Презентация на тему "электричество в живой природе". Электричество с живыми организмами Как проявляется электричество в природе

16.03.2024

Вряд ли Луиджи Гальвани, в конце XVIII века открывший «животное» электричество, и Нильс Бор, в начале XX веке предположивший планетарную модель атома, предполагали, что их открытия не только положат начало широкому, нарастающему применению электричества, но и послужат основой научных исследований по разгадке величайшей тайны природы - где начинается жизнь? Где проходит грань между живой и неживой природой?

Электричество вошло в жизнь человека, изменило условия его труда и быта. Многообразны примеры применения электричества в промышленности, на транспорте, в связи, в быту, в медицине и искусстве. Электричество позволило создать новую технологию производства и материалы, не существующие в природе. Электромобиль, идущий на смену автомобилю, будущее индивидуального транспорта. В жизни много примеров, когда электричество спасало жизнь человека.

Огромное достижение в области протезирования. Перспективны работы по созданию искусственного сердца. Человек с сердцем, пересаженным от погибшего при катастрофе, живёт годами, если его сердце и сердце его донора имеют совместимость биопотенциалов.

В процессе жизнедеятельности каждый живой организм- человек, животное или другое существо - создаёт вокруг себя различные поля и излучения. Их сложная картина отражает работу физиологических систем, обеспечивающих гомеостаз организма, т. е постоянство внутренней среды. Изучение биополей и биоизлучений открывает новые диагностические возможности, поэтому подобными исследованиями занимаются ученые всего мира, среди которых ведущую роль играют отечественные ученые и инженеры. Описанные ниже методы визуализации физических полей и излучений позволяют существенно расширить возможности наших органов чувств, заглянуть в самую глубину тела и мозга, понаблюдать физиологическую жизнь в её изменениях. Для медицинской диагностики эти методы обладают особой ценностью, поскольку они являются абсолютно стерильными и неинвазивными. Кроме того, эта основа ранней диагностики, т. к. функциональные нарушения появляются обычно задолго до возникновения необратимой патологии, когда больного ещё можно легко вылечить.

Во взаимодействии с электромагнитными полями возникла и развилась жизнь на Земле. Электричество присуще всему живому, в том числе и наиболее сложной его форме – жизнедеятельности человека.

Очень много сделано учёными в изучении этого удивительного взаимодействия электричества и живого, но многое пока ещё скрывает от нас природа.

Цель статьи: теоретически и экспериментально исследовать возникновение статического электричества в живой природе.

Задачи исследования:

Установить факторы и условия, способствующие возникновению статического электричества.

Установить характер воздействия статического электричества на живые организмы.

Сформулировать направления полезного использования получившихся результатов.

Историческая справка

Откуда пришло к нам это слово – электричество? Историю науки об открывает электрических явлениях можно начать с исследований Гильберта, врача английской королевы Елизаветы, который в 1600 г. опубликовал свой первый научный трактат « О магните, магнитных телах и большом магните – Земле. ». В нём было описано более 600 опытов по изучению магнитных и электрических явлении и сделана первая попытка создания теории электричества и магнетизма.

До 1600 г. учение об электрических явлениях оставалось практически на уровне знаний Фалеса Милетского, который ещё в VI веке до нашей эры одним из первых описал способность натёртого янтаря притягивать к себе лёгкие предметы.

Слово янтарь произошло от латышского gintaras. Греки, собиравшие прозрачный, золотисто-жёлтый янтарь на берегах Балтийского моря, называли его (электро). У древних римлян и арабов для янтаря было много названий: смола веков, слёзы дочерей Солнца, солнечный камень. С древних времён существовало много легенд и преданий о янтаре. Вот одна из них.

Фаэтон-сын бога солнца Гелиоса и океаниды Климены – уговорил своего отца позволить ему проехать по небу в золотой колеснице вместо него самого. Отец уступил настойчивым просьбам сына. Сел Фаэтон в колесницу и помчался по небу. Но крылатые огненные кони сразу почувствовали слабую руку юноши. Они понесли колесницу, пролетели близко от Земли, опалив её огнём. На Земле начался страшный пожар. Разгневанный Зевс-громовержец метнул огненную молнию в несчастного Фаэтона и убил его. Тело упало в воду реки Эридан. Сёстры Фаэтона, прекрасные Гелиады, превратившись в прибрежные тополя, безутешно оплакивали погибшего брата. От горя склонились стройные деревца у гробницы, а девичьи горькие слёзы застыли янтарными гроздьями в студеной воде.

Чем привлекали внимание древних эти тёплые камни удивительной красоты, иногда содержащие внутри диковинных маленьких насекомых? Они обладали одним необычным свойством – могли притягивать пылинки, обрывки нитей, кусочки папируса. Это свойство янтаря, очевидно, определяло в древности его название в языках разных народов: греки называли его электроном - притягивающим к себе, римляне - харпаксом, что означало грабитель, персы - кавубой, т. е. камнем, способным притягивать мякину.

Считалось, что удивительное свойство янтаря было открыто дочерью Фалеса Милетского. Но оно, скорее всего, было известно и раньше. Так, Гумбольт, побывавший в конце прошлого века у индейцев бассейна реки Ориноко, убедился в том, что этим, незатронутым цивилизацией племенам, тоже известны электрические свойства янтаря. Скорее всего, история о янтарном веретене дочери милетского философа - просто красивая древняя сказка.

Янтарь в те далёкие времена считался действительным лекарственными косметическим средством. Полагали, что янтарные ожерелья и чётки защищают от напастей, болезней и «дурного глаза». Наверное, поэтому на картинах старых фламандцев мадонны с младенцами на руках часто изображались с янтарными ожерельями.

В 1551 году вышел трактат Кардана « О точности », в котором он указывает, что янтарь притягивает к себе разные вещества, а магнит – только железо. Через полвека Гильберт в своём трактате « О магните » впервые употребляет слово электрический: « Электрические тела – те, которые притягивают таким же образом, как янтарь ». К ним Гильберт относит серу, стекло, гагат (разновидность каменного угля), ирис, сапфир, карборунд, бристольский алмаз, аметист, горный хрусталь, сланцы, сургуч, каменную соль и др. Оказалось, что таких веществ довольно много. Гильберт называл их электрическими веществами и заметил, что пламя уничтожает электрические свойства тел, приобретённые при трении.

Человек и электричество

С давних времён человек пытался понять явления в природе. Много гениальных гипотез, объясняющих происходящие вокруг человека, появилось в разное время и в разных странах. Мысли греческих и римских учёных и философов, которые жили ещё до нашей эры: Архимеда, Евклида, Лукреция, Аристотеля, Демокрита и других - и сейчас помогают развитию научных исследований.

Интересны в изучении темы « Электричество и человек» первые сведения об электричестве магнетизме. Идут они из старинного торгового города на Средиземном море Милета, автор их – милетский философ Фалес (конец VII – начало VIвв. до н. э.). Ученики Фалеса накапливали по крупицам сведения об электризации, которая в той или иной степени связывалась с живым организмом, с человеком. Так в античные времена были известны электрические свойства некоторых видов рыб и они даже использовались в качестве лечебного средства. За 30 лет до нашей эры Диаскорд электрическими ударами лечил подагру и головную боль. В русских летописях ХIV века имеется описание, из которого видно, что это удивительное исцеляющее средство было известно и русским. Электричество и человек – это вопрос, который интересен человеку нашего времени. Изучая электричество, многие опыты проводятся с участием человека. Например, проводя опыты с электризацией человека, его ставят на изолированную скамейку. Это делают для того, чтобы все заряды оставались в теле и не стекали в землю. Электрические опыты, которые проводятся с участием человека, не всегда влияют на него хорошо. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт. Человеческое тело – проводник электричества. Если его изолировать от земли и зарядить, то заряд располагается исключительно по поверхности тела, поэтому заряжение до сравнительно высокого потенциала не влияет на нервную систему, так как нервные волокна находятся под кожей. Влияние электрического заряда на нервную систему сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение зарядов на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма.

Поражение током с тяжёлым исходом возможно при напряжении, начиная приблизительно с 30 В.

Тело человека является проводником электрических зарядов, при соприкосновении происходит перераспределение зарядов, и заряды разных знаков притягиваются (электростатическая индукция). Так происходит, если к заряженной гильзе, подвешенной на шёлковой нити поднести руку, в этом случае гильза притянется к руке.

