Поступила в редакцию

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал. - Т. 18. -

Вып. 4. - 2019. - URL:

http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM

http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/N-64-html/TITL-64.htm

http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/N-64-html/cont.htm

УДК 551.521.681.7

ГЕЛИОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИВОЙ МИР ЗЕМЛИ

(allenov.doc, allenov.pdf)

Приводится строение фотосферы Солнца и металлосодержащих молекулярных веществ, воздействующих на растительный и животный мир. Освещается экологическое состояние природной среды Земли. Содержится описание гелиофизических, общефизических, мультимолекулярных ленгмюровских, спектральных и других методов исследования сред и загрязненных веществ.

Ключевые слова: излучение, молекулярные центры, металлы, фотосфера, воздействие, живой мир, экология, фраунгоферовы линии, спектры длин волн.

В работе [1] сообщалось о некоторых геофизических и биофизических факторах эволюции жизни на Земле. Она могла возникнуть в первые миллиарды лет, когда в ее атмосфере накопилось значительное количество кислорода, из которого образовался озоновый слой. Этот слой защищает Землю от ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца с длиной волны короче 300 нанометров. Озон способствовал в атмосфере образованию азота, паров воды, кислорода, углекислого газа, метана и других веществ, из которых на Земле образовались составляющие жизни – аминокислоты и другие соединения веществ. Этому процессу непосредственно способствовала раскаленная атмосфера Солнца, которая состоит, в основном (на 95%), из атомов металлов: натрия-Na, магния-Mg, кремния-Si, калия-К, кальция-Са и железа-Fe.

Относительная массовая концентрация этих элементов (в единицах 100 миллиграмов на один квадратный метр): Fe-1000, Mg-1500, Si-600, K-250, Ca- 200, Na-400. Контроль излучения металлов Солнца по фраунгоферовым линиям производится на многих наблюдательных отечественных и международных пунктах (лабораториях астрономического контроля).

Конкретные результаты влияния на функционирование жизненных процессов растительного и животного мира подробно представлены в трудах выдающегося ученого академика РАН Кирилла Яковлевича Кондратьева и его учеников в книге [2] и многих других его монографиях, которые высоко оцениваются в России и зарубежных странах. Кирилл Яковлевич много лет возглавлял знаменитый Петербургский университет.

Как утверждается в [2] и других источниках вначале на Земле в воде, которая поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца, появились бактерии, а позже и растения. После образования озонового слоя растения появились и на суше.

Фотосинтез бактерий происходит без выделения кислорода и поэтому считается примитивным, т.е. упрощенным. Он возник на ранних этапах эволюции жизни. Бактериохлорофилл поглощает солнечное излучение в интервале длин волн от 660 до 760 нанометров. В молекулярном реакционном центре находится от 20 до 100 молекул.

У высших растений эта величина изменяется от 200 до 400 молекул, при этом происходит выделение кислорода молекулярными собирающими системами, регулирующими адаптацию к процессу образования хлорофилла. Этот процесс обосновал К. А. Тимирязев и предложил использовать в научной и хозяйственной деятельности, учитывая климатические природные условия и районирование (поглощение солнечного излучения для фотосинтеза растений). За это научное открытие он был признан Нобелевским лауреатом.

Как было отмечено в [2] магний-Mg и железо-Fe составляют 50% массы солнечной атмосферы и выполняют в каталитических реакциях выработку хлорофилла, гемоглобина, цитохрома и других веществ. Магний и Железо способствуют регулированию функций фотосинтеза и контролируются по фраунгоферовым линиям – индикаторам существования живых организмов на Земле. По линиям Фраунгофера также прогнозируется эволюция развития, спектральная перестройка (спектральное смещение солнечного излучения) отдельных растений и их экологическое состояние. В монографиях [3-5] приводятся различные фазы развития и угнетения жизни многих растительных ландшафтов и некоторых растений. В этих монографиях описываются многие методы анализа гелиофизических воздействий на различные природные среды, методы контроля загрязнений водных бассейнов и отдельных веществ. Приводятся подробные описания и использования для анализа общефизических свойств примесей в жидких средах на основе признанных в практике Ленгмюровских моно и мульти-молекулярных методов исследований. По нашему мнению, совокупное использование биофизических и ленгмюровских методов непременно приведет к более успешным новым результатам в экологии, медицине, информатике, геофизическом приборостроении и других направлениях науки и практики. Следует отметить, что в [6.7] приводятся списки статей, их достоинства, хронологические периоды изданий и другие сведения, полезные для научных исследований и истории науки. J. Ленгмюр был тоже Нобелевским лауреатом.

Вернемся к некоторым важным процессам жизни на Земле растительного и животного мира и роли Mg и Fe в металлосодержащих молекулярных веществах. В биохимии и молекулярной биологии особо подчеркивается, что они входят в состав металлосодержащих белков. Железосодержащие белки цитохромы обеспечивают дыхательные системы живых организмов. Гемоглобин поддерживает электрический потенциал для транспорта веществ через стенки клетки. Важной особенностью металлосодержащих центров молекул является «спокойное» состояние, обеспечивающее стабильное излучение Солнца. Изменение (нестабильность) солнечного излучения приводит к всплескам фраунгоферовых линий, на которые реагируют живые организмы. О некоторых изменениях солнечного излучения, связанных с одиннадцати и двадцатилетними циклами, а также кратковременными часовыми и суточными циклами сообщается в [8].

