БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 3, с. 600-609

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 57.034:574.24:57.04

СВЯЗЬ МОМЕНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

У ЖИВОТНЫХ В ПЕРИОД ЗИМНЕЙ СПЯЧКИ С ИНТЕНСИВНОСТЬЮ

ФЛУКТУАЦИЙ ВТОРИЧНОГО КОСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

*Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва, 119071, Ленинский просп., 33

**Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Якутск, просп. Ленина, 41

E-mail: diatrom@inbox.ru

Поступила в редакцию 26.10.2021 г.

После доработки 11.11.2021 г.

Принята к публикации 31.01.2022 г.

Сопоставлены моменты кратковременной нормотермии в период зимней спячки между ежами, на-

ходящимися в Московской области, и сусликами в Якутске. Метод наложенных эпох показал, что

несмотря на расстояние между местами наблюдений примерно в 5000 км и систематическую уда-

ленность животных, между моментами восстановления температуры тела ежей и сусликов наблю-

дается связь: максимальное число кратковременных восстановлений температуры тела у ежей на-

блюдается в те же дни, когда пробуждаются суслики. Во внутрисуточной динамике пробуждений

установлен четырехчасовой биоритм: максимальное число эпизодов начала восстановления темпе-

ратуры тела как у ежей, так и у сусликов регистрируется по местному солнечному времени в интер-

валы времени 0-1, 4-5, 8-9, 12-13, 16-17 и 20-21 ч. Показана связь моментов восстановления тем-

пературы тела с интенсивностью флуктуаций вторичного космического излучения, регистрируемо-

го нейтронным монитором. С выраженностью флуктуаций нейтронного счета коррелирует и

интенсивность шумов кремниевого транзистора и температурных датчиков, которые имеют малые

размеры, чтобы на них непосредственно влияли крайне низкие вариации космических лучей. Мы

полагаем, что величина флуктуаций скорости счета нейтронного монитора является только марке-

ром пока невыявленного биотропного агента.

Ключевые слова: гибернация, спонтанные пробуждения, внешние синхронизаторы, флуктуации скоро-

сти счета нейтронного монитора, млекопитающие.

DOI: 10.31857/S0006302922030218, EDN: ASIGTP

ных, была предложена динамика изменения ско-

Принято считать, что наиболее вероятным

рости счета нейтронного монитора (НМ),

синхронизатором как инфрадианных (период 3-

которая не хуже, чем геомагнитное поле, синхро-

30 сут) так и ультрадианных (период < 23 ч) био-

низована с исследуемым биологическим показа-

логических ритмов являются квазиритмические

телем [8]. Нужно отметить, что также возможным

колебания геомагнитного поля [1-6]. Нами так-

биотропным фактором, связанным с крупномас-

же показана связь геомагнитных пульсаций Рс5 с

штабными Рс5-пульсациями геомагнитного по-

ритмикой температуры тела на частотах 1.6, 2.3 и

ля, является напряженность электрического поля

3.1 мГц [7]. Однако дальнейшие эксперименты по

атмосферы, анализ которой мы пока не проводи-

пассивному экранированию с использованием

ли.

пермаллоевого экрана, ослабляющего общее маг-

нитное поле Земли в 35 раз, а в исследуемом диа-

Ранее нами у лабораторных крыс было прове-

пазоне не менее чем в 5 раз, не привело к каким-

дено сопоставление параметров 100-400-минут-

либо изменениям характеристик ритмики темпе-

ных колебаний температуры тела, отражающих в

ратуры тела в диапазоне 4-20 мин и степени их

этом диапазоне периодов ритмику актив-

синхронизации между опытной и контрольной

ность/покой, с динамикой флуктуаций вторич-

группой лабораторных мышей [8]. В качестве аль-

ного космического излучения у поверхности Зем-

тернативного фактора, связанного с колебания-

ли, оцениваемого по показателю интенсивности

ми температуры тела экспериментальных живот-

счета НМ [9]. Сравнение спектров мощности,

рассчитанных методом быстрого преобразования

Сокращение: НМ - нейтронный монитор.

Фурье, для одновременных и сдвинутых по вре-

600

СВЯЗЬ МОМЕНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

601

Рис. 1. Пример динамики температуры тела ежа в течение спячки зимой 2019-2020 гг.

