Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
объединении деснтков и сотен миллионов верен реально восприятие очень
слабых полей.
Магнитные свойства ферромагнитного материала /22/, в котором имеется
упорядоченное множество параллельных атомных моментов октаэдрического Fe
г+ во всей кристаллической решетке, состоящей из тетраэдрических и
октаэдрических позиций, находятся в прямой зависимости ст размера и формы
кристаллов (см. рис.б). Зерна, расположенные в однодсменных и су-
лерпарамагнитных областях диаграммы, имеют однородную структуру
параллельных магнитных моментов fez+ во рем объеме частиц. Эти зерна
всегда намагничены до полного магнитного насыщения J4 равного 48 мТл.
Однородно намагниченные частицы в объеме V (см^) будут создавать
магнитный моменту = VJ4 • В однодоменных зернах направление
намагниченности чрезвычайно устойчиво, в зернах меньших размеров -
оуперпарамаг-нитных - тепловая активация изменяет направленность
остаточной намагниченности и моменты каждого зерна имеют тенденцию
распределяться случайным сбразсы или выстраиваться преимущественно в
направлении локальных МП в прямой зависимости от их напряженности. При
таких суперпара-магнитных свойствах направление намагниченности
неподвижного зерна может меняться.
Характеристическое время релаксации т /177, необходимое для спонтанного
изменения направления намагниченности отдельного домена, пропорционально
величине: 'C~eocp('VJ4-Mc / fc Т) , где Нв-микроокопи-ческая коэрцитивная
сила, ? - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура. Граница между
областью стабильности отдельного домена и суперпарамагнитной областью
(см. рис.б) зависит как от температуры, так и от размера и формы зерна.
Выше критического объема однсдоиенное состояние уже нестабильно и моменты
атомов не будут самостоятельно рас-
39
полагаться взаимно параллельно во всей частице; будут формироваться
конфигурации из двух или более доменов с белее слабым внешним МП (муль-
тидоменное состояние). Почти весь 'биогенный магнетит, как установлено,
либо однедоменный, либо суперпараыагнитный. Кристалл магнетита однодс-
менного размера самопроизвольно намагничивается дс полного насыщения (48
ыТл}. Направление остаточной намагниченности полностью определяе-ся
внешним полем в момент намагничивания и формой частицы.
Биогенный магнетит встречается в малых количествах за исключением зубов
хитона и в ряде случаев тонко рассеян в биологической ткани. Биогенное
происхождение магнетита животных подтверждено препарированием пчел на
разных стадиях развития в амагнитней обстановке с использованием сквид-
магнитометров, чувствительностью I0"11 Дж/Тл и специальных хирургических
инструментов. Установлено, что магнетит синтезируется у пчел в передней
области брюшка за день до выхода пчелы из куколки. По мнению
Дж.Л.Киршвинка /17/, тяжелые зерна магнетита могут участвовать в
рецепторной системе, реагирующей на гравитационное поле.
Чтобы функционировать как магнитсрецепторы, ферримагнитные зерна должны
быть связаны с нервной системой. Свойства биогенного магнетита позволяют
рассмотреть несколько простых способов, в соответствии с которыми
организм может строить органеллы: изолированный рецептор, торсионный
детектор, рецептор с суперпарамагнитными зернами.
Простейший способ соединения магнетита с нервной системой может быть в
том случае, когда на рецепторную клетку приходится однедоменное зерно,
имеющее свойства постоянного магнита (рис.7а). Однодоменный кристалл
магнетита содержится в мембране, где он свободно поворачивается под
влиянием ГШ. Если зерно магнетита изолировано чаотично, контакт
неизолированных участков внешней и внутренней среды, разделяемых
мембраной, будет возникать при определенной ориентации МП. Поскольку по
биологическим стандартам магнетит превосходный проводник, при таком
расположении, как на рис.76, он будет деполяризовать мембрану,
генерирующую потенциально полезный сигнал. При повороте зерна
электрическая деполяризация изменяет потенциал мембраны, управляющий
потенциалом действия. В данной модели небольшая органелла, содержащая
зерно биогенного магнетита, изолированное, например, миелином,
удерживается гидрофобными группами протеина поперек"мембраны
чувствительного нервного окончания.
Энергия взаимодейотвия j* В изолированного зерна с магнитным моментом fT
и внешнего магнитного поля 1Г должна быть несколько больше fcT.
Поскольку!^j= YJ4, объем зерна в ГШ (Ва0,05 мТл) определяет эту энергию
взаимодействия; на рио.б можно нанести кривые равной энергии (соот-
веЗютвувщие равным объемам зерен) при jf =jpib /&Т , равном 0,1; I; 10.
При трех ерганеллах, расположенных примерно ортогонально, средняя частота
потенциалов действия каждой из них может передать информацию, необходимую
для оценки направления МП. Частота срабатывания содержит 40
также информацию о магнитной напряженности, поскольку каждое зерно
магнетита соответствует гармоническому осцилятору, возбуждаемому тепловым
воздействием. В среднем магнитный момент зерна jT будет распределен