В книге [2] содержится информация о методах подсветки, для поддержания уровня энергии на фраунгоферовых линиях, что подтверждается опытом. Однако, это проводится только в лабораторной практике и редко в натурных условиях.

Все механизмы биохимических реакций происходят в атомарной структуре веществ т.е. в электронной оболочке, которая изменяет уровни энергии от поступающего излучения Солнца в виде фраунгоферовых линий. Поэтому ученых и общественность беспокоит антропогенное влияние на среду обитания растительного и животного мира, с тревогой наблюдая, как ухудшается экологическое состояние нашей планеты. Если замываются фраунгоферовы линии, изменяется животворящая среда обитания Земли. Изменение концентрации озона в атмосфере, это тревожный сигнал – индикатор воздействия.

IMG_0028_

Рис. 1. Изображение короны Солнца 29.03.2012 г.

IMG_0026_

Рис. 2. Характеристики вспышек в рентгеновском (1-8) А- красный, (0,5-4) А-синий и радиодиапазоне 10,7 см (канал 5) в 09.25 МСК (московское время) в период с 21.01. по 24.01.2012 г. Источник данных: геостационарный гидрометеорологический российский спутник «Электрон-Л» №1.

Выводы

1. Гелиофизические, биологические, биохимические и другие факторы непосредственно влияют на молекулярную структуру элементов природной среды. Они обогащают знаниями о методах изучения жизненных процессов растительного и животного мира.

2. Изменение поглощения и излучения на фраунгоферовых линиях сигнализируют об антропогенном воздействии на биологические процессы живых организмов, о загрязненной атмосфере, гидросфере Земли и природных катастрофах (повышенной активности вулканической деятельности, землетрясениях и выбросах в атмосферу вредных веществ).

3. Искусственная подсветка излучением на фраунгоферовых линиях проростков зерновых культур ускоряет рост и продуктивность растений, что можно использовать в производстве продуктов сельскохозяйственного назначения и других сферах производства: а) сбраживающихся веществ – дрожжей; б) в кормах для ускорения роста животных; в) для мясомолочного обеспечения.

4. Спектральное смещение некоторых растений на несколько нанометров в сторону увеличения и или уменьшения солнечного излучения является реакцией адаптивного отзыва биоактивного фотосинтетического молекулярного процесса, связанного с количественным содержанием хлорофилла (растения отзываются поворотом в сторону Солнца).

5. Совокупное использование спектрального и ленгмюровского моно и мультимолекулярного методов на стационарных и мобильных передвижных пунктах позволяет эффективно использовать для экспресс-контроля и анализа состояние водных объектов (рек, озер и других водоемов) от загрязнений нефтепродуктами и многими другими поверхностно активными вредными веществами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алленов М. И., Бирюков В. Г., Третьяков Н. Д. Методологические аспекты исследований природных сред. - Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. – Т. 15. - Вып. 4. - 2016. – URL: http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/N-52-html/allenov/allenov.htm

http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM

http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/N-52-html/TITL-52.htm

http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/N-52-html/cont.htm

2. Кондратьев К. Я., Федченко П. П. Тонкая структура спектра Солнца и ее роль в эволюции биосферы. Санкт-Петербург. ПРОПО. 1992. - C. 40.

3. Алленов М. И. Структура оптического излучения природных объектов. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1988. – 164 с.

4. Алленов М. И. Методы и аппаратура спектрорадиометрии природных сред. - М.: Гидрометеоиздат, 1992. – 262 с.

5. Алленов М. И., Бирюков В. Г., Иванов В. Н. Распознавание природных сред, веществ и их загрязнений. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2004. – 268 с.

6. Блинов Л. М. Ленгмюровские пленки. - Успехи физических наук. - 1988. - Т. 155. - С. 445-480.

7. Юдин С. Г. Полярные пленки – получение и свойства. Диссертация доктора техн. наук. - Москва, 1995. – 354 с.

8. Денисова В. И., Гудкова В. А., Акулинина О. И. Анализ основных параметров гелиогеофизической обстановки в начале 2012 года. Аналитический обзор. /В книге «Гелиогеофизическая обстановка 2012 года, экспресс-анализ». – Москва, 2012. - 128 с.

HELIOPHYSICAL AND BIOLOGICAL FACTORS AFFECTING THE LIVING WORLD OF THE EARTH

Allenov M. I., Novikov N. N., Yakimenko I. V.

The structure of The sun's photosphere and metal-containing molecular substances affecting the plant and animal world is given. The ecological state of the Earth's natural environment is highlighted. A description of Heliophysical, General physical, multi-molecular Langmuir, spectral, and other methods for studying media and polluted substances is provided.

Key words: radiation, molecular centers, metals, photo sphere, impact, living world, ecology, Fraunhofer lines, wavelength spectra.

Кафедра «Электромеханические системы»

Филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленске

Поступила в редакцию 11.11.2019