мени колебаний температуры тела и интенсивно-

Изменение баланса тонуса симпатическо-

сти флуктуаций скорости счета НМ показало их

го/парасимпатического отделов вегетативной

взаимосвязанность только при одновременных

нервной системы вовлечено в механизм выхода

измерениях. Следовательно, гипотеза о случай-

из состояния гибернации [11, 12]. При входе в со-

ном совпадении этого физического фактора с

стояние оцепенения у животных наблюдается

биологическим параметром не состоятельна. На-

преобладание тонуса парасимпатической нерв-

блюдали совпадение не только спектральных ха-

ной системы, а при выходе - симпатической. В

рактеристик исследуемого биологического и

период зимней спячки на фоне температуры тела,

физического параметра, но и их фазы, что под-

близкой к нулю, облигатные гибернаторы перио-

тверждает предположение о стимулирующем

дически пробуждаются на короткие интервалы

влиянии увеличения интенсивности флуктуаций

нейтронного счета на активность животных. Од-

времени (рис. 1). Для состояния гибернации ха-

нако этот факт не доказывает прямого действия

рактерно снижение всех жизненных функций ор-

интенсивности флуктуаций НМ на организмы.

ганизма и в том числе: активности коры головно-

Интенсивность флуктуаций НМ можно рассмат-

го мозга, метаболизма, синтеза гормонов [13, 14].

ривать только как маркер реального биотропного

Снижение перечисленных функций в период ги-

квазиритмического фактора внешней среды.

бернации позволяет с меньшим количеством по-

Установлена связь и параметров инфрадиан-

мех изучать активирующее влияние факторов

ных биологических ритмов с интенсивностью

внешней среды на нервную систему организма.

флуктуаций вторичного космического излучения

Период между двумя последовательными кратко-

[10]. Наблюдается статистически значимая поло-

временными пробуждениями не постоянен и за-

жительная корреляционная связь между средне-

висит от вида животного, интенсивности метабо-

суточной величиной ежеминутных изменений

лизма, температуры среды, жировых запасов, на-

температуры тела мелких млекопитающих и

чала или окончания всего периода гибернации,

уровнем флуктуаций показателя НМ. Также по-

индивидуальных особенностей и др. [15]. Живот-

ложительная корреляция выявлена между сред-

ное в состоянии гибернации можно рассматри-

несуточной величиной ежеминутных изменений

вать как детектор к внешним активирующим воз-

скорости счета НМ и среднесуточной двигатель-

действиям, однако его чувствительность к ним не

ной активности животных и уровнем глюкокор-

тикоидных гормонов. Причем, в ноябре-декабре

постоянна и помимо уже перечисленных факто-

разных лет проявляется преимущественно четы-

ров зависит от временного интервала от послед-

рехсуточный ритм как анализируемых биологи-

него пробуждения. Иными словами гибернирую-

ческих параметров, так и флуктуаций НМ, а

щий еж или суслик это детектор, но с постоянно

июле - трехсуточный. Факт одновременного из-

изменяющейся чувствительностью. Тем не ме-

менения или нарушения периода в динамике

нее, группу животных в состоянии гибернации

биологического и физического параметра также

уже можно рассматривать как некий детектор

указывает на их связанность.

биотропных факторов среды с усредненной и от-

Исходя из вышеперечисленных работ, в диа-

носительно постоянной чувствительностью.

пазоне периодов от 4 мин до 4 сут выявлена связь

Цель работы - установить возможную связь

динамики ряда биологических процессов, обу-

словленных увеличением симпатических воздей-

кратковременных моментов пробуждения живот-

ствий автономной нервной системы, с интенсив-

ных в период их зимней спячки с интенсивно-

ностью флуктуаций скорости счета НМ.

стью флуктуаций вторичных космических лучей.

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

602

ДИАТРОПТОВ и др.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Наблюдения за температурой тела длиннохво-

стых и арктических сусликов проводили с ис-

Объектами исследования были белогрудые

пользованием термохронов - температурных на-

ежи (Erinaceus roumanicus) и суслики (арктические

копителей DS-1922 L, которые хирургически им-

(Spermophilus parryii) и длиннохвостые (Spermo-

плантировали в брюшную полость зверькам [15].

philus undulatus)). Данные по динамике темпера-

Для единообразия экспериментов использовали

туры тела при спячке были получены у 32 ежей

только молодых самцов обоих видов.

(26 самцов и 6 самок) в том числе: зимой 2017-

2018 г. (n = 7), 2018-2019 г. (n = 7), 2019-2020 г.

