У знаменитого исследователя Дальнего Востока В. К. Арсеньева есть примечательные строки: «Все животные находятся в тесной зависимости от распространения растительности в крае... Например, где кедр, там и белка, там и кедровка; где белка, там и соболь; где кабарга, там и росомаха; где кедр и дуб, там кабан и изюбр; а где кабан, там и тигр». Иными словами, жизнь животных тесно связана с растительным миром — источником корма и естественной средой их обитания. И если развитие растений, определяемое со стоянием температуры и влажности окружающей среды, в какой-то степени следует за циклами солнечной активности, значит и зависящие от состояния растительности циклы размножения животных также будут иметь признаки солнечной обусловленности.
Еще академик Л. С. Берг замечал, что уловы лосося совпадают во времени в различных акваториях, образуя период приблизительно около 8—11 лет. Но промысловое стадо рыб состоит из нескольких поколений и постоянно меняется за счет гибели старших возрастов (а зачастую и молоди), различных темпов воспроизводства популяции. Суммарная численность — биомасса сглаживает неодинаковую величину слагаемых поколений. Если стадо состоит из двух поколений, то колебания с периодом более двух лет будут выражены, а до двух лет — затушеваны. Следовательно, в природе существует как «собственная» ритмика вида, так и циклы, обусловленные внешними причинами.
Одной из внешних причин колебаний численности рыб может быть солнечная активность. Такой вывод был сделан в статье камчатского ихтиолога И. Б. Бирмана «О влиянии максимумов солнечной активности на условия размножения горбуши», представленной в Доклады АН СССР в 1955 г. Оказывается, за последние 40 лет все наиболее мощные подходы амурской горбуши с моря для нереста наблюдались в эпохи максимумов солнечной активности. Нерестовые стада 1928, 1938, 1948 и J958 г. численно превосходили популяции всех других лет. Поскольку для формирования этих стад требовалось два года, вероятно, сезоны 1926, 1936, 1946 и 1956 г. были наиболее благоприятными для размножения горбуши. С другой стороны, судя по последующим уловам,— популяции 1928, 1938, 1948 и 1958 г. многочисленного потомства не дали. Видимо, эти годы отличались крайне неблагоприятными условиями нереста. Интересно, что эти"же годы оказались «неурожайными» не только для горбуши, но и для обоих форм амурской кеты — летней и осенней.
В чем же причина таких синхронных изменений? Дело в том, что в эпохи максимумов солнечной активности на Амуре обычно наблюдаются повышенные летние и часто очень низкие зимние температуры. Слишком сильный перегрев воды вызывает у мигрирующих лососей ускоренное против обычного созревание гонад и более быстрое сжигание накопленного в море энергетического баланса. Преждевременно созревшие рыбы устремляются в низовые, не свойственные многим из них притоки Амура, а верхнеамурские нерестилища оказываются незаполненными. Ускоренное истощение организма и нарушение кислородного обмена при повышенной температуре воды приводит к массовой гибели производителей до нереста. В такие годы можно наблюдать печальную картину, когда сотни и тысячи тушек рыбы, не,отметавшей икру, безжизненно спускаются по течению рек.
Кроме того, массовое скопление рыбы в одном нерестилище влечет за собой перекапывание уже заложенных нерестовых гнезд. Наступающая вслед за этим суровая зима ведет к промерзанию нерестилищ и гибели икры. Обсохших нерестовых гнезд бывает тем больше, чем выше был уровень воды во время нереста. Горбуша же в. основной своей массе мечет игру в самый разгар летнего паводка. Чем больше разлив, тем больше относится водой и погибает икры.
Остается отметить, что на Амуре и других дальневосточных реках по крайней мере в течение половины нынешнего века наиболее высокие дождевые паводки обычно совпадали с периодами максимумов солнечных пятен. Это сказалось, безусловно, на воспроизводстве рыбы. Но влияние солнечной активности не ограничивается, только гидрологическими изменениями рек.