Ток приводит к изменениям в теле организма. Ток, проходя через тело человека, воздействует на центральную и периферическую нервную систему, вызывая нарушение работы сердца и дыхания.

Гроза-это тоже своеобразное электричество. По некоторым данным считается, что нельзя стоять в толпе во время грозы потому, что пары, выделяющиеся при дыхании людей, увеличивают электропроводность воздуха.

Органы человеческого тела создают вокруг себя магнитное поле. Установлено, что вдоль возбуждаемого нерва примерно за пять десятитысячных секунд до передачи возбуждения образуется магнитное поле. По-видимому, в момент раздражения молекулы, несущие на себе заряд, каким-то образом изменяют своё положение в пространстве, позволяя пройти по нерву волне возбуждения. Именно это перемещение молекул, вероятно, и является причиной возникновения магнитного поля.

Впервые электризацию человеческого тела осуществил в 1740 г. аббат Ноле. Эксперимент заключается в том, что демонстратор поднимается на металлическую подставку толщиной 80 см. и соединённую с электростатическим генератором, который вырабатывает отрицательное относительно земли напряжение 30 кВ.

Электрический контакт демонстратора с площадкой должен быть безукоризненным и для этого он должен снять обувь. В действительности подошва толщиной 1см – не препятствие для зарядов (они могут пробивать шестидесятиметровый слой воздуха!), но при этом их накапливание осуществилось бы весьма неприятным образом: с помощью множества маленьких искорок, проскакивающих от подошвы к ступне.

Приближённый расчёт показывает, что при разности потенциалов в 300кВ относительно Земли накапливаемое на демонстраторе избыточное количество электронов - порядка 10 триллионов – смехотворно мало. Эта цифра может показаться огромной, но на самом деле, если сравнить её с числом электронов, естественным образом присутствующих во всех атомах и молекулах наших тел (порядка 1027), то её ничтожность становится очевидной. Подчеркнём, что значительному накоплению зарядов опять препятствует колоссальная сила их взаимного отталкивания, так что эксперимент, предоставляя взгляду зрителей удивительные эффекты, остаётся совершенно безопасным

Во –первых, волосы встают дыбом. Они показывают распределение электрического поля вблизи головы, т. е направление силовых линий: перпендикулярное проводящей поверхности, как и положено.

Во – вторых, когда наэлектризованный субъект протягивает указательный палец к пламени он подносит металлический прут к другому – заземлённому – пруту, который держит его помощник, то между прутьями проскакивает искра (прут демонстратора заряжен отрицательно, заземлённый прут-положительно).

В-третьих, вокруг головы и пальцев рук в темноте зажигается корона. Что любопытно: положительная корона оказывается гораздо более обширной, чем отрицательная. Это связано с различной подвижностью положительных и отрицательных ионов в воздухе. Последние – в большинстве своём на электроны, а гроздья молекул, налепленных на электрон,- относительно громоздки и довольно малоподвижны.

Электричество и слух

Электричество действует не только на человека в целом, но и на его органы.

Врач Петербургской Максимилиановской больницы Р. Бреннер подробно изучил, на какие органы слуха действует электрический ток. В капитальном труде, вышедшем в 60-х годах ХIХ века, он обобщил результаты собственных исследований и данные других авторов. Цель его труда – разработка терапии заболеваний органов слуха на основе более общих физиологических закономерностей. Результаты исследований возникновения и характера слуховых ощущений показали, что у больных (страдающих глухотой) и здоровых людей они различны при действии постоянного тока разного значения. Особенно отмечена Бреннером зависимость ощущения от размыкания и замыкания электрической цепи, мест расположения электродов, размеров их поверхности. Использовались различные электроды, менялась полярность, их размещение. Основным являлся активный электрод, помещённый наружном слуховом проходе, заполненном однопроцентном раствором поваренной соли. Вторым электродом служила металлическая тонкая пластина значительно большей поверхности, расположенная в опытах Бреннера и последующих исследователей на шее или предплечье. Уже тогда удалось установить возникновение слуховых ощущений у нормально слышащих людей в условиях, когда активным электродом, расположенным в ухе, является катод. Плотность тока катода благодаря малой его поверхности значительно больше, чем у анода. При таком расположении электродов возникает чёткое слуховое ощущение при замыкании

Электрической цепи постоянного тока, при размыкании цепи его нет. Обратное явление имеет место при изменении площади электродов и места их расположения, когда анодам является электрод, находящийся в слуховом проходе, а катодом - электрод с большей поверхностью. Ощущение звука возникает в момент размыкания цепи. Слуховые ощущения разными людьми оцениваются по-разному – как звон, стук, звуковой удар, шипение. Чаще всего они оцениваются как звон.

Большое значение в понимании механизма слуховых ощущений приобрели результаты исследования, при котором использовались токи различных частот, что позволило установить появление музыкального ощущения, которое наблюдалось при применении тока с частотой 1000Гц и в переходных режимах во время разряда конденсатора большой ёмкости. Определение частоты тока, при которой появляются слуховые ощущения, проводилось в сравнении с ощущением звука камертона, настроенного на определённую частоту. Обобщение полученных результатов значительно расширило представление о механизме слухового восприятия. Исследователями слуха установлено, что только тонкие волокна слухового нерва являются структурами, раздражение которых токами различной частоты вызывает слуховые ощущения в виде звука музыкальной тональности, громкости звука, словом, только для них характерно дифференцированное восприятие электрического раздражителя, полностью отсутствующее у людей, страдающих потерей слуха.

Борьба с плохим слухом – это социальная проблема. В возрасте 60 -70 лет примерно четверть населения страдает той или иной степенью тугоухости. Нарушение слуха возникает при поражении (заболевании) звукопроводящего и звуковоспринимающего аппарата. Лечение тугоухости производится обычным терапевтическими средствами; если это не помогает, то применяют слуховые усилительные аппараты.

Электросварка в живых тканях

Институт электросварки им. Е. О Патона (Украина), возглавляемый Борисом Евгеньевичем Патоном,-крупнейший в мире научно-исследовательский центр в области электросварки и электрометаллургии. Открытия и разработки его учённых используются в самых разных сферах техники и производства. А недавно электросварка стала применяться в медицине. Патоновцы не только выдвинули и обосновали теоретически и экспериментально идею соединения живых тканей электрическим током, но и в содружестве с медиками и специалистами в области электротермии реализовали её на практике.

Известно, что уже несколько поколений учёных работали и работают над созданием для хирургии новых высококачественных шовных материалов, сшивающих аппаратов, различных клеев для соединения расчётных тканей. Ведь, к сожалению, далеко не всегда операции заканчиваются успешно: нередко в рану проникает инфекция, возникает воспалительный процесс, надолго, а то и навсегда, остаётся рубец. Применять же хирургии электрический ток давно отказались, так как в зоне его действия живая ткань погибает.

Работающей над проблемой её «электросварки» группе учёных удалось остановить жизнеспособность органов и тканей в зоне воздействия электрического тока. В качестве «сварочного материала» был использован белок, который содержится в клетках и межклеточном пространстве человеческого организма. Когда хирург с помощью специального зажима, включённого в электрическую цепь «сварочного аппарата, соединяет и сжимает края ткани, под воздействием электрического тока определённого напряжения и частоты происходит коагуляция белка в месте рассечения ткани, и она таким образом надёжно «сваривается». Необходимые параметры воздействия на ткань электротоком (напряжение, частота, время действия и др.) установлены экспериментально. Опытным же путём (в экспериментах на лабораторных животных) выяснено, что через 4-6 недель после сварки структура живой ткани полностью восстанавливаются, причём без образования рубцов.

Первая в мировой практике сварка живых тканей человека при удалении у пациента желудка была выполнена в июне 2000 г. Сейчас разрабатываются и осваиваются методика проведения операций с применением электросварки на желчном пузыре, печени, кишечнике и других органах брюшной полости. Ученые, как настоящие сварщики, многократно проверяют (в условиях лабораторных опытов) надёжность соединений различных тканей. Она очень высока: например, сварной шов такого нежного органа, как желчный пузырь, выдерживает давление до 300 мм рт. ст. В результате, когда стали в последние два года проводить операции на людях, было выполнено свыше 500 соединений тканей с применением электросварки, и при этом не наблюдалось ни одного случая послеоперационного осложнения. Так что есть все основания полагать возможность значительного расширения сферы использования электросварки в медицине. Инженеры сварщики уже создали необходимую для этого автоматическую аппаратуру. Основные элементы её сварочного блока – это источник переменного электрического тока высокочастотного диапазона и компьютер, управляющий работой аппарата. Созданы также необходимые для сварки живых тканей комплекты обычного и специального хирургического инструмента.

