1994; Бурлаков и др., 1997; Alexandrov, 1998; Сарапульцева, 2008).

Начиная с 1960-х годов, в мире проводятся интенсивные исследования значения самых разнообразных электрических полей в жизни рыб. Первые работы в области электрорецепции, электроориентации и чувствительности рыб к электромагнитным полям были начаты в России под руководством В.Р. Протасова. В его труде «Биоэлектрические поля в жизни рыб» (1972) рассматривались особенности биологии слабо- и сильноэлектрических рыб, механизмы восприятия ими магнитных и электрических полей и их значение в жизни подводных обитателей. Эти исследования положили начало новому направлению биологической науки — электроэкологии.

Вместе с тем до сих пор исследования действия ЭМП на ракообразных единичны (Дувинг, Малинина, 2000; Степанюк, Баландина, 2007; Крылов, 2008 и др.).

Живые организмы в процессе эволюции приспособились к определенному уровню ЭП, однако резкое значительное повышение (в историческом аспекте) уровня ЭП вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, долговременное действие этого фактора может привести к их истощению, что может оказать необратимые последствия на системном уровне (Brand et al., 1983; Гаряев, 1994).

Гидробионты обладают высокой чувствительностью к различным характеристикам электромагнитного поля (ЭМП). Такая электрочувствительность позволяет им получать биологически ценную информацию о фоновых и естественных электрических полях, ориентироваться в пространстве, находить добычу, общаться друг с другом, заблаговременно уходить из опасной зоны. Естественные ЭМП воспринимаются различными видами биологических объектов и являются для них источником важнейшей информации об изменениях гидрометеорологических условий в среде обитания. Особенное значение эти ЭМП имеют для пресноводных и морских рыб, у которых отсутствуют какие-либо иные возможности получения информации о процессах в атмосфере (Темурь-янц, Владимирский, Тишин, 1992; Бурлаков и др., 1997, Виг1акоу е1 а1., 1997).

При превышении допустимых значений напряженности электрического и магнитного полей, а также плотности тока в пространстве, окружающем подводные кабельные линии, у рыб возникает устойчивая реакция отпугивания или реакция иммобилизации. В случае достижения порога иммобилизации у рыб возникает паралич мышц и дыхания, что может, в зависимости от времени пребывания в зоне ЭМП, сопровождаться их гибелью (Кадомская, Меньшикова, 2003).

С другой стороны, повышенная чувствительность гидробионтов.к воздействию ЭМП открывает широкие возможности применения ЭМ-терапии для стимуляции их жизненных функций. Всё чаще технологии биорезонансной терапии применяются в сельском хозяйстве и прудовом рыбоводстве. Но их применение требует высокого теоретического уровня знания" в области воздействия ЭМП на живые организмы (Грудин, 1981; Магомедова, 2004).

Изучение эффектов влияния ЭМП различной интенсивности и характеристик, а также механизма их влияния на организмы разного уровня организации и сред обитания восполнят неоценимую информацию для двух противоположных направлений исследований. С одной стороны, будет получена информация о положительных эффектах, которая может быть использована для совершенствования технологий культивирования нетрадиционных объектов аквакультуры. С другой стороны, использование удобных тестовых объектов дает возможность изучить закономерности реагирования биологических систем, необходимые для понимания механизма воздействия ЭМП.

ЭМП имеет огромную значимость как экологический фактор. Его роль в функционировании экосистем трудно недооценить. В свою очередь, определить, какие последствия в будущем будет иметь антропогенное повышение уровня ЭМП, является сложной, но неотложной задачей. Исходя из этого, изучение действия ЭМП на различные группы организмов представляется весьма актуальным.

Цель и основные задачи исследования. Целью настоящей работы являлся анализ воздействия высокочастотных (27 ГГц) и низкочастотных (5 Гц) электромагнитных полей на гидробионтов на примере тимирязевской- тиляпии ($Т. mossambica х ¿fT. nilotica) и пресноводной креветки (Neocaridina denticulate).

Поставленная цель определила следующие задачи:

1. Проанализировать влияние заданных ЭМП на эмбриональное развитие тимирязевской тиляпии и пресноводной креветки.

2. Оценить влияние ЭМП на результаты постэмбриогенеза тимирязевской тиляпии и пресноводной креветки.

3. Определить влияние ЭМП на рост молоди тимирязевской тиляпии.

4. Изучить изменения физиолого-биохимических показателей тимирязевской тиляпии при облучении ЭМП.

5. Дать оценку непрерывного воздействия высокочастотных и низкочастотных ЭМП на различные этапы онтогенеза тимирязевской тиляпии и пресноводной креветки.

Научная новизна работы. В работе впервые изучено влияние высокочастотных и низкочастотных электромагнитных полей на икру тимирязевской тиляпии и пресноводной креветки. Дана оценка воздействия ЭМП на результаты эмбрионального и постэмбрионального развития обоих видов. Показан положительный эффект облучения при прохождении гидробионтами критических стадий;

Определено влияние высокочастотных и низкочастотных ЭМП на показатели роста и изменение суточных рационов тимирязевской тиляпии и пресноводной креветки. Выявлены изменения физиолого-биохимических показателей у тимирязевской тиляпии при облучении ЭМП.

Теоретическая и практическая!значимость. В диссертационной работе показано^ что изменение морфометрических показателей икры» тиляпии и пресноводной креветки под влиянием ЭМП происходит за счет увеличения её обводненности (эффект гидратации), что положительным образом отражается на выклеве личинок. Установлено, что повышение выживаемости личинок пресноводных креветок на стадии мизис под влиянием ЭМП происходит за счет снижения гетерогенности потомства и синхронизации роста гидробионтов.

Полученные данные могут быть использованы в сравнительно-биологических исследованиях, а также при экологической оценке последствий действия электромагнитных полей на ранние этапы развития гидробионтов в условиях культивирования в установках замкнутого водоснабжения и в естественных водоемах в целом.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/220106-mehanizm-vlijanija-jelektromagnitnyh-polej-na