Для оценки величины флуктуаций космиче-

(n = 14), 2020-2021 г. (n = 4). Температурные кри-

ских лучей использовали данные станции ней-

вые у сусликов были получены от 25 животных на

тронного мониторинга ИЗМИРАНа (г. Троицк,

протяжении периода с 2005 по 2020 гг.

Московской области; http://cr0.izmiran.ru/mosc),

расположенной в 90 км от места исследования

Белогрудые ежи были отловлены летом в

спячки ежей (база «Черноголовка»). Величиной

Спасском районе Рязанской области. Масса их

флуктуации вторичных космических лучей счи-

тела в сентябре колебалась от 880 до 1520 г. Ежей

тали усредненный за одни сутки показатель моду-

кормили куриным фаршем, смешанным с сырым

ля ежеминутных изменений скорости нейтрон-

яйцом. Животные зимовали в условиях, макси-

ного счета, скорректированного на величину ат-

мально приближенных к естественным. В откры-

мосферного давления. Аналогичное значение

той вольере, разделенной на сектора, были подго-

получается при вычислении отношения величи-

товлены искусственные норы для спячки. Нора

ны ежеминутных изменений скорости счета НМ

представляла собой земляную яму около 40 см в

к общему некорректированному на атмосферное

глубину, сверху прикрытую пластиковым ящи-

давление потоку.

ком, с длиной сторон 90 см. Внутри все плотно за-

При исследовании динамики шумовых сигна-

полнено сеном, с боков прикопано, сверху укры-

лов использовали кремниевый транзистор

то лапником и, впоследствии, снегом.

П701А, обладающий высоким уровнем фликкер-

Длиннохвостые суслики были отловлены в

шума. Шумовой сигнал после усиления операци-

окрестностях г. Якутска в радиусе 100 км. Аркти-

онным усилителем поступал на двухполупериод-

ческих сусликов отлавливали в с. Батагай

ный выпрямитель и частотный фильтр, формиру-

(Верхоянский хребет), в окрестностях животно-

ющий полосу пропускания от 0.1 до 1 Гц. Вы-

водческой фермы Ютях. До начала сезона зимней

прямленное напряжение, пропорциональное

спячки сусликов содержали в помещении вива-

амплитуде шума в указанной полосе частот регу-

рия ИБПК СО РАН, на территории Ботаническо-

лировало длительность межимпульсных интерва-

го сада в черте г. Якутска, в индивидуальных клет-

лов, поступающих на входы компьютерного реги-

ках-террариумах. Сусликов кормили вдоволь:

стратора. Для преобразования амплитуды в ча-

зерно, комбикорм, семена подсолнечника, ово-

стоту регистрируемых компьютером импульсов

щи. В середине сентября животных переводили в

использовали варикап. Устройство находилось в

подвальное помещение вивария с укороченным

шкафу-термостате при температуре 31°С. Данные

световым днем и температурой среды, близкой к

любезно предоставлены А.Г. Пархомовым.

наблюдаемой в соответствующий сезон в почве,

Полученные данные статистически обрабаты-

на глубине месторасположения зимовальных нор

вали в программе Statistica 7.0 (StatSoft Inc.,

сусликов. С конца декабря температура в зимо-

США). С целью выявления подобия динамик ис-

вальном подвале понижалась до значений ниже

следуемых биологических и физических парамет-

нуля, и на протяжении сезона спячки поддержи-

ров рассчитывали коэффициент их корреляции

валась на уровне минус 3-5°C. Зимой 2018-

по Спирмену (r). Также был применен метод на-

2019 г. суслики зимовали в мерзлотной шахте ин-

ложенных эпох, позволяющий выявлять связь

ститута мерзлотоведения им. П.И. Мельникова

между негармоническими процессами, когда зна-

СО РАН на глубине 16 м.

чения показателей одного процесса накладыва-

Температуру тела ежей измеряли внутрибрю-

ются относительно определенных моментов дру-

шинно при помощи датчиков ДТН3-28 («ЭМБИ

гого процесса. Спектры мощности колебаний вы-

РЕСЕРЧ», Новосибирск), запрограммированных

числяли методом быстрого преобразования

на ее измерение с частотой 1 раз в 20 мин. Опера-

Фурье. Статистическая значимость различий

цию по внутрибрюшинному введению датчиков

числа случаев восстановления температуры тела

проводили за месяц до начала зимней спячки. В

животных в определенный день периода по срав-

качестве анестетика использовали золетил («Vir-

нению со средним уровнем, или между соседни-

bac Sante Animale», Франция) внутримышечно в

ми значениями оценивали по непараметрическо-

дозе 15 мг/кг массы тела. Температуру среды кон-

му критерию: z-тесту для оценки двух выбороч-

тролировали таким же датчиком, установленным

ных долей (SigmaStat). Результаты расчетов

в искусственной норе без животного.