Электрическое поле

Честь открытия биоэлектричества принадлежит профессору Булонского университета Луиджи Гальвани. Он обнаружил, что электрический ток, пропущенный по нерву препарированной лягушачьей лапки, вызывает её сокращение (этим «прибором» какое-то время пользовался даже известный ученый Георг Ом). Когда Гальвани прикоснулся к телу лягушки двумя проводниками из различных металлов, то по ним пошёл ток. На основании этого опыта Гальвани решил, что живое тело является источником животного электричества. Другой итальянский профессор – Алессандро Вольта – выразил резкое несогласие с этим утверждением. С помощью своих опытов он доказывал, что ток между двумя проводниками возникает, даже если их опустить в смолу или в раствор, схожей с ней по составу, так что животное электричество здесь не причём. И оба были не правы: Гальвани – в толковании своего опыта, а Вольта – в отрицании животного (био-) электричества. Кстати, потомки внесли ещё большую путаницу, назвав химический источник тока, работающий на открытом Вольта явлении, гальваническим, а прибор для измерения разности потенциалов электрического тока (заменивший лягушачью лапку) – вольтметром.

Тем не менее появление вольтметра и возможность устойчивой регистрации животного электричества положило начало методам исследования электрических характеристик органов человеческого организма, в первую очередь – сердца и головного мозга. Первыми наличие электрических явлений в сокращающейся сердечной мышце обнаружили немецкие ученые Р. Келликер и И. Мюллер (1856г.) на препарате лягушки, а Шарпи (1880г.) и Уоллер (1887г.) первыми записали электрокардиограмму человека.

На старинной фотографии – полураздетый пожилой мужчина, который сидит посреди комнаты, опустив ноги в два таза с растворами. Справа и слева на подставках стоят ещё два таза, в которые опущены руки человека. Комната заполнена каким-то громоздкими приборами, соединенными проводами с тазами. На лице мужчины выражение суровой решимости, говорящее о незаурядной силе духа Так происходила регистрация электрокардиограммы в начале нашего столетия, когда этот метод только начинал внедряться в медицинскую практику. В чем же суть самого процесса электрокардиографии?

Каждое мышечное волокно, в том числе и волокно сердечной мышцы, окружено оболочкой – мембраной, которая представляет препятствие для движения ионов веществ, растворённых в биологических жидкостях нашего тела. Одни ионы преодолевают эти препятствия легче, другие – труднее, поэтому концентрация ионов снаружи и внутри волокна неодинакова. Каждый ион – это электрически заряженная частица, следовательно, снаружи и внутри мембраны скапливается разное количество заряженных частиц, возникает разность электрических потенциалов. Во время сокращения мышцы в мышечном волокне и его мембране протекают сложнейшие электрохимические процессы, вследствие чего свойства мембраны резко меняются: проницаемость мгновенно увеличивается, и сквозь мембрану устремляются ионы, которые в покое не могли через нее пройти. Но движение ионов и есть электрический ток!

Измерение с помощью микроэлектродов, приведённых в непосредственной контакт с тканями сердца, показывают, что изменение потенциалов при работе этого органа составляет примерно 100мВ. Благодаря электропроводности окружающих тканей через грудную клетку при каждом ударе сердца проходит электрический ток. Подключив к любым двум точкам на поверхности тела чувствительный прибор, можно проследить изменение разности потенциалов (1-2 мВ). Эти изменения, усиленные и записанные на бумаге, и называются электрокардиограммой (ЭКГ).

Форма ЭКГ зависит и от толщины различных участков сердечной мышцы, и от расположения сердца в грудной клетке, и от того, в каком состоянии находятся различные его отделы. Если электроды помещать всегда в одних и тех же точках тела, можно по форме кривых делать соответствующие выводы. В медицинской практике наибольшее распространение получили 12 стандартных способов расположения электродов (отведений) на теле человека. После обследования пациента врач получает 12 кривых, которые позволяют ему как бы рассмотреть сердце пациента с разных сторон, чтобы точнее поставить диагноз.

Показаны электрокардиограммы здорового человека (а), а также пациентов с различными заболеваниями сердца (б-г). В норме ЭКГ состоит из трёх направленных верх зубцов (P, R, и T) и двух, направленных вниз (Q и S). Отклонения от нормы – изменение интервалов времени общего цикла между всеми или отдельными его фазами, изменение амплитудных значений напряжений зубцов и т. п. свидетельствует о нарушении работы сердца.

Электрокардиограмма снимается с помощью электрокардиографа – прибора, позволяющего измерять напряжения от 0, 01 до 0, 50 мВ с регистрацией результатов (на ленте или на экране осциллографа). Если разделить напряжение, соответствующее зубцу на кривой ЭКГ (0, 3-0,5 мВ), на входное сопротивление электрокардиографа (0,5-2 Мом), то получим силу тока (10 -11-10-12 А). Зная ток и напряжение, можно оценить величину электрической энергии, генерируемой сердцем за некоторый промежуток времени.

Аналогично исследуют деятельность головного мозга. Электроэнцефалография (от греч. мозг) – это графическая суммарная регистрация биопотенциалов отдельных его зон, областей и зон, областей и долей. Однако электрическая активность мозга мала и выражается в миллионах долях вольта, так что её регистрируют лишь при помощи специальных высокочувствительных приборов – электроэнцефалографов.

Первую электроэнцефалограмму (ЭЭГ) снял в 1913 г. русский учёный В. В. Правдин-Неминский. Он с помощью струнного гальванометра зарегистрировал различные типы изменений потенциалов обнаженного головного мозга собаки, а также представил их описание и классификацию. В 1928 г. немецкий психиатр Бергер впервые записал биотоки мозга человека, используя в качестве отводящих электродов иглы, которые вводил в лобную и затылочную области головы. Такой способ отведения биотоков мозга был вскоре заменён прикладыванием к коже головы металлических пластинок (электродов). ЭЭГ отражает как морфологические (относящиеся к строению) особенности мозговых структур, так и динамику их функционирования.

Пациент помещается в отдельное помещение-кабину; на его голове укрепляется множество датчиков-электродов с отходящими от них проводами. Сначала, для выявления морфологических особенностей мозга, снимается ЭЭГ в состоянии покоя, а затем регистрируется динамика его функционирования: в кабине звучат звуковые сигналы различной интенсивности и частоты, мигает свет, пациенту предлагают задержать дыхание и, наоборот, делать глубокие вдохи и выдохи.

ЭЭГ здорового взрослого человека обнаруживает два основных типа ритмов: альфа-ритм (частота 8-13 Гц, амплитуда 25-30 мкВ) и бета-ритм (частота 14-30 Гц, амплитуда 15-20 мкВ). По нарушениям нормы можно определить тяжесть и локализацию поражения (например, выявить область расположения опухоли или кровоизлияния). Интересно отметить, что когда наступает смерть, электрическая активность мозга сначала очень быстро нарастает, а только затем пропадает. Беспорядочные электрические импульсы наблюдаются иногда в течение часа.

Ещё один важный метод исследования связан с интенсивным электрическим полем, которое создаётся вокруг живого организма вследствие накапливания на коже трибоэлектрического заряда. Этот заряд стекает через роговой слой в глубь тела, причём время релаксации в зависимости от сопротивления эпидермиса может изменится в широких приделах: от 15 минут до 10 секунд. Сопротивление же эпидермиса варьирует от 10 11 до 10 9 Ом\см 2 из-за диффузии воды через микрокапилляры в ходе кожного дыхания, являющегося одним из основных механизмов терморегуляции. Таким образом, динамика электрического поля, окружающего тело, отражает терморегуляционные реакции организма. Кроме того, внешнее электрическое поле из-за вибрации заряженной поверхности тела, вызываемой механическим движением внутренних органов, модулируется ритмами сердца, дыхания, перистальтики желудка и кишечника, микротремора (дрожания) мышц и др.

