Борис Владимирский: Археоастрономия и история культуры

Важнейшая особенность всякой биологической ритмики — ее синхронизация с периодическими вариациями параметров среды обитания. Изменения биологических показателей (они происходят по «внутренним» причинам — в организмах есть особые «биологические» часы) непременно происходят в такт с изменениями внешних условий. «Биологические часы» все время «подстраиваются» под внешний, задающий периодический сигнал. Смысл этой «подстройки» (она, между прочим, никогда не бывает вполне точной) ясен: это один из способов приспособления организмов к внешней среде.

Синхронизирующими сигналами могут быть самые разные физические агенты. Важно только, чтобы в изменениях соответствующего параметра внешней среды содержалась периодическая составляющая. Для суточной ритмики синхронизатором выступает режим освещенности. Если этот фактор по каким-либо причинам «не работает» (например, «выключен» условиями эксперимента), то в качестве датчика времени может служить какая-нибудь другая причина — изменения, например, в уровне всюду проникающих низкочастотных электромагнитных полей или акустических (в частности, инфразвуковых) шумов.

За очень редкими исключениями, касающимися ритмов с периодами менее суток (микроритмы), периоды изменения всех синхронизирующих агентов — независимо от их физической природы — космического происхождения. Суточный, годовой периоды — примеры тривиальные и общеизвестные. Для некоторых других периодов их космическая природа долгое время оставалась неизвестной. Рассмотрим кратко наиболее интересные примеры.

В настоящее время выясняется, что во временнóй организации биосферы очень широко распространена околонедельная ритмика (в некоторые эпохи отчетливее выражен период 13–15 дней). Эта цикличность в значительной мере связана с так называемой секторной структурой межпланетной среды и имеет солнечное происхождение. В определенных интервалах долгот на Солнце силовые линии солнечного магнитного поля направлены либо от Солнца, либо к нему. Корпускулярное излучение Солнца (солнечный ветер) «вытягивает» силовые линии в межпланетную среду. На орбите Земли получается картина чередования полярности межпланетного магнитного поля. Обычно бывает либо четыре, либо два подобных сектора с разными направлениями. Вся эта картина повторяется с периодом вращения Солнца (около 27 дней). Земля при своем движении по орбите последовательно попадает в секторы с разными знаками межпланетного магнитного поля. Если секторов четыре, смена знака поля происходит раз в неделю, если секторов два — средний интервал между сменами знака около двух недель. При смене знака межпланетного магнитного поля земная магнитосфера испытывает некоторую перестройку, что сказывается (через определенную цепочку причин-следствий) на многих показателях среды обитания. Пересечение секторной границы сопровождается вариациями в величине геоэлектрического поля, вероятности появления гроз в некоторых регионах, в уровне напряженности электромагнитного фона. Характерный временной интервал смены погоды — «синоптическая длина» — также приблизительно равен неделе и, видимо, физически связан с пересечением Землей секторной границы. На больших интервалах времени секторная структура устойчива, но от случая к случаю длительность сектора несколько меняется, так что околонедельная (околодвухнедельная) ритмика среды обитания, связанная с межпланетным магнитным полем, это циклы, а не точно фиксированные периоды. Околонедельная цикличность есть и в вариациях солнечной активности, так что если бы секторная структура межпланетной среды перестала бы наблюдаться (на какое-то время в особых условиях это возможно), околонедельная ритмика среды обитания отнюдь не исчезла бы.

Подавляющее большинство других ритмов, известных в хронобиологии (около месяца, около 260 дней, около 2 лет и т. п.), синхронизировано с гармониками вариаций солнечной активности, чей «основной» цикл составляет около 11 лет.

Первобытный охотник и собиратель, разумеется, не мог не знать о важнейших биологических циклах — их учет во многих случаях был жизненно необходим. Разве можно было не заметить цикличности в размножении мелких млекопитающих? Или так называемые волны роста — ритмику прироста животных (~10–12 дней)? Или периоды в плодоношении, в поражаемости естественного урожая насекомыми? Эмпирические знания в биоритмологии делали возможным прогноз погодно-климатических изменений, эффективности охоты, времени наступления особо неблагоприятных событий (эпидемий). Качество таких прогнозов становилось, вероятно, условием выживаемости.