считали статистически значимым при p < 0.05.

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

СВЯЗЬ МОМЕНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

603

2018-2019 гг. в календарные даты выхода из гипо-

термии сусликов наблюдали максимальное число

пробуждений у ежей (40 случаев), тогда как за

2 суток до и после рассматриваемых моментов

наблюдали только по 27-28 событий. Аналогич-

ное распределение наблюдали в период спячки

2019-2020 гг.:

56 случаев пробуждения ежей

совпадали с пробуждением сусликов и по 33-

36 событий происходили в период за 2 суток до и

после этого момента. В сумме за два сезона иссле-

дования процент совпадений пробуждения ежей

и сусликов статистически значимо превышал

процент остальных событий (р < 0.001 по тесту

сравнения выборочных долей). За 3-4 дня до и че-

рез 3-4 дня после пика также регистрировали вы-

сокое число пробуждений. Вероятно, данное рас-

пределение обусловлено совпадением по фазе

около четырехсуточного ритма у ежей и сусликов.

Следовательно, моменты пробуждений ежей сов-

Рис. 2. Распределение методом наложенных эпох числа

падают с моментами пробуждений сусликов.

случаев восстановления температуры тела ежей (Мос-

ковская обл.) относительно календарных дат пробужде-

На рис. 3 представлен пример динамики про-

ния сусликов (Якутия) в период зимней спячки 2018-

буждений группы ежей в соответствии с измене-

2019 и 2019-2020 гг.

нием интенсивности флуктуаций НМ. Рассмот-

рение нами не абсолютных величин физического

фактора, а его изменения определяется более ве-

РЕЗУЛЬТАТЫ

роятной реакцией организма именно на измене-

Зимой 2018-2019 гг. нами было проведено па-

ние параметров окружающей среды. Распределе-

раллельное исследование динамики температуры

ние методом наложенных эпох моментов про-

тела у ежей в Московской области и сусликов в

буждения

ежей

относительно

резких

г. Якутске, зимовавших на расстоянии около

(>4 имп/мин) ежесуточных изменений интенсив-

5000 км между собой. С целью оценки согласо-

ности флуктуаций НМ представлено на

ванности моментов пробуждения у ежей и сусли-

рисунке 4. В день резкого увеличения интенсив-

ков методом наложенных эпох было проведено

ности флуктуаций НМ наблюдается подавляю-

распределение числа случаев восстановления

щее большинство моментов кратковременных

температуры тела ежей относительно календар-

пробуждений животных (109 случаев), тогда как в

ных дат пробуждения сусликов (рис. 2). Зимой

период за одни-двое суток до и после таких мо-

Рис. 3. Общее число случаев пробуждений ежей исследуемой группы (n = 14) в соответствии с величиной ежесуточного из-

менения среднесуточной интенсивности флуктуаций нейтронного монитора за период 3 января-14 февраля 2020 г.

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

604

ДИАТРОПТОВ и др.

температуры тела существует около четырехчасо-

вая ритмичность, приуроченная к местному вре-

мени.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Нами показана непосредственная связь между

моментами кратковременных пробуждений сус-

ликов в Якутии и ежей в Московской области.

Учитывая, что расстояние между пунктами ис-

следования около 5000 км, одновременные про-

буждения животных в этих пунктах нельзя объяс-

нить ни погодными условиями (к примеру, коле-

баниями атмосферного давления), ни другими

местными факторами, а только глобальными.

Учитывая, что исследованные виды животных от-

носятся к разным семействам и имеют разные

Рис. 4. Распределение методом наложенных эпох числа

адаптационные стратегии, в том числе и разную

случаев восстановления температуры тела ежей относи-

среднюю частоту пробуждений, нельзя объяснить

тельно резких увеличений (> 4 имп/мин) среднесуточ-

выявленный феномен случайным совпадением

ных значений интенсивности флуктуаций НМ.

ритмики пробуждений.

