Влияние вариаций солнечной активности на функционально здоровых людей

В настоящее время проблема воздействия слабых полей вообще и солнечной активности в частности на функционирование биологических систем остается предметом дискуссии, несмотря на огромное количество работ, посвященных этой тематике. Основные имеющиеся сложности можно подразделить на 3 взаимосвязанные группы :

1. Интенсивность и мощность вариаций всех известных полей естественной внешней среды примерно на 2 порядка меньше, чем требуется для нагрева биологических тканей или достижения характерной энергии химических превращений. Поэтому до сих пор остается не ясным ни механизм передачи информации, ни основной физический агент влияния и основная биологическая «мишень воздействия», а также система поддержки и принятия решений на клеточном и молекулярном уровне в процессе адаптации организма к резким изменениям внешней среды.

2. Второй проблемой, затрудняющей получение однозначно воспроизводимых результатов экспериментальных исследований, является многофакторность воздействующих внешних естественных полей и сложность структурной организации объекта воздействия, т. е. биологических систем. Помимо этого, необходимо учитывать еще и тот факт, что структура изучаемой биологической системы практически всегда меняется при воздействии внешних полей или принципиально неэкранируемом взаимодействии с другими биосистемами. Более того, процесс экспериментального получения информации о текущем состоянии биологической системы сам по себе уже вносит возмущение в изучаемую систему м может вызвать изменение ее состояния.

3. Следствием первых двух сложностей является наличие разнонаправленного характера результата воздействия одного и того же внешнего фактора на биологические системы в зависимости не только от величин амплитуды, частоты и длительности внешнего поля, но и от текущего состояния самой биологической системы.

Таким образом, результатом длительных мониторинговых экспериментальных исследований обычно является знакопеременный ряд, где выявление малой разностной величины на основе изучения вклада каждого их компонентов по отдельности представляется достаточно сложной задачей. Многопараметричность внешнего воздействия возможно скомпенсировать только получением большого числа независимых экспериментальных параметров на основе одновременного рассмотрения функционирования различных уровней организации биосистем, от клеточного до социальногопутем сопоставления полученных результатов между собой и с динамическими и функциональными характеристиками изучаемых структур. В связи с вышеизложенным, становится понятна необходимость комплексного исследования влияния вариаций солнечной активности на функционирование организма человека на всех уровнях организации, от клеточного до социального, причем не только с помощью поисков традиционной линейной зависимости силы реакции исследуемого объекта от амплитуды и частоты внешнего поля, но и путем рассмотрения более широкого круга вопросов, связанных с обеспечением устойчивости биологических систем и ее стационарных состояний. Предлагаемая диссертационная работа и посвящена рассмотрению указанных вопросов и поиску методик решения вышеописанных проблем. Также в число задач входит изучение существующей в научной литературе часто противоречивой информации по данному вопросу и анализ возможных объективных причин наблюдаемых расхождений. Актуальность работы.

Одной из фундаментальных проблем современной солнечно-земной физики является выявление механизмов связи между активностью Солнца и функционированием различных объектов биосферы, включая человека всех уровнях биологической и социальной организации. Имеющиеся в литературе многочисленные данные о воздействии внешних полей на биологические объекты, разрозненны по научным специальностям, неоднозначно трактуемы и не имеют удовлетворительного теоретического объяснения, позволяющего создать адекватные математические модели рассматриваемых процессов. Вопрос о характере воздействия солнечной активности и полном наборе физических агентов, переносящих такое воздействие, также остается открытым. Большинство работ, посвященных адаптации организма человека к естественным полям, касаются двух крайних случаев: либо изучается проявление периодики солнечной активности в результатах медицинской статистики и статистики катастроф, либо рассматривается влияние внешних полей на очень здоровых людей, таких как космонавты и спортсмены. Основная масса работоспособного населения, представленная функционально здоровыми людьми, научными исследованиями не охвачена. Поэтому степень и общность влияния вариаций солнечной активности для активно работающего большинства общества, а также зависимость такого воздействия от фазы солнечного цикла и географической широты проживания, до сих пор не рассматривались. Требуется исследование нарушения адаптационных механизмов при воздействии вариаций солнечной активности, причем не только с помощью поисков традиционной линейной зависимости интенсивности реакции исследуемого объекта от амплитуды и частоты внешнего поля, но и путем рассмотрения более широкого круга вопросов, связанных с обеспечением устойчивости биологических систем и их стационарных состояний. Цели и задачи исследования.

В рамках рассматриваемой проблемы в диссертационной работе решается задача системного изучения влияния внешних полей, связанных с вариациями солнечной активности, на разные уровни организации функционально здоровых людей (а именно: на отдельные органы и системы человека, на организм отдельного функционально здорового человека в целом, социально-организованные коллективы людей на различных географических широтах. Проводится определение степени общности и особенностей такого влияния, его последствий, выбор адекватной математической модели и выработка практических рекомендаций по предсказанию и нивелированию возможных отрицательных биоэффектов. При решении поставленной задачи организм человека в целом рассматривался в качестве «черного ящика», а экспериментальные исследования устанавливали связь между входными (геофизическими) и выходными (биологическими) сигналами. В теоретическом и экспериментальных планах целью диссертационной работы являлось:

1. Разработка методики измерения, позволяющей неинвазионным образом проводить длительные исследования состояния функционально здоровых людей при изменениях вариаций солнечной активности и других внешних факторов на различных широтах. Разработка методики обработки результатов, эффективно выявляющей как индивидуальную, так и коллективную реакцию обследуемых на вариации солнечной активности и другие внешние факторы.

2. Определение детерминирующих характеристик выходного сигнала и отбор биоэффективных внешних физических полей, действующих в качестве входного сигнала. Тестирование биоэффективности выбранных гелиои геофизических агентов на текущих данных биофизического мониторинга ИЗМИР АН и сведениях медицинской статистики по сердечно-сосудистым заболеваниям.

3. Выявление достоверности связи между вариациями солнечной активности, изменениями геофизических полей с функциональным состоянием индивидуумов и коллективов людей.