Таким образом, пространственно-временное распределение электрического поля в окружающем любой биологический объект пространстве в реальном времени отражает функционирование его физиологических систем.

Медицина во многом обязана электрическим явлениям. Лечебное действие электрических явлений на человека по существующим в далёкие времена наблюдениям можно рассматривать как своеобразное стимулирующие и психогенное средство.

Рентген

В наше время нельзя, наверное, представить медицину без рентгеновских лучей. Рентген обнаружил принципиально иной источник излучения, названный им Х-лучами. Позже эти лучи получили название рентгеновские. Сообщение Рентгена вызвало сенсацию. Во всех странах множество лабораторий начали воспроизводить установку Рентгена, повторять и развивать его исследования. Особенный интерес это вызвало у врачей. Физические лаборатории, где создавалась аппаратура, используемая Рентгеном для получения Х-лучей, атаковались врачами, их пациентами, подозревавшими, что в их теле находятся проглоченные иголки, металлические пуговицы и т. д. История медицины не знала до этого столь быстрой практической реализации открытий в области электричества, как это случилось с новым диагностическим средством – рентгеновскими лучами.

Новые достижения электротехники соответственно расширили возможности исследования «животного» электричества. Итальянский физик Маттеучи, применив созданный к тому времени гальванометр, доказал, что при жизнедеятельности мышцы возникает электрический потенциал. Разрезав мы- шцу поперёк волокон, он соединил поперечный разрез её с одним из полюсов гальванометра, а продольную поверхность мышцы – с другим полюсом и получил потенциал в пределах 10 – 80 мВ. Значение потенциала обусловлено видом мышц. По утверждению Маттеучи, «биоток течёт» от продольной поверхности к поперечному разрезу и поперечный разрез является электроотрицательным.

Относительно слабое статическое электрическое поле на человека, по – видимому, не влияет никак. Стоит только вспомнить, что мы живём в электрическом поле Земли, которое примерно равно 100 В/м. Во время грозы это поле увеличивается в десятки раз. В сильном электрическом поле воздух может ионизироваться, что, вообще говоря, вредно для здоровья. Возможны также и электрические разряды, которые могут просто убить

Что касается высокочастотных электромагнитных полей, то они весьма опасны, т. к. вызывают локальный перегрев внутренних органов и частей тела. (Например, СВЧ излучение длиной волны порядка 3-10 см. вредно действует на глаза). В результате воздействия СВЧ излучения на организм возможны серьёзные расстройства здоровья, значительно возрастает риск возникновения онкологических заболеваний.

Александр Леонидович Чижевский

Александр Леонидович Чижевский родился 8 февраля 1897 года в местечке Цехановец бывший Гродненской губернии, где тогда стояла артиллерийская бригада, в которой служил его отец- кадровый военный. В год рождения сына Леонид Васильевич Чижевский имел чин капитана (в 1916 году стал генералом). Будучи широко образованным человеком, он интересовался наукой, изобретательством (изобрёл угломер для стрельбы орудий по невидимой цели с закрытых позиций), ракетным оружием. Мать будущего ученого – человек поэтический и музыкальный – умерла от туберкулёза, когда ему не было ещё и года.

Мальчик получил домашнее начальное образование, которое включало естественнонаучные дисциплины и математику, но наибольший его интерес в раннем возрасте вызвали гуманитарные предметы, которые отвечали его внутренним склонностям: он любил музыку, поэзию, живопись. Книги стали источником его увлечения астрономией, которое подкреплялось «еженощными» наблюдениями звёздного неба с помощью приобретенного для них телескопа. Эти наблюдения вызывали у мальчика восхищения и открывали ему «несказанное великолепие надземного мира». Огромное впечатление производили на него наблюдения Луны и особенно кометы Галлея.

Чижевский изучил атмосферное электричество, а именно биологическое действие аэроионов – заряженных молекул воздуха. Гипотеза о влиянии аэроионов на жизнедеятельность организмов требовала экспериментального подтверждения, и Чижевский устраивает лабораторию дома на средства своей семьи (его родные продали часть вещей и помогали ухаживать за подопытным животными). В 1924 году он стал сотрудником калужской Практической лаборатории по зоопсихологии (а вскоре и членом её учёного совета), где провёл множество наблюдений над животными. В 1929 году в одном из французских журналов была помещена его статья, которая была первой тщательно обоснованной работой о лечебном действии аэроионов при заболевании дыхательных путей животных и человека; в ней впервые использовался термин «аэроионотерапия». В том же году Александр Леонидович был избран членом Тулонской Академии наук.

Надо заметить, что ещё в начальную эпоху развития знаний об электричестве было замечено влияние атмосферных зарядов на растения и животных, но наблюдения эти были неоднозначны, бессистемны и в большинстве случаев не имели практической ценности. Только к началу текущего столетия выяснилось, что часть воздуха (особенно его слои, прилегающие к земной поверхности) находится в ионизированном состоянии (ионизация происходит главным образом под влиянием излучений радиоактивных веществ, содержащихся в земной коре, а также космических лучей).

Ионы воздуха (аэроионы) обладают способностью присоединять к себе несколько нейтральных молекул газа и образовывать устойчивые комплексы из 10-15 молекул, несущие заряд. Такой комплекс частиц называют лёгким ионом. Присоединяя к себе мельчайшие жидкие и твёрдые частицы, взвешенные в воздухе, ионы становятся тяжелыми и обычно малоподвижны. Как лёгкие, так тяжёлые ионы бывают двух полярностей – положительной и отрицательной. Число ионов в воздухе изменяется в зависимости от метеорологических и геофизических условий, времени года или суток и других причин. В деревенском или горном воздухе число лёгких аэроионов обоих знаков в солнечный день доходит до 1000 в1см3 (на некоторых курортах их число поднимается до нескольких тысяч); тяжёлые ионы в чистом воздухе обычно отсутствуют. В воздухе промышленных городов число лёгких ионов падает – иногда до 50-100, а число тяжёлых – возрастает до нескольких тысяч, даже десятков тысяч в 1 см3. Таким образом, электрическое состояние чистого деревенского и загрязнённого городского воздуха очень различно.

Это различие важно для здоровья людей, потому что тяжёлые ионы, или псевдоионы (заряженная пыль, копоть, дым, разные испарения) вредны, а лёгкие ионы, причём отрицательного знака, оказывают благотворное и целебное действие на живые организмы. Ученый, впервые установивший этот факт и подробно изучивший действие аэроионов, - А. Л. Чижевский.

Хотя идея о биологическом действии естественных аэроионов высказывалась многими учёными, но теоретического и экспериментального обоснования она не имела и не нашла практического применения. И только Чижевский показал в своих работах необходимость управления ионизации воздуха в общественных, производственных и жилых помещениях так же, как регулируются его температура и влажность. По мнению самого Чижевского, это произошло потому, что почти все экспериментаторы не придавали значения полярности ионов, а он специально изучил действие на живые организмы положительных и отрицательных аэроионов в отдельности.

Для этих целей он применил источник высокого напряжения с выпрямителем, к которому подключалось металлическое приспособление с остриями, с помощью которых он получал -10 4 аэроионов в 1 см 3, имеющих только имеющих только отрицательный и только положительный заряд. Опыты позволили ему установить, что отрицательные ионы воздуха действуют на организм благотворно, а положительные чаще всего оказывают неблагоприятное влияние (например, подавляют аппетит и рост крыс). В дальнейшем учёный провёл многочисленные серии экспериментов с различными объектами (растениями, домашними животными и т. д), которые подтвердили его вывод.

Он выяснил к тому же, как действует на животных воздух, лишенный аэроионов, поставив такой эксперимент: в герметизированную стеклянную камеру, куда помещались испытуемые животные, воздух подавался через трубку, в которую вкладывался рыхлый ватный тампон (его толщина определялась заранее так, чтобы он поглощал все аэроионы, содержащиеся в воздухе, не изменяя его химического состава); контрольная группа животных находилась в точно такой же камере, с таким же рационом питания и режимом жизни, но воздух поступал к ним через свободную от ватного тампона трубку. Сравнительно через небольшой срок испытуемые животные заболевал, а затем умирали-Чижевский установил, что лишенные ионов воздух опасен для организма.