Механизм солнечного влияния на размножение рыб в самой общей форме выражается как следствие колебаний биомассы планктона, зависящих от температурного режима океана. Чередование периодов потепления и похолодания моря может служить основанием для заблаговременного предсказания естественных изменений воспроизводства рыбе Так, в районе Куросио изменения температуры поверхностных вод и границ этого теплого потока к северу зависят от солнечной активности. На основании этого И. Б. Бирман в 1957 г. высказал предположение, что в ближайшие 10 лет нельзя рассчитывать на восстановление запасов кеты без применения энергичных рыбоводных мер. Действительно, после максимума солнечной активности 1957 г. численность этой породы рыб резко упала. В таких случаях рекомендуется особо строго регулировать промысел вплоть, до запрещения лова слабых поколений.
Важность прогнозов численности рыб трудно оценить в условиях резкого роста, населения и необходимости обеспечения его качественными белковыми продуктами. Достаточно сказать, что в хорошие годы улов, например, только гижигинско-камчатского стада сельди достигает 2 млн. ц, а в периоды депрессии падает лишь до нескольких тонн. В целом колебания уловов рыбы в разные годы могут достигать огромных цифр и, судя по всему, во многом определяются состоянием солнечной активности.
Не менее важны прогнозы численности и других полезных и вредных видов животного мира. Например, по подсчетам специалистов Организации Объединенных Наций, потери урожая от вредителей составляют не менее 20% его валовой стоимости. .Только из-за крыс человечество ежегодно теряет примерно 33 млн. т хлебных злаков. Огромные убытки особенно в прошлом приносили массовые налеты саранчи. За сутки стая может уничтожить урожай и повредить растительность на огромных территориях, поскольку дневной «паек» ее достигает тысяч тонн зеленого корма.
Размножение массовых вредителей полей, как правило, имеет циклический характер. Причины цикличности саранчовых налетов были раскрыты известным энтомологом Н. С. Щербиновским. Его знакомство с саранчой началось с экспедиции 1929 г. в район Кушки — крайней южной точки Туркмении. Весной того года все окрестные районы Кушки были поражены саранчой-шистоцеркой, залетевшей сюда из далеких тропических районов Индии и Аравии. В период муссонов в засушливых частях земного шара у тропиков начинается бурная вегетация растительности, что приводит к резкому подъему размножения этих членистоногих и образованию их стадных форм, направляющихся затем в разные концы света.
«Никому не удалось объяснить, — писал известный французский эколог Р. Шовен,— почему саранча избирает то или иное направление, почему прилетает, почему улетает. Первая предложенная гипотеза была, естественно, самой простой: саранча (и вообще все мигрирующие животные) снимаются с места, отправляясь в поиски корма. Это абсолютно неверно как в отношении саранчи, так и в отношении всех мигрирующих животных. Напротив, саранча может сняться с совсем еще неиспользованного пастбища и унестись в пустыню на верную гибель или сотнями миллиардов ринуться в морскую пучину».
Как показал Н. С. Щербиновский, массовые перелеты саранчи совпадают с периодами солнечной активности. В самом деле, в XIX в. было 9 саранчовых вспышек и в текущем столетии за 60 лет саранча-шистоцерка 6 раз достигала границ Туркмении. Последний ее залет на территорию нашей страны был предсказан Н. С. Щербиновским в 1958 г. Шистоцерка была быстро ликвидирована благодаря прогнозу.
Итак, в основе массового размножения саранчи лежат изменения климатических факторов, связанных с солнечной активностью, в результате чего создаются благоприятные кормовые условия. После оформления стадной формы саранча движется по различным «воздушным линиям», причем ориентиром в этом ей служат, вероятно, изменения магнитного поля Земли, связанные с солнечной активностью.
Магнитное поле живо воспринимается насекомыми, подтверждением чему служат опыты, проведенные в Московском университете В. Б. Чернышевым. В основу их положен простой принцип — лет насекомых на свет. При одной и той же численности вида разница попадания насекомых в световую ловушку зависит от их активности, которая определяется такими факторами, как температура, влажность, атмосферное давление воздуха, а также скорость и направление ветра. Однако при последовательном исключении влияния этих факторов или при их постоянстве все же оказывается, что на двигательную активность жуков, бабочек, мух действуют еще какие-то дополнительные условия.