4. Определение роли геофизических полей, связанных с вариациями солнечной активности, в рассматриваемых биологических процессах, а также выявление уникальности их воздействия. Выбор на основе полученных экспериментальных результатов адекватной модели функционирования организма человека при комплексном воздействии естественных внешних полей. Разработка практических рекомендаций для научно-исследовательской деятельности в рамках задач солнечно-земной физики, биофизики и врачебной практики.

Научная новизна работы.

В диссертационной работе обобщаются и анализируется результаты 7-летнего мониторингового эксперимента по изучению влияния внешней среды на функциональное состояние организма человека. Воспроизводимость результатов подтверждена одновременными наблюдениями в различных географических пунктах на группах с постоянным составом обследуемых. Общее число проведенных измерений — более 100 ОООза время измерений произошло более 350 магнитных бурь различной интенсивности с общим числом магнитовозмущенных дней — более 600 (по данным ИЗМИР АН). Достоверно и воспроизводимо доказано существование статистически неслучайной реакции организма функционально здорового человека на вариации солнечной активности и ведущая роль солнечно-земных взаимодействий в формировании экзогенных ритмов организма. Выявлены зависимость биоэффективности воздействия геофизических полей на человека от текущего состояния организма и совокупного влияния внешних факторов, а также особенности протекания краткосрочных и долгосрочных процессов адаптации в зависимости от изменения параметров солнечной и геомагнитной активности. Выявлено существование широтного, временного, амплитудного, триггерного и кумулятивного эффектов воздействия вариаций солнечной активности на организм функционально здорового человека. Показано, что наблюдаемому комплексу экспериментальных эффектов соответствует модель вынужденных переходов биосистемы между фазовыми состояниями, с запаздыванием и различными временами релаксации. Обосновано, что при построении общей модели функционирования биологических систем под воздействием естественных внешних факторов, необходимо учитывать не только эндогенную и экзогенную ритмику, но и накопление эффектов, связанных с синергетической перестройкой внутри самой биосистемы. Рассмотрена проблема существования конечного горизонта прогноза поведения биологических систем. Показана принципиальная невозможность предсказания поведения биосистем при воздействии геофизических полей на 100-% интервале времени. Научная и практическая ценность работы.

Научная ценность работы состоит в том, что благодаря разработанным методикам наблюдения, теоретическому многофакторному анализу, а также созданной базе экспериментальных данных, полученных одновременно в различных географических пунктах, появилась возможность однозначного положительного ответа на вопрос: «Воздействуют ли вариации солнечной активности на организм человека, и насколько всеобщим является такое воздействие?». Выяснено, что воздействие всех исследованных геофизических факторов, связанных с вариациями солнечной активности, вызывает воспроизводимую стресс-реакцию адаптационного типа, наиболее полным образом проявляющуюся у функционально здоровых людей. Выявлена как индивидуальная, так и коллективная реакция, причем эта реакция носит триггерный характер, зависит от индивидуальных адаптационных особенностей обследуемых и географической широты проведения эксперимента. Показано, что для функционально здоровых людей резкие вариации геофизических факторов, обусловленные вариациями солнечной активности, играют тренирующую и синхронизирующую роль. Проведенный спектральный и кросскорреляционный анализ выявил совпадение всех основных периодов как индивидуальных, так и коллективных биологических параметров на разных широтах, что является доказательством существования глобальных регулирующих факторов внешней среды. Найдено совпадение основных периодов реанимационных случаев с периодикой данных мониторингового биофизического эксперимента ИЗМИРАН и периодами вариаций атмосферного давления, ростом геомагнитной активности и увеличением числа солнечных пятен. Обосновано, что при воздействии геофизических полей, связанных в вариациями солнечной активности, биологические системы необходимо рассматривать как нелинейные открытые системы со всеми присущими таким системам свойствами детерминированного хаоса. Это предполагает пересмотр существующего в настоящее время методологического подхода поиска линейных корреляций между рассматриваемыми явлениями в пользу поиска количества и свойств устойчивых фазовых состояний биологической системы под различными внешними воздействиями.

Практическую ценность работы определяет разработка методологических рекомендаций по технологии оптимального поведения во время резких изменений факторов внешней среды и солнечной активности для людей с различными адаптационными возможностями, выявлению «групп риска», адресным мерам медицинской профилактики. Произведена отладка в полевых условиях информационной технологии и мобильного приборного комплекса для биофизических исследований, позволяющих проводить телекоммуникационный анализ психофизиологического состояния человека в зависимости от внешних воздействий. Разработана методика выявления адаптационно устойчивых к вариациям солнечной активности и воздействию магнитных бурь людей при отборе операторов экстремальных профессий, таких как летчики, спасатели и т. п. Результаты исследований могут быть использованы в разработке концепций долгосрочных и краткосрочных прогнозов негативных влияний «космической погоды» на биологические объекты, в медицине, экологии и психофизиологии.

Связь работы с научно-практическими программами. Результаты работы использовались при разработке концепции обеспечения безопасности полетов ВВС России, в организации центра электромагнитной безопасности г. Троицка, а также при подготовке к Олимпийским играм сборной Украины по стрельбе из лука.

Апробация работы.

Результаты, вошедшие в диссертацию, представлены в 64 работах (12 статей, 6 препринтов ИЗМИР АН, изложены в 44 докладах на 31 международной конференции и симпозиуме), в том числе:

— IUGG 99 XXII General Assembly. Birmingham, UK. July 19−26, 1999.

— 2 International conference «Electromagnetic fields and human Health», 1999.

— EGS, Managing Editor: A.K. Richter 2001.

— l (fh Jubilee National Conference with International Participation «Contemporary Problems of Solar-Terrestrial Influences «, Bulgary, Sofia, Nov.2003.

— IUGG-2003, Sapporo, Japan, July 2003.

— «Солнечная активность и внутреннее строение Солнца», 2001 г., Крым.

