НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Введение

Вселенная, мировое пространство пронизано лучистой энергией. Если скопления материи в виде звезд, планет, загадочных пульсаров и квазаров, блуждающих комет и метеоритов в масштабах Вселенной - редкие явления, то потоки лучей, порождаемые ими, наполняют все пространство. В каждой его точке ежесекундно можно обнаружить потоки излучений - радиацию. Огромные массы вещества в недрах звезд, вступая в ядерные реакции, превращаются в лучистую энергию, выделяемую в окружающее пространство.. Вспышки новых звезд, рождение и гибель галактик, сжатие и концентрация вещества при затухании звезд, взрывы образующихся звезд-карликов и другие еще далеко не познанные, но постоянно происходящие во Вселенной превращения материи сопровождаются огромными выбросами лучистой энергии в виде электромагнитных колебаний всех диапазонов и потоков элементарных частиц и корпускул, начиная от неуловимого нейтрино и кончая тяжелыми ядрами атомов.

В 1923 г. в Петрограде выдающийся ученый и мыслитель академик Владимир Иванович Вернадский писал в своем основополагающем труде "Биосфера": "Из невидимых излучений нам известны пока немногие. Мы едва начинаем сознавать их разнообразие, понимать отрывочность и неполноту наших представлений об окружающем и проникающем нас в биосфере мире излучений, об их основном с трудом постижимом уму, привыкшему к иным картинам мироздания, значении в окружающих нас процессах. .. Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны... Благодаря космическим излучениям биосфера получает во всем своем строении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства..." (Вернадский В. И. Биосфера. Л., 1926.)

Вернадский был твердо уверен, что наши представления о роли радиации, которой пронизана вся Вселенная и биосфера Земли, расширятся в ближайшем будущем, дав более полное представление об их роли в возникновении и развитии биосферы. В те годы наши знания о лучах из мировых глубин были еще очень отрывочны. Следует удивляться предвидению В. И. Вернадского, высказывавшего мысли о теснейшей связи и зависимости земных процессов от излучений, пронизывающих Вселенную. Эти идеи с каждым годом приобретают новое звучание и значение.

В настоящее время физика дает почти исчерпывающие сведения об электромагнитных излучениях окружающего нас мира. В табл. 1 представлены основные данные об этих лучах. При ее рассмотрении внимание специалистов различных областей науки заинтересуют разные ее разделы. Астрономы, использующие гигантские радиотелескопы, сосредоточат внимание на многометровых радиоволнах. Специалистов радио и телевидения привлекут метровые и дециметровые радиоволны. Для радарной техники наиболее интересен сантиметровый и миллиметровый диапазон. Химиков, особенно фотохимиков, заинтересуют инфракрасная, видимая и ультрафиолетовая (УФ) части спектра. Лазерная техника, незаменимая в космической связи и во многих производствах, всецело связана с видимой.и УФ - областью электромагнитных излучений. Специалисты в области радиационной химии, дефектоскопии металлов, бурно развивающейся атомной энергетики все свое внимание уделят коротковолновым, высокоэнергетичным излучениям - ионизирующим излучениям.

А теперь посмотрим на эту таблицу глазами биолога. Какую роль играют электромагнитные излучения в возникновении, развитии, существовании жизни на нашей планете? Как они воздействуют на живые организмы? Что новое и важное появилось в науке за последнее время о взаимосвязи лучистой энергии с жизнью на Земле?

Отвечая на эти вопросы, следует прежде всего подчеркнуть, что человечество с глубокой древности знало только о сравнительно небольшой части спектра электромагнитных излучений - узкой полосе видимого света. Благотворное влияние солнечного света, под живительными лучами которого поспевают урожаи на полях, стало первым знанием человека о зависимости жизни на Земле от лучистой энергии Солнца. Прошло много столетий, прежде чем человечество поняло, что вся энергия, используемая при сжигании дров, нефти, каменного угля - это лучистая энергия Солнца, аккумулированная земной растительностью.

Таблица 1. Спектр электромагнитных излучений
Таблица 1. Спектр электромагнитных излучений

Учение о фотосинтезе как глобальном процессе, благодаря которому существует жизнь на нашей планете, возникло в прошлом столетии и получило блестящее развитие в трудах К. А. Тимирязева, М. Кельвина, А. Н. Теренина, А. А. Ничипоровича и других ученых. О нем написаны монографии и научно-популярные брошюры.

Другое замечательное явление в биологии, тоже связанное с видимой частью спектра, - возникновение у живых организмов специальных фоторецепторов, начиная от фототропизмов у простейших и растений и кончая; зрением у животных и человека.