Внутрисуточное распределение моментов

ментов только по 68 случаев. Сравнение такого

пробуждения животных выявляет около 4-часо-

распределения по тесту сравнения выборочных

вую ритмичность, проявляющуюся не по гло-

долей статистически значимо: р < 0.001. Таким

бальному, а по местному времени. Необходимо

образом, существует достоверная связь между

учитывать, что гены циркадианной системы орга-

увеличением интенсивности флуктуаций НМ и

низма в период гибернации не функционируют

пробуждением ежей. Также не случайный харак-

[16-18], следовательно, этот ритм нельзя считать

тер исследуемого процесса подтверждается сход-

производным от циркадианного. Более того, дру-

ством кривых распределения данных пробужде-

гими авторами было показано, что ультрадиан-

ния ежей, полученных за период 2017-2019 гг. и

ные ритмы активности животных относительно

2019-2021 гг. (r = 0.58; p = 0.057). Нужно отме-

автономны от циркадианной системы организма

тить, что, как и при распределении методом нало-

[19, 20]. Следовательно, и внутрисуточное рас-

женных эпох моментов пробуждения ежей от-

пределение частоты пробуждений следует рас-

носительно сусликов, при распределении про-

сматривать как влияние внешнего активирующе-

буждений животных относительно резких

го/раздражающего агента. Нужно отметить, что у

увеличений флуктуаций НМ в периоды за 3-4 сут

человека именно в эти часы суток по местному

до и после исследуемого момента наблюдали так-

времени наблюдается активация симпатоадрена-

же увеличение числа пробудившихся особей.

ловой системы [21, 22].

Распределение начал восстановления темпе-

Приуроченность большинства моментов про-

ратуры тела по часам суток выявило, что у ежей в

буждения животных к периоду резкого увеличе-

первую половину суток заметен 4-часовой ритм, а

ния интенсивности флуктуаций НМ указывает на

у сусликов более выраженные 4-часовые колеба-

его связь с внешним фактором, вызывающим ак-

ния наблюдаются во второй половине суток

тивацию симпатического звена автономной

(рис. 5). Распределение моментов начала восста-

нервной системы и/или угнетение парасимпати-

новления температуры тела как ежей, так и сусли-

ческих влияний. Однако, на наш взгляд, данный

ков по 4-часовому периоду показало, что в 0, 4, 8,

феномен нельзя объяснить непосредственным

12, 16, 20 часов по местному солнечному времени

влиянием вторичного космического излучения

в сумме их число составило 372, а во все осталь-

на животных, даже при предположении его ак-

тивного взаимодействия с организмом. Общий

ные часы четырехчасового периода отмечено

249 случаев

восстановления

температуры

поток вторичных галактических лучей примерно

(рис. 5б). Статистическая разница между показа-

равен 10000 событий за 1 мин через 1 м², а величи-

телями в максимуме по сравнению со средним

на ежеминутных изменений потока в среднем

уровнем достоверна (z-тест для оценки двух вы-

150 имп/мин. В пересчете на площадь зверька ин-

борочных долей: р = 0.006 и р = 0.008 соответ-

тенсивность флуктуаций составляет не более

ственно для ежей и сусликов). Следовательно, и у

полутора событий при общем потоке 100 событий

сусликов, и у ежей в динамике восстановления

в минуту.

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

СВЯЗЬ МОМЕНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

605

Рис. 5. Распределение моментов начала восстановления температуры тела у ежей и сусликов по времени суток (а) и по часам

четырехчасового периода (б). К первому часу отнесены значения за интервалы 0:00-1:00, 4:00-5:00, 8:00-9:00, 12:00-13:00,

16:00-17:00 и 20:00-21:00, ко второму - за интервалы 1:00-2:00, 5:00-6:00, 9:00-10:00, 13:00-14:00, 17:00-18:00 и 21:00-

22:00, к третьему - за интервалы 2:00-3:00, 6:00-7:00, 10:00-11:00, 14:00-15:00, 18:00-19:00 и 22:00-23:00, к четвертому - за

интервалы 3:00-4:00, 7:00-8:00, 11:00-12:00, 15:00-16:00, 19:00-20:00 и 23:00-00:00. Данные представлены в процентах от

общего числа случаев пробуждений.