— VII Симпозиум по Солнечно-Земной физике России и стран СНГ, 1998 г., ИЗМИР АН.

— Международный семинар «Космическая экология и ноосфера». Октябрь 1999, Партенит.

— Международная молодежная конференции «Геофизика-99», 2001, С.Петербург.

— Ежегодный Апатитский семинар «Физика авроральных явлений» 2000,2003,2005 гг.

— Интернациональный Крымский семинар «Космос и биосфера», Партенит, 2001, 2003,2005 гг.

— «Международное сотрудничество в области астрономии: состояние и перспективы», Москва, 25мая-2 июня 2002.

— Междисциплинарный семинар «Биологические эффекты солнечной активности», Пущино, апрель 2004 г.

— Конференция стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Нижний Новгород, 2−7 июня 2003.

— «Солнце и Космическая погода». КРАО, Симферополь, июнь 2003.

— «Солнечная активность как фактор космической погоды», 2005, Пулково Личный вклад автора.

Идея, разработка и организация эксперимента, а также анализ полученных результатов с точки зрения системного физического подхода выполнены автором. В силу выраженной междиссциплинарности исследований, большинство работ выполнено с соавторстве с астрофизиками, биологами, медиками, специалистами по статобработке и компьютерной обработке биологических сигналов. При этом без соавторов выполнены 2 основополагающие статьи по тематике представляемой диссертационной работы и 18 докладов на различных конференциях.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработана методика проведения и обработки данных мониторингового эксперимента по изучению влияния вариаций солнечной активности и геофизических полей на организм функционально здорового человека. Создана база данных (порядка 100 ООО измерений на фоне более чем 350 магнитных бурь и 600 магнитовозмущенных дней).

2. Доказана неслучайность совпадений биофизических и геомагнитных событий на уровне статистической значимости 0,01. Сдвиг рядов данных относительно друг друга на 1 сутки (0,3% от длины временного ряда) приводит к потере статистической взаимосвязанности геофизических и биологических процессов.

3. Показано, что реакция на одиночные магнитные бури имеет 3- фазную форму (синхронизация, десинхроноз и фаза релаксации) — не зависит от пола и возраста обследуемыхпроявляется на индивидуальном и коллективном уровне. Выявлено существование широтного, временного, амплитудного, триггерного и кумулятивного эффектов воздействия вариаций солнечной активности на организм функционально здорового человека.

4. Установлено присутствие в спектрограмме медицинской статистики числа инфарктов, инсультов и смертей по отделению интенсивной терапии ЦКБ № 3 г. Москвы за 1998;1999 гг. и в данных одновременного мониторинга ИЗМИРАН больше половины периодов, выделяемых в изменении локального Аиндекса и выраженного 27 —дневный периода, совпадающий с периодом вращения Солнца.

5. Методами спектрального и кросскорреляционного анализа биофизических данных в различных городах выявлено совпадение всех основных периодов спектрограмм индивидуальных и коллективных биологических параметров, что является доказательством существования общепланетарного регулирующего параметра внешней среды. Найдено совпадение этих периодов с периодами вариаций атмосферного давления и роста геомагнитной активности, увеличения числа солнечных пятен. Все эти явления связаны между собой с коэффициентами корреляции 0,6−0,7 и являются следствием вариаций солнечной активности, что позволяет закрепить роль «агента внешнего влияния» именно за вариациями активности Солнца.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 00−02−17 854- 03−02−16 384 и Молодежного гранта.

Содержание работы соответствует п. 9 паспорта специальности 01.03.03 — физика Солнца, по которой М. В. Рагульская защищается (п. 9. Солнечно-земная физика и солнечно — земные связи: Установление солнечно-земных связей для различных оболочек Земли, климата, сфер человеческой деятельности и самого человека).

4.5. Выводы по Главе 4: 1. Большинство современных биологических, медицинских и биофизических исследований проблемы воздействия слабых, непороговых полей на биологические системы не учитывают синергетический характер наблюдаемых эффектов на всех этапах исследования, начиная от постановки задачи, выбора методологии и приборов, и до процессов анализа полученных результатов. Постулируя «нелинейный открытый характер биологических систем», в дальнейшем авторы занимаются поиском линейных корреляционных связей между вариациями внешних полей и наблюдаемыми биологическими параметрами, что приводит к неадекватному описанию наблюдаемых процессов. Такой подход в принципе оправдан, но при рассмотрении систем под воздействием внешних полей большой амплитуды, когда биологические системы ведут себя как единое целое. В то время, при воздействии слабых непороговых полей, к которым безусловно относятся вариации солнечной активности и естественных электромагнитных полей, поведение биологических систем начинает определятся иерархическим взаимодействием подсистем и процессами самоорганизации внутри биологической системы.

2. В этом случае биологические системы, благодаря своим синергетическим свойствам, обладают целым рядом принципиально новых качеств. определяющих их поведение. В частности — принципиальной непредсказуемостью своего поведения на 100% временном отрезке наблюдений за счет существования конечного горизонта прогноза, а также процессов самоорганизации и резкого усиления роли шумовых и флуктуационных эффектов. В открытых нелинейных детерминированных системах наряду с регулярными процессами всегда наблюдаются и неустойчивые процессы. Данные нашего 7-летнего мониторингового эксперимента подтверждают, что около 10- 20% наблюдаемого временного промежутка приходится на области стохастического поведения системы.

3. «Несинергетический» методологический подход привел к экстенсивному развитию данной области на протяжении последних 20 лет. Подобно тому, как до развития научной парадигмы и математического аппарата статистической и квантовой физики оставались непонятными природа тепла, электричества и строения атома, так в настоящее время накопленная огромная масса экспериментальных данных в области изучения влияния слабых физических полей на биосферу практически не несет системообразующей информации, и часто приводит лишь к многократному повторению на разных биологических объектах результатов, полученных Чижевским. Не учитываются процессы самоорганизации внутри изучаемой системы, необходимые пространственно-временные соотношения масштабов и предпринимается принципиально недостижимая для большинства систем попытка построения локально точных прогнозов на длительный период времени. Более того, большинство экспериментов, повествующих о глобальных внешних воздействиях (например, о воздействии вариаций солнечной активности на здоровье человека), проводятся в одной точке Земли, после чего возможно локальный эффект неоправданно обобщается на всю популяцию.