Зрение, позволяющее воспринимать всю красоту и многокрасочность окружающего мира и ориентироваться в пространстве, также исследуется в течение столетий. В настоящее время хорошо известны и оптическое устройство глаза, и тонкие фотохимические реакции, преобразующие кванты света в нервные импульсы. Мы знаем и о замечательном устройстве зрительных центров в центральной нервной системе, позволяющем с огромной скоростью анализировать интенсивность, длины волн и пространственное расположение потоков квантов, падающих на сетчатку глаза. Этому явлению тоже посвящены многочисленные специальные издания. Излучение в диапазоне видимого света, несмотря на его исключительный интерес для биологии, остается за рамками этой книги.

Область невидимых излучений лежит как в стороне более длинных, так и более коротких волн. Диапазон радиоволн только начинает интересовать биолога. Еще не ясно, воздействуют ли они на живые системы. Все больший интерес вызывают сантиметровые и миллиметровые волны. В последние годы стали накапливаться факты об их воздействии на биологические объекты. Использование этих излучений в промышленности возрастает, поэтому их возможное влияние на человека - вопрос, имеющий не только теоретический интерес. Ультракороткие и инфракрасные волны оказывают тепловое воздействие на ткани организмов, - что широко используется в медицинской практике и сельском хозяйстве.

Основное внимание в этой книге мы уделим ионизирующей радиации, обладающей чрезвычайно сильным и многообразным влиянием на живые организмы. Значительный прогресс в этой области достигнут именно за последние годы. Полученные данные, пока еще мало известные, заставляют по-новому оценить и переосмыслить значение ионизирующих излучений для эволюции и жизнедеятельности на нашей планете.

Не менее интересна для биолога и область корпускулярных ионизирующих излучений, таких, как α- и β-лучи радионуклидов, потоки электронов и протонов, генерируемые современными ускорителями, нейтроны атомных реакторов или π-мезопы и ядра тяжелых нуклидов - космических лучей. Корпускулярные излучения обладают высокой энергией, часто большой проникающей способностью, активно взаимодействуют с атомами и молекулами живых организмов, вызывая ионизацию, образование высокореактивных свободных радикалов, ядерные реакции. Все это может иметь глубокие последствия для жизнедеятельности клетки, ткани, организма. Ввиду сходства воздействия на вещество корпускулярных и таких электромагнитных излучений, как рентгеновские и γ-лучи, их часто объединяют в группу ионизирующей радиации.

Для биолога, исследующего последствия действия ионизирующей радиации на живые организмы, их сообщества и биосферу в целом, первостепенное значение имеет количественная характеристика поглощенной дозы. В качестве единицы измерения поглощенной ионизирующей радиации в современной единой системе единиц принято такое ее количество, которое соответствует энергии в 1 Дж, поглощенной 1 кг ткани. Эта единица получила название грей (Гр) в честь крупного английского радиобиолога Л. Грея. Однако она принята сравнительно недавно и еще прочно не вошла в радиобиологию. В качестве единицы измерения ионизирующей радиации чаще используют величину в 100 раз меньшую - рад (1 рад соответствует энергии в 100 эрг, поглощенной 1 г ткани, 100 рад=1 Гр. Меньшие единицы: 0,001 рад=1 мрад. Когда имеют дело с большими дозами, в качестве единицы используют 1000 рад = 1 крад=10Гр или 106 рад=1 Мрад = 104Гр. Энергию излучений обычпо измеряют в электронвольтах (эВ); широко используют следующие единицы: 1 кэВ = 103эВ и 1 МэВ = = 106эВ.)

Теперь, когда известно, о какой радиации пойдет речь, и каково ее воздействие на живые организмы, читателю интересно узнать, где и в каком количестве присутствуют эти невидимые лучи в окружающем нас мире. Как их воспринимают вирусы, бактерии, растения, насекомые, хладнокровные и теплокровные животные, в первую очередь человек? Какую роль сыграли эти излучения в возникновении жизни на нашей планете, в ее эволюции? Как отразятся на развитии будущей жизни человечества, создаваемые в глобальном масштабе новые, очень мощные источники этих излучений? Автор посвятил почти всю свою жизнь в науке решению именно этих вопросов. И хотя еще далеко не все ясно, многое уже твердо установлено. Рассказать об этом - задача данной книги.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



«Альтернативная история» белков проливает свет на роль случайности в эволюции

Медузы тоже умеют спать

Можно ли повысить шансы на удачную мутацию?

Учёным впервые удалось успешно заморозить (и разморозить) зародыш рыбы

Новое древо жизни включит «симбиомов» как отдельные организмы

Предок энтерококков появился 450 миллионов лет назад

Эксперимент на улитках подтвердил классическую идею о «двойной цене самцов»

Генетики строят родословное древо архей

Одноклеточные существа изобрели гарпунные пулеметы

Раскрыт один из секретов тихоходок

Обнаружены гигантские вирусы с расширенным репертуаром генов для синтеза белка

Первые шаги земной жизни




© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://biologylib.ru/ 'BiologyLib.ru: Библиотека по биологии'

Рейтинг@Mail.ru