Чтобы убедится в том, что аэроионы – необходимый для жизни фактор, ученый, пользуясь теми же установками, создавал искусственную ионизацию уже профильтрованного воздуха внутри камеры: за слоем ваты он впаял в трубку тонкое остриё, которое соединялось с отрицательным полюсом источника высокого напряжения: животные в этом случае не заболевали и росли даже лучше, чем контрольные.

В 1931 г. вышло постановление Совета народных Комисаров СССР о научных работах А. Л Чижевского в этой области; его наградили премиями Совнаркома и Наркомзема СССР; одновременно была учреждена Центральная научно-исследовательская лаборатория ионификации с целым рядом филиалов, директором которой он был назначен. В ЦНИЛИ были проведены опыты с тысячами биологических объектов – кроликами, овцами, свиньями, рогатым скотом, птицами, семенами различных растений и самими растениями. Во всех случаях установлено благоприятное воздействие отрицательных аэроионов, стимулирующее рост и развитие организмов.

Через несколько лет эти исследования получили подтверждения в трудах отечественных и зарубежных ученых. Подтвердилась и эффективность использования искусственной ионизации воздуха в медицине для профилактических оздоровительных целей.

Электромагнитные поля и человеческий мозг

Учёные Объединённого института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН исследовали влияние физических полей различной природы (в основном электромагнитных) на поведенческие реакции живых организмов, в том числе людей. Слабые (фоновые) атмосферное электрическое и геомагнитное поля, постоянно действующие на земные существа, изменчивы: они испытывают годовые, суточные и более быстрые колебания. Но их наличие и вариации столь привычны, что, как правило, не замечаются, хотя параметры колебаний природных электрического и магнитного полей неоднозначны и имеют широкий диапазон значений. Например, амплитуда (в данном случае отклонение от среднего значения) напряженности электромагнитного поля особенно велика на частоте от 1 Гц до 20 кГц, причем наблюдаются резонансы (резкие её изменения) на частотах 8-10, 16-17, 20-24 Гц.

Примечательно, что эти частоты близки к частотам основных ритмов человеческого мозга, также инфразвука, который, по мнению многих ученых, воздействует на подсознание человека (этим, в частности, объясняют случаи безотчётного ужаса, охватывающего иногда моряков, так как одним из природных источников инфразвука служит волнение на море). Многочисленными исследованиями установлено, что это совпадение частот играет важную роль: изменения с такой частотой электрических и магнитных полей оказывают неблагоприятное действие на человека.

В последние годы ученые выяснили, каковы должны быть отклонения физических полей от стабильного состояния, чтобы они ощущались так же, как, например, магнитные бури некоторыми людьми. При этом обнаружился удивительный факт: физические характеристики природных «вредных» полей отличаются от «нормальных» почти неуловимо. Однако проявление очень малых изменений сразу нескольких даже слабых полей (электрического) может оказывать заметное влияние, если их действия согласуются с ритмам физиологических процессов.

Чудеса в костном мозге

Еще в начале 50-х годов доктор Маркус Сингер из Кливлендского университета показал, что нервы должны составлять, по крайней мере, одну треть общей массы тканей в спонтанно регенерирующихся конечностях. Транспортируя дополнительный нерв на ампутированную лапу лягушки, он вырастил около 1 см. новой ткани. Но способна ли нервная система обеспечить необходимый электрический сигнал для «запуска» бластемы? В поисках ответа Беккер стал измерять электрические напряжения на «внешней» стороне самих нервных волокон. Согласно традиционным представлениям существует только один механизм передачи электрического сигнала – короткие импульсы, «бегущие» по нервному волокну. Беккер убедился, что здесь присутствует и другой канал – околонервные клетки, по которым непрерывно идёт ток. Это ток, пронизывая плотную сеть периферических нервов, формирует «узоры» поверхностного поля. Как только в результате ранения оно деформируется, околонервная ткань начинает «выдавать» электричество, черпая его в недрах организма; и если «нервная» масса в пораженной области достаточно велика, генерируемые напряжения смогут инициировать регенерацию. В противном случае формируются рубцы.

Срастание костной ткани – один из примеров человеческой способности к спонтанной регенерации, хотя здесь «работают» не только нервы. При сгибе или поломке кости сами электрически поляризуются. Их «хрустальная», кристаллическая структура трансформирует механическое напряжение в электрическую энергию. И вот эта энергия вмешивается в клеточно – восстановительный механизм, помогая, прежде всего образованию бластемы на поврежденной части. К сожалению, иногда что-то случается с этим механизмом, и срастание не происходит. И тогда только электричество может помочь успешному лечению.

Исследования на животных подтвердили эту мысль, начались работы на людях. Пропуская электрический ток прямо через перелом, доктор Карл Бригтон и его коллеги из Пенсильванского университета вылечили несколько тяжёлых пациентов, которым грозила ампутация: в поврежденные конечности попала инфекция. Многие клиники США переняли опыт. Электричество стало предпочтительным средством для лечения труднозаживающих переломов. Появилось несколько методов электротерапии. Однако Бассет предпочитает электрические «витки» - соленоид – электродам, их не надо вживлять. Его процедуры успешны в 85% случаев, и он надеется улучшить результаты до 95 – 98 %.

Биоэнергетика

В 50-х годах Роберт О. Беккер, используя электронную аппаратуру, приступил к изучению «электрической картины ранений». Выяснилось следующие. Как только возникает рана, повреждённые клетки начинают вырабатывать электрический ток. Измеряя напряжение, генерируемое поврежденными частями тела, Беккер открыл ключ к оному из самых странных парадоксов природы, формулируемому так: почему низкоорганизованная саламандра может регенерировать одну треть полной массы тела, а человек едва способен восстановить даже единственный повреждённый орган? Да потому, что только токи в несколько биллионных долей ампера способны вернуть к забытому эволюционному механизму.

Руководствуясь этим соображением, Беккер с помощью имплантированных электродов стимулировал регенерацию ампутированной передней лапы крысы до коленного сустава. Выросшая часть лапы, хотя и не была совершенной, обладала многотканевой организацией, включая новые мускулы, кости, хрящи, и нервы

Более 20 лет Беккер настойчиво работал над неортодоксальной теорией, согласно которой высшие животные, будь то лягушка, крыса или человек, не способны к регенерации естественным путём, поскольку их организмы вырабатывают недостаточное количество электричества для «запуска регенерационного механизма», но если создать клеткам соответствующее «электрическое окружение», то они, подобно клеткам саламандры, могут трансформироваться в новые ткани. Пора традиционной медицине понять, что регенерация способна делать чудеса. Способ применим ко всем тканям: восстановимы мозг, периферические нервные окончания, пальцы, конечности, органы. «Уж если мы смогли выявить механизмы, стимулирующие регенерацию у саламандры, то ничто не мешает нам проделать то же самое и с человеком», - говорит Беккер.

Сейчас в мире проводятся множество операций, и здесь тоже не обошлось без электричества. Пожалуй, каждый человек в той или иной степени подвергался наркозу. К местной и общей анестезии прибегают хирурги при полостных и не полостных операциях. Последствие наркоза, конечно, болезненно, однако во многих случаях операция спасает жизнь. А это главное.

Огромная заслуга в создании биоэлектрического наркоза Центрального научно-исследовательского института «Электроника».

Есть такая наука, как реаниматология она достигла очень много. Пока сохраняется электрическая активность сердца, борьба за жизнь умирающего продолжается, и во многих случаях человека удаётся спасти.

У человека тряслась склонная на бок голова, тряслись руки. Лекарства помогали мало. Усадив больного в кресло, врач наложил на его виски небольшие металлические посеребренные пластинки – электроды, закрепив их обычным пластарым. Через электроды в тело больного прошёл электрический ток. Под воздействием тока уменьшилась тряска головы и рук. А в глазах зажглась надежда на выздоровление.

Электричество в телах животных

На примере лягушки покажем, как можно создать ток в теле лягушки. Гальвани де лал следующий опыт. Соединив две проволоки из различных металлов, он концом одной из них касался лапки свежепрепарированной лягушки, а концом другой – поясничных нервов; при этом мускулы лапки судорожно сокращались. Это можно объяснить тем, что Дао металла и жидкость лапки составляют гальванический элемент. Ток, возникающий при замыкании цепи, раздражает нервные окончания лягушки.