4. Для перехода развития рассматриваемой области научного познания в интенсивный режим развития необходимо комплексное рассмотрение биологических систем с синергетической точки зрения, т. е. как открытых самоорганизующихся систем с обратной связью, развитие которых протекает в смене детерминированных областей русел и неопределенности областей джокеров. Для подобных систем является неэффективным изучение линейного поведения амплитуды биологических параметров от времени, используемое в настоящее время в подавляющем большинстве научных работ. В рамках синергетического подхода конечной целью изучения поведения биологических систем под слабым внешним воздействием должно стать изучение поведения системы в фазовом пространстве и определение комплекса управляющих фазовых параметров. Для решения этой задачи необходимо создание новой специализированной приборной базы, новой методологии постановки экспериментов, активное использование наработанного в общей теории систем, теории динамического хаоса и математического моделирования биологических систем математического аппарата, а также дальнейшая разработка теоретических основ синергетики биологических систем и математической проблемы использования когнитивной графики, как средство интерпретации биоциклических процессов.

5. Пренебрежение конечностью горизонта прогноза и неправильно выбранные соотношения характерных параметров системы приводит к невоспроизводимости результатов и дискредитации этой области научного знания в целом. При рассмотрении конкретных биологических систем под слабым внешним воздействием методологически правильнее было бы искать не закономерность изменения амплитуды параметров во времени, а производить экспериментальное исследование и модельный расчет наличия или отсутствия устойчивых состояний системы, и их количества.

6. В общем случае поведение нелинейной открытой детерминированной системы определяется симбиозом динамики, предопределенности и случайности. Таким образом, при рассмотрении биологических систем необходимо учитывать комбинаторный характер наблюдаемых эффектов, и рассматривать наряду (а не вместо!) с экзогенной и эндогенной ритмикой существенную роль флуктуационных и шумовых эффектов. Необходимо углубленное изучение проблемы теоретического исследования базовых вычислительных процедур, обеспечивающих выделение (или подавление) характерных типов аддитивных возмущений и помех всех видов, а не только полигармонического типа.

7. Одним из важных направлений изучения таких эффектов может стать изучения процессов фазовых переходов в макробиологических системах, исследование особенностей пограничных эффектов и состояний, а также поиски предвестников перехода системы в турбулентный режим функционирования.

8. Пессимистичное (на первый взгляд) следствие анализа как теоретических основ, так и результатов эксперимента о том, что поведение биологических систем принципиально непредсказуемо по полной длине любых выбранных временных рядов, имеет своей противоположностью и оптимистический вывод. А именно — если в примерно 10- 20% случаев поведение системы невозможно описать в терминах ни линейного, ни нелинейного, ни резонансного или какого-нибудь другого подхода «несинергетической» физики, то в оставшихся 80% случаев, на локальнокусочных отрезках времени, поиск закономерностей не только возможен, но и необходим. Однако это должен быть поиск закономерностей с учетом особенностей поведения самоорганизующихся систем с обратной связью.

9. Развитый математический аппарат физики Солнца, описывающий динамику магнитных полей на Солнце и развитие вспышечных процессов с синергетической точки зрения, может быть эффективно использован применительно к задачам поведения биологических систем под воздействием вариаций солнечной активности и геомагнитных полей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Напомним, что задачей настоящей диссертационной работы было системное изучение влияния внешних полей, связанных с вариациями солнечной активности, на разные уровни организации функционально здоровых людей (а именно: на отдельные органы и системы человека, на организм отдельного функционально здорового человека в целом, социально-организованные коллективы людей) на различных географических широтах. А также определение степени общности и особенностей такого влияния, его последствий, выбор адекватной математической модели и выработка практических рекомендаций по предсказанию и нивелированию возможных отрицательных биоэффектов. Причем не только с помощью поисков традиционной линейной зависимости силы реакции исследуемого объекта от амплитуды и частоты внешнего поля, но и путем рассмотрения более широкого круга вопросов, связанных с синергетическими свойствами и устойчивостью биологических систем, и изучением их стационарных состояний.

В процессе проведения 7-летнего мониторинг и обработки данных получены следующие результаты:

1) Выявлено существование воспроизводимой индивидуальной и коллективной адаптационной реакции функционально здоровых людей одновременно в разноширотных пунктах, связанной с вариациями солнечной активности и вызванном ими комплексом изменений во всех оболочках Земли. Статистически показана неслучайность наблюдаемых результатов. Разработана методологическая и приборная база эксперимента, составлена база данных за 6 лет мониторинговых измерений.

2) Выявлено методами спектрального и кросскорреляционного анализа биофизических данных совпадение всех основных периодов спектрограмм как индивидуальных, так и коллективных биологических параметров в различных городах, что является доказательством существования общепланетарного регулирующего параметра внешней среды. Также найдено совпадение этих периодов и основных периодов увеличения числа реанимационных случаев с периодами вариаций атмосферного давления и роста геомагнитной активности, с увеличением числа солнечных пятен.

3) Определены характерная форма, этапы и особенности протекания реакции в зависимости от вариаций активности Солнца и изменения других внешних условий, а также адаптационных возможностей обследуемых.

4) В диссертационной работе выявлено и впервые описано (применительно к задаче изучения влияния солнечной активности на функционально здоровых людей) существование следующих биологических эффектов, регистрация которых стала возможной только в процессе проведения длительного разноширотного биофизического мониторинга.

5) Показано, что в качестве возможных опосредованных действующих агентов, связывающих изменения солнечной активности и биосферы, могут выступать вариации магнитного поля Земли в области биологически-активных частот от 0,01 до 100Гц и окологерцовые микрофлуктуации атмосферного давления. В качестве возможного механизма передачи возмущения от Солнца к оболочкам Земли можно рассматривать возникновение низкочастотных магнитосферных осцилляций, опережающий приход основной ударной волны солнечного ветра к земле на 1−2 суток.