При проверке адекватности применяемых в

НМ, усредненных в плавающем окне 30 мин. Для

работе [7] методов регистрации незначительных

каждого двухсуточного отрезка исследования бы-

колебаний температуры тела животных мы про-

ли вычислены коэффициенты кросс-корреляции

вели регистрацию температуры датчиками, поме-

спектров мощности колебаний измеренной дат-

щенными в термостат при 37°С и в выключенный

чиками температуры и интенсивности флуктуа-

холодильник при комнатной температуре. Оказа-

ций НМ для диапазона периодов 99-360 мин. На

лось, что в обоих случаях и особенно при снижен-

рис. 7 представлены результаты этих вычислений

ном заряде аккумулятора датчика в ежеминутных

для одновременных и сдвинутых на двое суток

изменениях показателя наблюдаются шумопо-

временных рядов. Между значениями коэффи-

добные колебания на 1-3 единицы разрешения

циентов корреляции спектров, вычисленных для

датчика. Эти колебания примерно в десять раз

одновременных и сдвинутых на двое суток дан-

ниже зарегистрированных у животных, однако их

ных, наблюдается статистически значимое разли-

характер заставляет задуматься над причиной их

чие (р = 0.013). Это подтверждает частотную связь

вызывающей. На рис. 6 приведен фрагмент дина-

между шумом применяемых температурных дат-

мики интенсивности ежеминутных изменений

чиков и флуктуациями НМ, наблюдаемую в ре-

показаний температуры (среднее по 9 датчикам) и

альном времени, а не обусловленную случайным

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

606

ДИАТРОПТОВ и др.

Рис. 6. Динамика интенсивности модуля ежеминутных изменений показаний температурных датчиков (среднее по девяти

датчикам) и аналогичного параметра нейтронного монитора, усредненных в плавающем окне 30 мин.

совпадением одинаковых гармоник, характерных

интенсивности шума кремниевого транзистора,

для обоих процессов. Пусть даже детектором яв-

помещенного в термостат при 31°С с интенсивно-

ляется весь датчик площадью не более 0.5 см², то

стью флуктуаций НМ. Анализировали изменения

ежеминутная разница между числом попаданий в

среднесуточных значений интенсивности шума в

него частиц вторичного космического излучения

транзисторе и флуктуаций НМ. Данные расчета

составит 0.008 событий. Следовательно, как и в

коэффициента корреляции по двухмесячным ин-

случае с живыми объектами, интенсивность

тервалам приведены в таблице. В сумме за 14 ме-

флуктуаций НМ является только маркером ре-

ально действующего агента.

сяцев коэффициент корреляции между ежесуточ-

ными изменениями шума транзистора и интен-

Температурный датчик сложно устроен и

включает в себя саму термопару, антенну для пе-

сивностью флуктуаций НМ составил 0.22 со

редачи информации, элемент питания, аналого-

статистической значимостью р = 0.00005. Инте-

цифровой преобразователь и другие электронные

ресно отметить, что также как и с биологически-

элементы. Поэтому мы провели сопоставление

ми параметрами, лучшую взаимную корреляцию

Рис. 7. Коэффициент кросскорреляции (r) спектров мощности в диапазоне 99-360 мин интенсивности шума термодатчи-

ков (среднее по девяти датчикам) и флуктуаций нейтронного монитора. Представлены медианы и интерквартильный раз-

мах значений коэффициента корреляции, рассчитанных для двухсуточных интервалов при анализе одновременных дан-

ных и со смещением на двое суток. Серия 1 - с 14 по 25 января 2021 г. (число анализируемых интервалов - 6); серия 2 - с

25 февраля по 8 марта 2021 г. (число анализируемых интервалов - 6).

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

СВЯЗЬ МОМЕНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

607

Рассчитанные коэффициенты корреляции между изменениями среднесуточных значений интенсивности шума

кремниевого транзистора и флуктуаций НМ

Статистическая

Интервал исследования

Коэффициент корреляции r

значимость

Ноябрь - декабрь 2002

0.30

0.023

Январь - февраль 2003

0.09

0.58

Март - апрель 2003

0.28

0.035

Май - июнь 2003

0.14

0.36

Июль - август 2003

0.10

0.43

Сентябрь - октябрь 2003

0.31

0.017

Ноябрь - декабрь 2003

0.28

0.030

Ноябрь 2002 - декабрь 2003

0.22

0.00005

имеют ежесуточные изменения параметров, а не

ма в приборах, а также и активностью животных.

их абсолютные ежесуточные значения.