В теле птицы тоже есть электричество. Тело сидящей на проводе птицы представляет собой ответвление цепи, включённое параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна, Следует добавить ещё, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала.

Птицы чаще всего гибнут в тех случаях, когда они, сидят на проводе линии электропередачи, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землёй.

Ещё одно интересное явление. Когда включают ток, птицы слетают с проводов. Это объясняется тем, что при включении высокого напряжения на перьях птиц возникает статический электрический заряд, из-за наличия которого перья птицы расходятся, как кисти бумажного султана, соединённого с электрической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода.

Некоторые рыбы для самообороны используют ток. Этих рыб называют живыми электростанциями. Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии. Небольшое напряжение, возникающие обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи. Так у электрического угря, обитающего в водах тропической Америки, насчитывается до 8 тысяч пластинок, отдельных одна от другой студенистым веществом. К каждой пластинке подходит нерв, идущий от спинного мозга. С точки зрения физики эти приспособления представляют своего рода систему конденсаторов большой ёмкости. Угорь, накапливая электрическую энергию в этих конденсаторах и по своему усмотрению разряжая её через тело, прикасающееся к нему, производит электрические удары, чрезвычайно чувствительные для человека и смертельные для мелких животных. У крупного, долго не разряжающегося угря напряжение электрического тока в момент удара может достигать 800 В. Обычно же оно несколько меньше.

Среди других электрических рыб особенно выделяется скат Торпедо, который встречается в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Размеры торпеды достигают двух метров, а его электрические органы состоят из нескольких сот пластинок. Торпедо способен в течение 10-16 секунд давать до 150 разрядов в секунду, по 80В каждый. Электрические органы крупных Торпедо развивают напряжение до 220В.

У электрического сома, дающего разряды до 360В, электрический орган располагается тонким слоем под кожей по всему туловищу.

Характерная особенность рыб, имеющих электрические органы,- их малая восприимчивость к действию электрического тока. Так, например, электрической угорь без вреда для себя переносит напряжение 220В.

Ещё одна из рыб, которая связанна с электричеством - это морская минога. Она в возбуждённом состоянии излучает короткие электрические импульсы. Каждый такой импульс представляет собой электрический ток, который из одной части тела миноги через воду попадает в другую. Минога воспринимает любые изменения посланного ею импульса. Обычно такое изменение означает, что не далее чем сантиметрах в десяти от головы находится какой-то объект, отличающийся по своей электрической проводимости от воды. Часто этот объект оказывается рыбой, к которой минога тут же присасывается бесчелюстным ртом и начинает «просверливать» отверстие, добираясь до крови.

Откуда рыбы берут электричество?

Клеточные мембраны, способные «сортировать» положительные и отрицательные ионы вне и внутри клетки, являются «организаторами» разницы потенциалов. В зависимости от состояния клетки её мембраны обладают разной электропроводностью. Нет возбуждения, начинается сортировка, возникает разность потенциалов. Возбудилась клетка, повысилась проводимость, ионы с разных сторон мембраны, положительные и отрицательные, устремляются навстречу друг к другу, в результате чего устанавливается нулевой потенциал. Другими словами, клетка постоянно генерирует электрический ток. Биоэлектричество, перенося определённую информацию, тем самым координирует сложнейшие процессы жизнедеятельности.

Некоторые рыбы не имеющие специальных электрических органов, тоже излучают разряды. Но они малы и маломощны.

«Рыбьи» сигналы легко регистрируются. Поскольку электромагнитное, его электрический компонент улавливается электродами, а магнитный – специальными антеннами. Магнитный компонент легко преодолевает экраны, непроницаемые для обычного электрического поля. Поэтому сигналы рыб можно ловить даже в воздухе над аквариумом, используя катушки индуктивности, даже тогда, когда аквариум, где находятся рыбы, окружён сеткой Фарадея.

Рыбы не только генерируют, но и воспринимают электрические сигналы. У них для этого есть специальные органы. Подавая сигналы, рыбы употребляют порой довольно сложную систему кодирования - низкочастотные колебания, импульсы различной частоты, длительности, напряжения. Язык этот только-только начинает расшифровываться.

Было известно, что есть тела, которые являются хорошими проводниками для электрической жидкости, а другие являются диэлектриками. Бенджамин Франклин предположил, что многие примеры, как притяжения, так и отталкивания заряженных тел можно объяснить на основе представлений об избытке или недостатке электрической жидкости. Когда электрод обладает избытком электрической жидкости, его считают положительным и обозначают знаком плюс, и наоборот.

Франклин описал электрические заряды в терминах плюса и минуса, поскольку два тела, которые первоначально были электрически нейтральными, можно сделать заряженными, потерев друг о друга. Заряд на одном теле совершенно отличен от заряда на другом, так как, хотя эти тела притягиваются друг к другу, каждое из них будет отталкивать одноименно заряженное тело. Более ого, эти два тела можно привести в соприкосновение, так что они становятся снова нейтральными, или с нулевым зарядом

Франклин произвольно назвал «отрицательным» зарядом, который появляется на твёрдом каучуке, если его потереть о шерсть или волосы. Соответственно шерсть или волосы заряжаются положительно.

Оценка степени электризации

При трении многих тел о мех наблюдается электризация. Я задалась целью выяснить, чей мех электризуется больше. Предварительно просушила шерсть котёнка и собаки (электризация существенно ослабляется при большой влажности). В ходе опытов приходилось следить за тем, чтобы котёнок – Маркиз не успел вылизать свою шкурку и тем самым нарушить условия эксперимента. Затем натёрла расчёску по очереди о шерсть каждого животного одинаковое количество раз, подносила её к гильзе из фольги, подвешенной на нити, и измеряла угол отклонения от вертикали. (таб.)

Животное Угол отклонения шерсти Шерсть

Котенок Мягкая, бархатистая

Собака Длинная, средней жесткости

На основании результатов эксперимента можно высказать следующую гипотезу: чем жестче шерсть, тем хуже способность электризовать другие тела. Возможно, кошачья шерсть обладает лучшими свойствами электризовать, нежели собачья. Однако для проверки этих утверждений требуется дальнейшее исследование с большим числом опытов. Приятно, что в этой области чемпионом оказался котенок, который по массе, скорости, силе тяги и объему никак не мог превзойти своего соперника.

Хорошо ли когда электролизуется волос?

Для того, чтобы выяснить, как электричество влияет на человека, я провела опыт.

Взяла две расчески деревянную и пластмассовую. Расчесав волосы (сухие) расческами, выяснилось, что после этого волосы притягиваются к расчёски. Но лучше они притягиваются к пластмассовой расческе, а не к деревянной. Это можно объяснить тем, что дерево хуже электризуется. Перед натиранием расчёски о волосы количество положительных и отрицательных зарядов на волосах и расчёске одно и тоже. После натирания расчески о волосы на последних появляется положительный заряд, а на расчёске - отрицательный.

Когда электризуются волосы это не очень удобно и вообще не естественно, поэтому лучше пользоваться деревянными расчёсками, это будет лучше для ваших волос и для вас.

С древних пор люди знают, что существуют «электрические» рыбы, например угорь или скат, которые создают разряд, подобный разряду конденсатора. И вот профессор анатомии университета в городе Болонье Луиджи Гальвани (1737—1798) решил выяснить, не обладают ли такой способностью другие животные. В 1780 г. он препарировал мертвую лягушку и вывесил на балкон для просушки лапку этой лягушки на медной проволоке. Ветер раскачивал лапку, и Гальвани заметил, что, прикасаясь к железным перилам, она сокращается, совсем как у живого существа. Из этого Гальвани сделал ошибочный (как потом выяснили) вывод, что мышцы и нервы животных вырабатывают электричество.

Вывод этот был неправилен в случае лягушки. Между тем рыбы, вырабатывающие электричество, причем в немалом количестве, существуют и достаточно распространены. Вот что пишет об этом ученый, специалист в этой области Н. И. Тарасов.

В теплых и тропических морях, в реках Африки и Южной Америки живут несколько десятков видов рыб, способных временами или постоянно испускать электрические разряды разной силы. Своим электрическим током эти рыбы пользуются не только для защиты и нападения, но и для того, чтобы сигнализировать друг другу и обнаруживать заблаговременно препятствия (локации). Электрические органы встречаются только у рыб. Если бы они были у других животных, ученым давно бы это стало известно.