6) Выявлено, что существующие традиционные геофизические индексы не отражают всех биоэффективных характеристик магнитосферы, а реакция сложных биологических систем на воздействие естественных внешних полей носит тригерный характер, причем амплитуда физиологической реакции практически не зависит от увеличения амплитуды внешних полей.

7) Показано, что наблюдаемому комплексу экспериментальных эффектов соответствует модель вынужденных переходов биосистемы между фазовыми состояниями, с запаздыванием и различными временами релаксации.

8) Показано, что экспериментально наблюдаемые закономерности протекания биологической реакции на изменения параметров внешней среды возможны только в том случае, если исследуемая биологическая система является нелинейной открытой детерминированной системой. Для подобных систем априори характерен целый набор свойств, в частности — существование конечного горизонта прогноза, нескольких устойчивых фазовых состояний и вероятностный переход системы в турбулентный режим функционирования. Поиск и рассмотрение таких особенностей поведения биологических систем, ранее традиционно относившихся к области шумов и ошибок эксперимента, могут стать эффективным методом дальнейших исследований влияния вариаций солнечной активности и других внешних факторов на организм человека. Научная ценность работы определяется описанными выше результатами, многие из которых получены впервые в исследованиях в рамках задач физики солнечно-земных связей благодаря удачно выбранным экспериментальным методикам и уникальному 7-летнему биофизическому мониторингу ИЗМИР АН. Полученные результаты активно использовались для решения целого ряда практических задач. Так, практической ценностью представляемой работы является отладка информационной технологии и мобильного приборного комплекса для биофизических исследований, позволяющего проводить телекоммуникационный анализ психофизиологического состояния человека в зависимости от любого изучаемого внешнего воздействия. Создан портальный Интернет — сайт: www.fazagraf.immsp.kiev.ua позволяющий организовывать одновременную работу и обработку биофизических данных нескольких научноисследовательских групп в режиме реального времени. Разработаны методологические рекомендации по технологии оптимального поведения во время резких изменений факторов внешней среды и солнечной активности для людей с недостаточными адаптационными возможностями и выявлению этой «группы риска», адресным мерам медицинской профилактики, а также обоснована положительная тренирующая и синхронизирующая роль магнитных бурь для здоровых людей. Разработана методика выявления адаптационно устойчивых к вариациям солнечной активности и воздействию магнитных бурь людей при отборе операторов экстремальных профессий, таких как личный состав ВВС России, спасатели МЧС. Операторы атомных электоростанций и т. п. На основании проведенных экспериментальных исследований по влиянию техногенных полей на организм человека был разработан комплекс приборов для определения локально неблагоприятных мест в бытовых и рабочих помещениях, разработаны практические рекомендации по защите от неблагоприятных излучений. Все это легло в основу создаваемого в г. Троицке Центра электромагнитной безопасности [15]. Результаты исследований востребованы в разработке концепций долгосрочных и краткосрочных прогнозов негативных влияний «космической погоды» на биологические объекты, в медицине, экологии и психофизиологии.

Таким образом, поставленные теоретические и экспериментальные цели исследования решены полностью.

Необходимым направлением дальнейших исследований является:

— Создание биоэффективных индексов внешней среды, адекватно отражающих особенности воздействия естественных электромагнитных и атмосферных полей на биологические объекты (основанное на собранной базе экспериментальных данных и по разработанной в диссертационной работе методике использовании групп людей, как биодетекторов внешней среды).

— Комплексный поиск геофизических и физиологических предвестников перехода биологических систем в хаотический или турбулентный режим функционирования.

— Использование развитого математического аппарата физики Солнца, описывающего динамику магнитных полей на Солнце и развитие вспышечных процессов с синергетической точки зрения, применительно к задачам поведения биологических систем под воздействием вариаций • солнечной активности и геомагнитных полей.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Разработана методика проведения и обработки данных мониторингового эксперимента по изучению влияния вариаций солнечной активности и геофизических полей на организм функционально здорового человека. Создана база данных (порядка 100 ООО измерений на фоне более чем 350 магнитных бурь и 600 магнитовозмущенных дней).

2. Доказана неслучайность совпадений биофизических и геомагнитных событий на уровне статистической значимости 0,01. Сдвиг рядов данных относительно друг друга на 1 сутки (0,3% от длины временного ряда) приводит к потере статистической взаимосвязанности геофизических и биологических процессов.

3. Показано, что реакция на одиночные магнитные бури имеет 3- фазную форму (синхронизация, десинхроноз и фаза релаксации) — не зависит от пола и возраста обследуемыхпроявляется на индивидуальном и коллективном уровне. Выявлено существование широтного, временного, амплитудного, триггерного и кумулятивного эффектов воздействия вариаций солнечной активности на организм функционально здорового человека.

4. Установлено присутствие в спектрограмме медицинской статистики числа инфарктов, инсультов и смертей по отделению интенсивной терапии ЦКБ № 3 г. Москвы за 1998;1999 гг. и в данных одновременного мониторинга ИЗМИРАН больше половины периодов, выделяемых в изменении локального Аиндекса и выраженного 27 -дневный периода, совпадающий с периодом вращения Солнца.

5. Методами спектрального и кросскорреляционного анализа биофизических данных в различных городах выявлено совпадение всех основных периодов спектрограмм индивидуальных и коллективных биологических параметров, что является доказательством существования общепланетарного регулирующего параметра внешней среды. Найдено совпадение этих периодов с периодами вариаций атмосферного давления и роста геомагнитной активности, увеличения числа солнечных пятен. Все эти явления связаны между собой с коэффициентами корреляции 0,6−0,7 и являются следствием вариаций солнечной активности, что позволяет закрепить роль «агента внешнего влияния» именно за вариациями активности Солнца.