После длительных опытов и тщательных сопоставлений энтомолог пришел к заключению, что этим дополнительным фактором является горизонтальная составляющая магнитного поля Земли. Вариации магнитной активности по своему действию нередко перекрывают влияние метеофакторов. В периоды магнитных бурь наблюдается такой мощный лет насекомых, какого не встречается даже при особо благоприятных температурных условиях. Так, для района Байрам-Али численности насекомых имела коэффициент корреляции с показателем магнитной возмущенности (при исключении влияния температуры и изменений давления) 0,66, а для района Уссурийска вес сбора насекомых коррелировал с колебаниями магнитной возмущенности с коэффициентом, близким к единице (0,94). Интересно, что в районе Курской магнитной аномалии влияние магнитных возмущений отличалось по своему характеру от других мест отлова насекомых.
Наблюдения в природных условиях были подтверждены и лабораторными опытами. Обычный ритм жизнедеятельности опытных насекомых имел существенные искажения весной и осенью, что соответствует весенним и осенним всплескам геомагнитных возмущений. В целом, как заключает автор, связь между поведением насекомых и процессами, контролируемыми активностью Солнца, весьма существенна. Вопрос состоит в объяснении механизмов этой связи.
Согласно гипотезе известного американского биолога Ф. Брауна суточные и сезонные вариации геофизических факторов наряду с циклическими изменениями интенсивности температуры и света могут служить указателями времени для насекомых, синхронизируя их «биологические часы» с истинным временем. Нарушения синхронизаторов времени солнечными процессами приводят к несоответствию поведения живых существ и изменениям их двигательной активности. Кроме того, магнитные факторы небезразличны и для пространственной ориентации насекомых. Поэтому при несовпадении ориентирующих факторов происходит изменение, чаще повышение активности.
Эти выводы базируются на большом числе экспериментов по изучению движения низших животных (улиток, червей), которые быстро реагировали даже на ничтожное поле напряженностью 0,05 эрстед. Интересно, что на более сильные поля эти животные реагировали лишь через полчаса. Не является ли это следствием эволюционной приспособленности живых организмов к напряженности полей, характерных для естественного магнитного поля Земли, составляющие которого имеют напряженность порядка 0,4—0,5 эрстед?
Магнитные факторы небезразличны и для пространственной ориентации насекомых. Ещё в 1963 г. немецкий ученый Б/Беккер обнаружил, что при посадке в пути пчелы и Другие виды насекомых предпочитают направления север — юг или запад — восток. Снятие или увеличение магнитной нагрузки искусственным образом лишает насекомых такой ориентировки, вызывает у них сильное возбуждение.
В результате при естественных магнитных бурях, частота и выраженность которых увеличивается с усилением солнечной активности, резко возрастает двигательная активность насекомых и меняется привычная их ориентация в пространстве. Поэтому-то саранча может подняться в самый неожиданный момент с еще неиспользованного пастбища и предпринять дальний перелет в том направлении, которое ей указывает «магнитный компас». Во время солнечных бурь этот компас вертится, как волчок, и приводит к полной растерянности своего хозяина. Так что между мнением Н. С. Щербиновского о роли кормового фактора и замечаниями Р. Шовена о «безумных» действиях саранчи в связи с ее миграциями нет противоречий. При благоприятных погодных и кормовых условиях происходит мощное развитие популяции, в результате чего образуется особая форма ее организации — стадо, действиями которого руководят различные внешние факторы, включая и факторы магнитного ноля, зависящего от солнечной активности.
Насекомые отнюдь не одиноки в использовании магнитного поля как источника информации об изменениях времени и пространства. Способность к ориентации по магнитным полям обнаружена с давних пор и у птиц. Об этом еще в 1885 г. говорил русский академик А. Т. Миддендррф, изучая особенности перелетов птиц. Однако до последнего времени имеется немало противников этой гипотезы, поскольку до сих пор неясно, являются ли навигационные способности птиц врожденными или приобретенными, запоминают ли они координаты мест, перелета и каким образом? Наконец, если к этому имеет отношение, магнитное поле, то за счет каких органов чувств оно воспринимается?