Электрические рыбы существуют на Земле уже миллионы лет. Их останки найдены в очень древних слоях земной коры. На древнегреческих вазах встречаются изображения электрического морского ската - торпедо.

В сочинениях древнегреческих и древнеримских писателей и натуралистов немало упоминаний о чудесной, непонятной силе, которой наделен торпедо. Врачи Древнего Рима держали этих скатов у себя дома в больших аквариумах. Они пытались использовать торпедо для лечения болезней: пациентов заставляли прикасаться к скату, и от ударов электрического тока больные будто бы выздоравливали.

Даже в наше время на побережье Средиземного моря и Атлантическом берегу Пиренейского полуострова пожилые люди бродят иногда по мелководью - надеются излечиться от ревматизма или подагры «целительным» электрическим торпедо.

Электричество у торпедо вырабатывается в особых органах - «электрических батареях». Они находятся между головой и грудными плавниками и состоят из сотен шестигранных столбиков студенистого вещества. Столбики отделены друг от друга плотными перегородочками, к которым подходят нервы. Верхушки и основания столбиков соприкасаются с кожей спины и брюха. Нервы, подходящие к электрическим органам, сильно развиты и имеют внутри «батарей» около полумиллиона окончаний.
За несколько десятков секунд торпедо испускает сотни и тысячи коротких разрядов, идущих потоком от брюха к спине. Напряжение тока у разных видов скатов колеблется от 80 до 300 В при силе тока 7 - 8 А.

В водах наших морей живут некоторые виды колючих скатов - райя, или, как их у нас называют, морские лисицы. Действие электрических органов у этих скатов гораздо слабее, чем у торпедо. Можно предполагать, что слабые, но хорошо развитые электрические органы райя служат им для связи друг с другом и играют роль беспроволочного телеграфа.

Недавно ученые установили, что африканская пресноводная рыбка гимнархус всю жизнь непрерывно испускает слабые, но частые электрические сигналы. Ими гимнархус как бы прощупывает пространство вокруг себя. Он уверенно плавает в мутной воде, среди водорослей и камней, не задевая телом ни за какие препятствия. Такой же способностью наделены и «слаботочные» родственники электрического угря - южноамериканские гимноты и африканская рыбка мормиропс.

В восточной части тихоокеанских тропических вод живет скат дископиге глазчатый. Он занимает как бы промежуточное положение между торпедо и колючими скатами. Питается скат мелкими рачками и легко их добывает, не применяя электрического тока. Его электрические разряды никого не могут убить и, вероятно, служат ему лишь для того, чтобы отгонять от себя хищников.

Электрические органы есть не только у скатов. Тело африканского речного сома - малаптеруруса, обернуто, как шубой, студенистым слоем, в котором образуется электрический ток. На долю электрических органов приходится около четверти веса всего сома. Напряжение разрядов этой рыбы достигает 360 В; оно небезопасно для человека и, конечно, гибельно для рыб.

В Индийском, Тихом и Атлантическом океанах, в Средиземном и Черном морях живут небольшие рыбки, похожие на бычков, - звездочеты. Обычно они лежат на прибрежном дне, подкарауливая проплывающую сверху добычу. Поэтому их глаза, расположенные на верхней стороне головы, смотрят вверх. Отсюда и происходит их название. Некоторые виды звездочетов имеют электрические органы, которые находятся в глазной впадине и служат, вероятно, лишь для сигнализации.

В южноамериканских тропических реках живет электрический угорь. Это серо-синяя змееобразная рыба длиной до 3 м. На долю головы и грудобрюшной части приходится всего 1/5 ее тела, а вдоль 4/5 тела с обеих сторон расположены сложные электрические органы. Они состоят из 6 000 - 7 000 пластинок, отделенных друг от друга тонкой оболочкой и изолированных прокладками из студенистого вещества. Пластинки образуют своего рода батарею, дающую разряд по направлению от хвоста к голове. Ток угря достаточен, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Плохо приходится и людям, купающимся в реке: электрический орган угря дает напряжение в несколько сот вольт. Особенно сильное напряжение тока дает угорь, когда он изгибается дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо.

Электрический разряд угря привлекает других угрей, находящихся поблизости. Этим свойством угрей можно пользоваться и искусственно. Разряжая в воду любой источник электричества, удавалось привлекать целое стадо угрей, надо было только подобрать соответствующее напряжение тока и частоту разрядов.

Подсчитано, что 10 000 угрей могли бы дать энергию для движения электропоезда в течение нескольких минут. Но после этого поезд стоял бы несколько суток, пока угри не восстановили бы свою электрическую энергию

В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля.
По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы - 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

Рыбы второго типа, например, мормирус, гнатонемус, гимнарх и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, создавая вокруг своего тела электрическое поле. Конфигурация этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей - рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.

Клюворылообразные рыбы живут в Африке, в медленно текущих илистых мутных водах рек, а также в озерах и болотах, почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.

Приемы, используемые электрическими рыбами при ловле добычи и обороне от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска и обнаружения, которые работали бы по образцу и подобию электролокаторов, созданных в мастерской природы. Учеными многих стран ведется упорная работа по созданию подобной аппаратуры.

Работу выполнила: ученица 11 «А» класса МОУ «СОШ №1» г. Изобильного Волкова Евгения Учитель: Васина Ирина Васильевна Электричество в живой природе.

Цель работы: теоретически и экспериментально исследовать возникновение электричества в живой природе.

Задачи исследования: Установить факторы и условия, способствующие возникновению электричества в живой природе. Установить характер воздействия электричества на живые организмы. Сформулировать направления полезного использования получившихся результатов.

Электричество присуще всем живому Во взаимодействии с электромагнитными полями возникла и развилась жизнь на Земле. Электричество присуще всему живому, в том числе и наиболее сложной его форме – жизнедеятельности человека. Очень много сделано учёными в изучении этого удивительного взаимодействия электричества и живого, но многое пока ещё скрывает от нас природа .

История открытия электрических явлений. Фалес Милетский в VI веке до нашей эры описал способность натёртого янтаря притягивать к себе лёгкие предметы. Слово янтарь произошло от латышского gintaras. Греки, собиравшие прозрачный, золотисто-жёлтый янтарь на берегах Балтийского моря, называли его электро. Фалес Милетский

История открытия электрических явлений. Отто фон Гарике Электрическая машина трения

История открытия электрических явлений. Дюфе Шарль Франсуа Кулон Шарль Огюстен Георг Кристоф Роберт Симмер

Опыты Гальвани. Луиджи Гальвани Лаборатория Л.Гальвани

Опыт с лягушкой. Гальвани препарировал мертвую лягушку и вывесил на балкон для просушки её лапку на медной проволоке. Ветер раскачивал лапку, и он заметил, что, прикасаясь к железным перилам, она сокращается. Из этого Гальвани сделал ошибочный вывод, что мышцы и нервы животных вырабатывают электричество. Из всех известных животных только среди рыб встречаются виды, способные генерировать электрический ток и электрические разряды.

Почему у наэлектризованных людей волосы поднимаются вверх? Волосы электризуются одноимённым зарядом. Как известно, одноимённые заряды отталкиваются, поэтому волосы расходятся во все стороны

Оказывает ли электрический заряд влияние на нервную систему человека? Влияние электрического заряда на нервную систему человека сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение зарядов на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма.

Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки. Почему? При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.

Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи? Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожно мала и безвредна.

Биопотенциалы. В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает определённая разность потенциалов. Так называемые биопотенциалы, которые связаны с процессами обмена веществ в организме Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб.

Рыбы используют разряды: чтобы освещать свой путь; для защиты, нападения и оглушения жертвы; передают сигналы друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия. Кое – что об электрических рыбах.