Благодарности. Автор с большим удовольствием выражает благодарность В. Н. Обридко за научное руководство, терпение и многолетнее сотрудничествоВ. В. Вишневскому, О. В. Хабаровой, В. В. Любимову, Е. А. Руденчику, И. В. Дмитриевой, Л. С. Файнзильбергу, Д. Г. Афонину — за профессионализм и плодотворное соавторство, разработку приборной базы исследованийЕ. А. Цирюльник, И. А. Мироновой, В. Н. Мартынюку и Н. В. Грабко — за помощь в проведении измерений в Санкт-Петербурге, Одессе, Киеве и МосквеА. В. Белову, В. Н. Ишкову, Ю И. Гурфинкелю — за любезное предоставление собственных знаний, медицинских данных и данных о состоянии околоземного пространстваЮ. П. Горго, Л. И. Мирошниченко, А. Е. Резникову и В. В. Рагульскому — за ллодотворное обсуждение идей и недостатков данной работыа также всем сотрудникам ИЗМИРАН, принимавшим участие в биофизическом мониторинге 1998;2005 годов, без благожелательства и научной преданности которых данное исследование было бы невозможно.

Список работ автора по теме диссертации:

1) М. В. РагульскаяН Связь периодических процессов в организме человек, обусловленных ритмикой внешней среды, с вариациями магнитного поля Солнца. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004, № 1−2, стр. 1−6.

2) М. В. Рагульская// Синергетические аспекты поведения биологических систем при воздействии непороговых внешних полей// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2005, № 1−2, с.3−12.

3) Dmitrieva 1., Khabarova О., Obridko V., Ragoulskaya М. Reznikov A.//Experimental confirmation of bioeffective influence of magnetic storms Astronomical and Astrophysical Transactions, 2000. V.19, p.67−77.

4) В. H. Обридко, M. В. Pагульская, О. В. Хабарова, И. В. Дмитриева, А. Е. Резников// Реакция человеческого организма на факторы, связанные с изменениями солнечной активности. Биофизика, 2001, том 46, выпуск№ 5, стр.940−945.

5) В. Н. Обридко, М. В. Рагулъская //Упорядоченность и стохастичность биологических систем при воздействии внешних естественных полей// «Биофизика», 2005, № 6.

6) М. В. Рагулъская, О. В. Хабарова// Влияние солнечных возмущений на человеческий организм. Биомедицинская радиоэлектроника, 2001, № 2, стр.5−15.

7) В. В. Вишневский, М. В. Рагулъская, Л. С. Файнзилъберг// Влияние солнечной активности на морфологические параметры ЭКГ сердца здорового человека. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, № 3, стр. 3−12.

8) Д. Г. Афонин, М. В. Рагулъская// Особенности адаптации организма человека к техногенным факторам современного мегаполиса. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, № 5, стр. 29- 41.

9) В. В. Любимов, М. В. Рагулъская// Электромагнитные поля, их биотропность и нормы экологической безопасности // Успехи современной радиоэлектроники, 2004, № 3, стр. 49−60.

10)АЭ. П. Горго, М. В. Рагулъская, В. В. Любимов, В. Н. Ильин, Ю. И. Андрейчук // Инструментальный электромагнитный контроль производственных и жилых помещений. Датчики и системы 2005, № 2,с.26−32.

11) М. В. Рагулъская. В. В. Любимов./! Приборное изучение воздействия естественных магнитных полей на БАТ человека: методы, средства, результаты. Биомедицинская радиоэлектроника, 2000, № 11 (hptt://jre.cplire.ru/jre/nov00/).

12) М. В. Рагулъская, О. В. Хабарова, В. Н. Обридко, И. В. Дмитриева// Влияние солнечных возмущений на функционирование и синхронизацию человеческого организма. Биомедицинская радиоэлектроника, 2000, № 10 (hptt://jre.cplire.ru/jre/oct00/).

13) М. В. Рагулъская //Технология экологического выживания в современном мегаполисе// Журнал «Монолит», 2002, N5−6, http://www.monolit.org/s9.htm.

14)Дмитриева И.В., Обридко В. Н., Рагулъская М. В., Резников А. Е., Хабарова О. В. // Мониторинговые измерения по методу электропунктурной диагностики и биоэффективные воздействия магнитных бурь. Препринт No.5 (1115) М.: ИЗМИРАН, 1998. 8 с.

15)В.В. Любимов, А. А. Халезов, М. В. Рагулъская // Центр электромагнитной безопасности. Идея и концептуальные основы его создания в г. Троицке// Препринт ИЗМИРАН № 10 (1126), 1999.

16)Любимов В.В., Рагулъская М. В. //Приборное изучение воздействий естественных магнитных полей на биологически активные точки (БАТ) человека. Препринт No.9 (1136) М.: ИЗМИР АН, 2000. 25 с.

17) М. В. Рагулъская II Техногенные факторы и особенности адаптации организма человека в современном мегаполисе. // Препринт ИЗМИР АН, 2002, № 7 (1150).

18)М В. Рагулъская II Внутренняя ритмика человека и общества и их связь с ритмикой Солнца" .//Препринт ИЗМИР АН, 2002, № 8(1151).

19) М. В. Рагулъская, Ю. П. Горго, В. В. Любимов, В. Н. Ильин Ю.//.Лнд/?ыйч-ук//Электромагнитная экологическая безопасность и работоспособность человека на антарктической станции «Академик Вернадский», Препринт ИЗМИР АН № 9 (1152), М. ИЗМИР АН, 2002.

20) Дмитриева И. В., Рагулъская М. В. Хабарова О.В., Резников А. Е. Биоэффекты магнитных бурь и электропунктурная диагностика. \Труды VII Симпозиума по Солнечно-Земной физике России и стран СНГ (15−18 декабря 1998 г., ИЗМИРАН, Троицк) Троицк 1999, С.215−221.