Выяснено, что ориентация — это довольно сложный процесс, в котором участвуют разные органы чувств. Так, птицы не теряют направления полета и в ненастную погоду, в тумане, и ночью. Значит, не только, одно зрение причастно к ориентации. Старые особи легко находят прошлогодние места зимовок или гнездования. Если же яйца или птенцов перевезти в другое место, то птицы возвратятся именно сюда, а не на истинное место рождения. Так что в этом вопросе еще много неясного.
Советский магнитобиолог А. С. Пресман считает, что пути перелета птиц пролегают перпендикулярно так называемым изодинамам, т. е. идут в направлении изменения градиента напряженности горизонтальной составляющей магнитного поля. Предполагается, что птицы могут запоминать широту места назначения по соответствующему для нее уровню напряженности магнитного поля. Иначе говоря, при сезонном перелете по уменьшению напряженности поля птицы «чувствуют», где им следует прекратить перелет. Что касается запоминания долготы местности, то соответствующий механизм у птиц должен быть связан с биологическими часами. Вероятнее всего это свойство присуще не столько отдельным особям, сколько стае в целом. Происходит как бы групповая «настройка» птиц на нужное направление полета, причем, вероятно, в этом определенную роль играют старые особи. Как бы то ни было, но известны факты, когда стаи птиц рассыпались при пролете над зоной излучения радиостанций и вновь собирались вне пределов ее ближайшего действия. Нарушения навигационных способностей у перелетных птиц наблюдали и во время сильных магнитных бурь. Интересно также, что «миграционное беспокойство» птиц может быть вызвано искусственным воздействием магнитного поля. Возможно, что одним из стимулов миграций является происходящее на всей планете повышение (примерно вдвое) магнитной активности а в периоды весеннего и осеннего равноденствия.
Но каким органом воспринимают птицы геомагнитное поле? Возникло предположение, что взмахами крыльев индуцируется переменный ток, возникающий при пересечении силовых линий геомагнитного поля. Но тогда не понятно, как это осуществляется у других представителей животного мира, также обладающих способностью к дальним миграциям, но лишенных крыльев, например у рыб.
Решающими экспериментами в разъяснении этого вопроса явились опыты Ю. А. Холодова, а затем и других исследователей, показавших, что у рыб может быть выработан условный рефлекс на магнитное поле. Установлены также факты явной причастности магнитных полей к определению направления миграций у ряда видов рыб. Так, советские ученые установили, что пересаженные в незнакомый бассейн рыбы в 50—80% случаев движутся в направлении магнитного меридиана, если для них нет других ориентиров.
Итак, возможны два пути влияния солнечных агентов на биологические системы—прямой (через восприятие магнитного поля) и опосредованный метеоусловиями. Магнитное поле при этом несет сведения об изменениях внешней среды (во времени и пространстве) и, следовательно, представляет не столько энергетическое, сколько информационное воздействие.
Нам хорошо известна сила слова, сила информации в человеческом обществе. Но мы пока еще трудно воспринимаем возможность информационного воздействия на объекты биосферы со стороны физических факторов. Сейчас же накапливается все больше данных, свидетельствующих о правильности такой постановки вопроса. Сложность заключается в том, что трудно разделить информационное и энергетическое влияние факторов внешней среды. Они, как правило, взаимосвязаны; Допустим, с увеличением солнечной активности и возникновением магнитных бурь в каком-то районе одновременно начинается понижение давления воздуха и непогода. Живые существа, если они чувствительны к магнитному полю, естественно, закрепляют в процессе своей жизни связь этих явлений и на последующее изменение магнитной обстановки реагируют как на непогоду.
Таким образом, проблема информационной роли электромагнитных полей важна и при изучении других объектов биосферы, подтверждением чему служат наблюдения и за млекопитающими.