Электрический угорь Электрический сом Электрический скат «Живые электростанции»

Каждый орган состоит из множества «колодцев», вертикальных по отношению к поверхности тела и сгруппированных подобно пчелиным сотам. В каждом колодце, заполненном студенистым веществом, помещается столбик из 350-400 лежащих друг на друге дисков. Диски выполняют роль электродов в электрической батарее. Вся система приводится в действие особой электрической долей мозга. Электрические скаты

Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Он может произвести удар мощностью больше чем в 500 вольт! Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо. Электрический угорь

Африканский речной сом Тело африканского речного сома обернуто, как шубой, студенистым слоем, в котором образуется электрический ток. На долю электрических органов приходится около четверти веса всего сома. Напряжение разрядов его достигает 360 В, оно опасно даже для человека и, конечно, гибельно для рыб.

Морская минога Морские миноги всегда приходят в возбуждение от одного присутствия в воде минимального количества химических веществ, выделяемых рыбами, которыми они питаются. Морская минога в возбуждённом состоянии излучает короткие электрические импульсы.

Исследования ученых показали, что многие из обычных, так называемых неэлектрических рыб, которые не имеют специальных электрических органов, все же в состоянии возбуждения способны создавать в воде слабые электрические разряды. Эти разряды образуют вокруг тела рыб характерные биоэлектрические поля. Скаты, тропические рыбы, угри, но не только они…

Скаты, тропические рыбы, угри, но не только они… Установлено, что слабые электрические поля есть у таких рыб, как речной окунь, щука, пескарь, вьюн, карась, красноперка, горбыль и др.

Биохимия электричества Все клетки заряжены. Заряд мембраны является неотъемлемым атрибутом её жизни. Пока клетка жива, у неё есть заряд. Заряд клетки возникает благодаря биохимическим процессам, протекающим в ней. Заряд существует тогда, когда есть разность между концентрациями ионов Na+/K+, определяемая перемещением этих ионов. Когда клетка работает, она теряет свой заряд.

Исследовательская часть. Эксперимент 1: При трении многих тел о мех наблюдается электризация. Я задалась целью выяснить, чей мех электризуется больше. Предварительно просушила шерсть котёнка и собаки (электризация существенно ослабляется при большой влажности). Затем натирала расчёску по очереди о шерсть каждого животного одинаковое количество раз, подносила её к гильзе из фольги, подвешенной на нити, и измеряла угол отклонения от вертикали.

Исследовательская часть.

Исследовательская часть. Вывод: Чем жестче шерсть, тем лучше способность электризовать другие тела. Возможно, и кошачья шерсть обладает хорошими свойствами электризовать. Однако для проверки этих утверждений требуется дальнейшее исследование с большим числом опытов.

Исследовательская часть. Эксперимент 2: Для того, чтобы выяснить, как электричество влияет на человека, я провела опыт. Взяла три расчески: деревянную, металлическую пластмассовую. Расчесав волосы (сухие) расческами, выяснилось, что после этого волосы притягиваются к расчёски. Но лучше всего они притягиваются к пластмассовой расческе, а хуже всего - к деревянной. Это можно объяснить тем, что дерево хуже электризуется. Перед натиранием расчёски о волосы количество положительных и отрицательных зарядов на волосах и расчёске одно и тоже. После натирания расчески о волосы на последних появляется положительный заряд, а на расчёске - отрицательный. Вывод: Когда электризуются волосы это не очень удобно и вообще не естественно, поэтому лучше пользоваться деревянными расчёсками, это будет лучше для ваших волос и для вас.

Исследовательская часть. Эксперимент 3: Электроэнергию можно получить из некоторых фруктов и овощей. Электрический ток можно получить из лимона, яблок и, самое интересное, из обычного картофеля. Я провела опыты с этими плодами и действительно получила ток.

Исследовательская часть.

Диаграмма электрического тока.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Конечно, электрическая энергия растений и животных, в настоящее время не могут заменить полноценные мощные источники энергии. Однако и недооценивать их не стоит. С развитием современных нанотехнологий и энергосберегающих решений наука может дойти до такого совершенства, когда например, миниатюрные системы можно будет годами питать, просто воткнув их в ствол. Начало уже положено, а будущее – за нашим молодым поколением, которому предстоит стать разработчиками новейших технологий и производств, направленных на развитие экономики страны.

«Электричество в живых организмах»

Что такое, кем открыто, что собой представляет электричество

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский. Он провел эксперимент, потер янтарь шерстью, после таких простых движений янтарь стал обладать свойством, притягивать мелкие предметы. Это свойство больше походит не на электрические заряды, а на магнетизм. Но в 1600 году Гильберт установил различие между этими двумя явлениями.

В 1747 - 53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й половине 18 в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы - электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними.

Следующий этап в развитии науки об Э. связан с открытием в конце 18 в. Л. Гальвани "животного электричества"

Главным ученым в изучении электричества и электрических зарядов является Майкл Фарадей. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения. Также в 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную - возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. В 1833 - 34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии.

И так, что же такое электричество. Электричество - это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Явление электричество можно встретить почти везде.

К примеру, если сильно потереть пластмассовую расческу о волосы, то к ней начнут прилипать кусочки бумаги. А если потереть о рукав воздушный шарик, то он прилипнет к стене. При трении янтаря, пластмассы и ряда других материалов в них возникает электрический заряд. Само слово «электрический» происходит от латинского слова electrum, означающего «янтарь».

Откуда же берется электричество

Все окружающие нас объекты содержат миллионы электрических зарядов, состоящих из частиц, находящихся внутри атомов - основы всей материи. Ядро большинства атомов включает два вида частиц: нейтроны и протоны. Нейтроны не имеют электрического заряда, в то время как протоны несут в себе положительный заряд. Вокруг ядра вращаются еще одни частицы - электроны, имеющие отрицательный заряд. Как правило, каждый атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, чьи равные по величине, но противоположные заряды уравновешивают друг друга. В результате мы не ощущаем никакого заряда, а вещество считается незаряженным. Однако, если мы каким-либо образом нарушим это равновесие, то данный объект будет обладать общим положительным или отрицательным зарядом в зависимости от того, каких частиц в нем останется больше - протонов или электронов.

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.

Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы

Живые организмы - главный предмет изучения в биологии. Живые организмы не только вписались в существующий мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Среда, в которой образовались живые организмы, является пространственно – временным континуумом событий, то есть совокупностью явлений физического мира, которая определяется характеристиками и положением Земли и Солнца.

Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на одноклеточные и многоклеточные. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.

На все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.

Как уже было сказано, живые организмы распределяются на большое количество. Сегодня мы рассмотрим живые организмы, на разделе их на теплокровных и хладнокровных:

с постоянной температурой тела (теплокровные);

с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие).

Чем связаны физика и живые организмы

Понимание сущности жизни, ее возникновения и эволюции определяет все будущее человечества на Земле как вида живого. Конечно, в настоящее время накоплен огромный материал, осуществляется его тщательное изучение, особенно в области молекулярной биологии и генетики, есть схемы или модели развития, есть даже практическое клонирование человека.

Более того, биология сообщает множество интересных и важных подробностей живых организмах, упуская что-то принципиальное. Само слово «физика», по Аристотелю, означает «физис» - природа. Действительно, вся материя Вселенной, а следовательно мы сами, состоит из атомов и молекул, для которых уже получены количественные и в целом правильные законы их поведения, в том числе и на квантово-молекулярном уровне.

Тем более, что физика была и остается важным фактором общего развития изучения живых организмов в целом. В этом смысле физика как феномен культуры, а не только как область знания, создает наиболее близкое для биологии социокультурное понимание. Вероятно, именно в физическом познании отражены стили мышления. Логико-методологические аспекты познания и самой естественной науки, как известно, почти целиком основаны на опыте физических наук.

Поэтому задача научного познания живого, может быть, и состоит в обосновании возможности применения физических моделей и представлений к определению развития природы и общества также на основе физических закономерностей и научного анализа получаемых знаний о механизме процессов в живом организме. Как говорил еще 25 лет тому назад М.В. Волькенштейн, «в биологии как науке о живом возможны только два пути: либо признать невозможным объяснение жизни на основе физики и химии, либо такое объяснение возможно и его надо найти, в том числе на основе общих закономерностей, характеризующих строение и природу материи, вещества и поля».

Электричество в различных классах живых организмах

В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. На клетку воздействуют различные факторы внешней среды - раздражители: физические - механические, температурные, электрические;

Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб. Рассмотрим явление электричество у теплокровных живых организмах.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы - 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

Рыбы второго типа, например, мормирус и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей - рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.

Почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.