21) Rasoulskaya М. Khabarova О., Lyubimov V., Gurfinkel Yu. People Under Condition of Electromagnetic Contamination of Modern Megacities \ Abstracts of IUGG 99 XXII General Assembly. Birmingham, UK. July 19−26, 1999. A39 (N1245−26).

22) Dmitrieva I. V., Khabarova О. V., Obridko V.N., Ragoulskaia M.V., Reznikov А. ЕУ/ Space weather affects human beings. Experimental confirmations.//IUGG XXII General Assembly July 1999, Birmingham, UK, A.39, (N1243−25).

23) Дмитриева И. В., Рагулъская M.B. Хабарова O.B.// Влияние возмущений в атмосфере и магнитосфере Земли на внутреннюю связность человеческого организма как единой системы. //Тезисы крымского международного семинара «Космическая экология и ноосфера». Октябрь 4−9 1999, Партенит, с7−8.

24) Хабарова О. В., Рагулъская М. В. //Человек как детектор магнитных бурь. // Материалы международной молодежной конференции «Геофизика-99». С. Петербург, Петродворец, 1999, с. 142.

25^Рагулъская М. В. Хабарова О.В. //Экспериментальное подтверждение влияния солнечной активности на социальную сферу \ Материалы международной конференции «Геофизика-99». С.-Петербург, 1999. С.134−135.

26)Dmitrieva I. V., Khabarova О. V., Ragoulskaya М. V. //Influence of natural variations of electromagnetic terrestrial field on electrical conductivity of acupunctural points.// Proceedings of the second international conference «Electromagnetic fields and human Health» September 20−24, 1999, Moscow, p.363−364.

П)Гурфинкелъ Ю.И., Рагулъская М. В. //Воздействие изменений магнитного поля Земли на критические состояния человеческого организма. \ Материалы конгресса «Биометеорология человека». С.-Петербург, 2000. С. 158.

28)Делюков А.А., Захаров И. Г., Рагулъская М. В. //Сравнительный анализ влияния изменений магнитного поля Земли и флуктуаций атмосферного давления на эндогенные ритмы человеческого организма \ Материалы международного конгресса «Биометеорология человека». С.-Петербург, 2000. С.149−150.

29) Рагулъская М. В., Любимов В. В. //Приборное изучение воздействий естественного магнитного поля на БАТ человека: Организм человека как детектор магнитных бурь \ Материалы 2-й Международной Школы молодых ученых и специалистов «Физика окружающей среды». Томск, 2000. C.lOl.

30)Рагулъская М.В. //Сравнительный анализ влияния изменений магнитного поля Земли и флуктуаций атмосферного давления на человеческий организм. \.

Материалы 23 ежегодного Апатитского семинара «Физика авроральных явлений», 14−17 марта 2000 г., С. 66 В.

31)М. Ragul’skava// The analysis of internal structure of time lines conductivity of the acupuncture points./ /Firs Ukrainian Antarctic Meeting, Kyiv, June 2001, p.71.

32)Рагульская M. В.// Индивидуальная матрица самокорреляции внутренних органов и систем человека как новый диагностический метод//Информационные технологии в охране здоровья и практической медицине, Киев, 12−14 июня 2001 г., с.77−80.

33)Olga V. Khabarova, Mary V. Ragoulskaia //Geomagnetic activity and human health//. Geophysical Research Abstracts., EGS publishing, Managing Editor: A.K. Richter 2001, V.3 (CD) 2001.

34) В. Копейкин, M. В. Рагульская, E. А. Руденчик, О. В. Хабарова, B.C. Мартынюк И Анализ внутренней структуры временных рядов проводимости точек акупунктуры человека// Интернациональный Крымский семинар «Космос и биосфера», Партенит, октябрь 2001.

35)Мартынюк B.C., Темурьянц Н. А., Московчук О. Б., Конрадов А. А., Понимаева Т. П., Рагульская М. 2?.//Хроностру ктура электрической проводимости биологически-активных точек человека: суточная и многосуточная ритмика// Интернациональный Крымский семинар «Космос и биосфера», Партенит, октябрь 2001.

36) Я В. Копейкин, В. В. Любимов, М. В. Рагульская! Электромагнитная экологическая безопасность человека// Интернациональный Крымский семинар «Космос и биосфера», Партенит, октябрь 2001.

Ъ1)А. А. Делюков, И. Г. Захаров, М. В. Рагульская! Сравнительный анализ отклика атмосферных и физиологических показателей на солнечные и солнечно обусловленные события// Интернациональный Крымский семинар «Космос и биосфера», Партенит, октябрь 2001.

38)М В. Рагульская //Влияние воздействий естественных магнитных полей на работоспособность человека// «Работоспособность человека и экология», Львов, апрель 2001.

39) Хабарова О. В., Рагульская М. В. Обридко В.Н. //Влияние нестационарных солнечных процессов на изменения функционирования человеческого организма//. «Солнечная активность и внутреннее строение Солнца» 4 -8 июня 2001 г. Крым, Научный, Украина, с. 42.

40) Рагульская М. В .// Внутренняя ритмика человека и общества и их связь с ритмикой активности Солнца// «Космос и история», Москва, 29−30 марта 2002 г.

41)Рагульская М. В. // Влияние факторов внешней среды на сердечную ритмику и электрические параметры здорового человека// 6-я Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология-наука 21 века», 20−24 мая 2002 г., том 1, стр. 127.

42) Т. Г. Мирошник, М. В. Рагульская. Ю. П. ГоргоИ Особенности электромагнитной безопасности человека// «Astroeco-2002», Россия, Терскол, 12−16 августа 2002 г, том «Phyziology/Ecology», стр. 149−150.

43) Обридко В. Н., Рагульская М. В., Хабарова О. В., Рябов М. И., Полетаева Л. Н., Грабко Н. В. // Программа исследований степени воздействия на организм человека и его отдельных систем состояния гелиогеофизической обстановки по одновременным измерениям в Москве и Одессе с использованием метода акупунктурной диагностики. // Тезисы Международной конференции.

Международное сотрудничество в области астрономии: состояние и перспективы", Москва, 25мая-2 июня 2002 г., с. 52−53.

44)В. В. Вишневский, М. В. Рагульска, Л. С. Файнзшьберг// Вплив фактор! в зовшшього середовища на сердцеву ртлпку та морфолопчш параметри сердця // 3-й ЗЧзд Украшского бюф1зичного товариства, JlbBie, 8−11 жовтня 2002 року, стр. 189.

45) М. Ragulskaya, V. Vishnevskey, L. Fainzilberg// The influence of space weathe on functional condition and health of people// Materials Workshop «Ecological and Health Threat», Kyiv, 15−17 oktober 2002, N40.

46)M. В. Pагульская //Фрактальный характер адаптационной стресс-реакции организма человека при вариациях солнечной активности//26 семинар «Физика авроральных явлений», Апатиты, 25−28 февраля 2003, стр. 78.

47) М В. Рагульская. Е. А. Руденчик, В. Н. Обридко, О. В. Хабарова// Результаты 5-летнего мониторинга по влиянию космической погоды на организм человека// Конференция стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Нижний Новгород, 2−7 июня 2003, стр. 174.

48)Я В. Вишневский, М. В. Рагульская// Новые приборы и методики исследования воздействия вариаций солнечной активности на организм человека// Конференция стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Нижний Новгород, 2−7 июня 2003, стр. 180.

А9)Горго Ю. П., Рагульская М. В. Хабарова О. В., Андрийчук Ю. НЛ О влиянии возмущений атмосферного давления и магнитного поля Земли на функциональные характеристики человека в Антарктиде// 3-й Международный Конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», Санкт-Петербург, 1−4 июля 2003 года, стр. 102.

50) В. В. Вишневский, Ю. 77. Горго, М. В. Рагульская. Л. С. Файнзшьберг!/Связь параметров функционального состояния человека с характеристиками внешней среды//5-я международня конференция «Космос и биосфера», Крым, Партенит, октябрь 2003, стр. 82−83.

51)Ю. П. Горго, Л. А. Дидык, М. В. Рагульская. В. В. Вишневский, А. А. ДелюковН Особенности сердечной деятельности здорового человека при влиянии низкочастотных колебаний атмосферного давления//5-я международная конференция «Космос и биосфера», Крым, Партенит, октябрь 2003, стр. 148−150.

52) М. В. Рагульская, Е. А. Руденчик, В. Н. Обридко, О. В. Хабарова// Результаты 5-летнего мониторинга по влиянию космической погоды на организм человека// Материалы конференции стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Нижний Новгород, 2−7 июня 2003, стр.438−442.

53) В. В. Вишневский, М. В. Рагульская// Новые приборы и методики исследования воздействия вариаций солнечной активности на организм человека// Материалы конференции стран СНГ и Прибалтики «Актуальные проблемы физики солнечной и звездной активности», Нижний Новгород, 2−7 июня 2003, стр. 448 452.

54) В. В. Вишневский, М. В. Рагульская. Л. С. Файнзильберг// Влияние солнечной активности на морфологические параметры ЭКГ сердца// 10th Jubilee National Conference with International Participation «Contemporary Problems of Solar-Terrestrial Influences», Bulgary, Sofia, Nov.2003, p. l 11−115.

55)B.H. Обридко, M. В. Рагульская. O.B. Хабарова, М. И. Рябов, H.B. Грабко, JI.H. Полетаева.// Результаты мониторингового эксперимента по выявлению влияния космической погоды на функциональное состояние групп людей (Москва, Одесса). Конференция стран СНГ «Солнце и Космическая погода». КРАО, Симферополь, июнь 2003 http://www.crao.crimea.ua/craoinfo/solar/txt/conf2003/abstr.html.

56)O.Khabarova, M.Rasoulskava. E. Rudenchik // People as biosensors for magnetic storms and solar weather detection. Abstracts of IUGG-2003, Sapporo, Japan, July 2003, p.B.258.

57)5. В. Вишневский, M. В. Pагульская, О. В. Хабарова! I Связь периодических процессов в организме человека, обусловленных ритмикой внешней среды, с вариациями магнитного поля Солнца. Материалы 2-го Международного симпозиума «Проблемы ритмов в естествознании», Москва, март 2004, стр. 84−86.

58)М. В. Рагульская! У Фазовый портрет эталонного кардиоцикла как инвариант индивидуальности и биологический детектор внешних воздействий. Материалы междисциплинарного семинара «Биологические эффекты солнечной активности», Пущино, апрель 2004 г., стр. 21−23.

59)М. В. Рагульская // Проблемы изучения поведения организма человека под непороговыми внешними воздействиями с точки зрения синергетики. Материалы междисциплинарного семинара «Биологические эффекты солнечной активности», Пущино, апрель 2004 г., с. 54−55.

60) В. В. Вишневский, М. В. Рагулъская //Телекоммуникационный комплекс «Фазаграф-М» для мониторинговых исследований. Материалы 14 Международной крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Севастополь, сентябрь 2004.

6ПМ В. Рагулъская // Критерии адаптации операторов экстремальных профессий. 4-й Научно-практический конгресс по авиационнокосмической и экстремальной медицине, Москва, октябрь 2004.

62) М. В. Рагулъская // Влияние космической погоды на организм человека и медицинскую статистику, Киев, «Информационные технологии в биофизике и медицине», 15−17 июня 2005 г.

63) М В. Рагулъская II Механизмы управление адаптацией биологических систем при воздействии факторов естественной внешней среды, 1-я межотраслевая конференция «Системы поддержки и принятия решений», Киев, июнь 2005.

64) М В. Рагулъская // Влияние космической погоды на организм человека, Киев, «Информационные технологии в биофизике и медицине», 15−17 июня 2005 г стр. 169−172.

65) Д Н. Обридко, М. В. Рагулъская // Влияние космической погоды на организм человека и данные медицинской статистики., 9 Международная конференция «Солнечная активность как фактор космической погоды», Пулково, июль 2005,.