Однако, на наш взгляд, существуют две принци-

пиальных возможности: 1) флуктуации потока

Основным из неучтенных параметров окружа-

вторичных космических лучей порождают коле-

ющей среды, влияющим на интенсивность шу-

бания другого биотропного фактора среды, что,

мов в полупроводниках, является ионизирующая

вероятно, может происходить на уровне иониза-

радиация. В интенсивности дегазации радона

ции верхних слоев атмосферы; 2) учитывая, что

двумя независимыми коллективами установлена

устройство НМ исключает внутренние шумы та-

около четырехсуточная ритмичность [23, 24]. Не-

кого масштаба, существует дополнительный

обходимо экспериментально проверить динами-

агент, который определяет как интенсивность

ку колебаний естественного радиоактивного фо-

флуктуаций скорости счета НМ, так и шумы в де-

на и оценить ее интенсивность, чтобы принять

текторах, а также сам влияет на активность жи-

или опровергнуть гипотезу такой взаимосвязи.

вотных.

Однако крайне маловероятно, чтобы настолько

малые дозы радиации от приземного радона вы-

Ритмичность проявления биологических па-

зывали выявленные эффекты как в этой статье,

раметров по местному времени дает дополни-

так и в других наших исследованиях [7-10], где

тельную информацию при поиске не установлен-

лабораторные животные находились на девятом

ного биотропного фактора. Ранее нами было

этаже, где концентрация радона еще более низ-

показано, что в двух группах мышей, изолирован-

кая. Следует отметить, что при косвенном выяв-

ных от внешних световых ориентиров цикла сме-

лении связи между биологическими и физиче-

ны день/ночь наличием постоянного освещения

скими процессами всегда нужно помнить, что

и разнесенными в долготном направлении

ритмические изменения активности животных

(Москва-Ульяновск), фазы ритмов активности

имеют периоды, выявляемые в флуктуациях са-

имеют синхронное проявление по местному, а не

мых разных процессов: собственных колебаний

глобальному времени [26].

Земли, пульсаций геомагнитного поля, колеба-

ний электрической напряженности атмосферы,

Дальнейшие поиски причины, вызывающей

микрофлуктуаций атмосферного давления,

такие флуктуации НМ, или агента вызванного

флуктуаций потока тепловых нейтронов и т.д.

флуктуациями НМ позволят найти внешний

[25].

фактор среды, в значительной степени влияю-

Не имея достаточной компетенции, детально

щий на нервную систему животных, что прибли-

мы не рассматриваем возможные механизмы свя-

зит нас к разработке способа немедикаментозно-

зи интенсивности флуктуаций НМ с уровнем шу-

го метода влияния на нервную систему организма

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

608

ДИАТРОПТОВ и др.

с целью коррекции ряда заболеваний, в том числе

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

и нарушений сна.

При работе с животными руководствовались

Европейской Конвенцией о защите позвоночных

животных, используемых для экспериментов или

ВЫВОДЫ

других научных целей (Страсбург, 1986 г.). На

проведение экспериментальной работы было

1) Несмотря на значительное расстояние

получено положительное заключение этической

(5000 км) между местами наблюдений за динами-

комиссии ИПЭЭ РАН № 14 от 15.01.2018 г.

кой температуры тела сусликов и ежей, а также их

принадлежности к разным семействам, выявлена

закономерность: максимальное число моментов

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

восстановления температуры тела ежей наблюда-

Б. М. Владимирский, В. Я. Нарманский и

ется в дни, когда выходят из состояния гипотер-

Н. А. Темурьянц, Биофизика 40 (4), 749 (1995).

мии суслики. Этот факт указывает на существова-

В. С. Нарманский и Н. А. Темурьянц, Геофизиче-

ние внешнего глобального фактора, вызывающе-

ские процессы и биосфера 8 (1), 36 (2009).

го сдвиг баланса автономной нервной системы в

Т. А. Зенченко, А. А. Медведева, Н. И. Хорсева и

сторону преобладания симпатических влияний,

Т. К. Бреус, Геофизические процессы и биосфера

приводящего к пробуждению животных.

12 (4) 74 (2013).

2) Установлена связь моментов кратковремен-

R. McCraty, M. Atkinson, V. Stolc, et al., Int. J. Envi-

ных восстановлений температуры тела животных

ron. Res. Public. Health 14 (7), 770 (2017).

в период спячки с возрастанием интенсивности

S. Monto, S. Palva, J. Voipio, and J. M. Palva, J.

флуктуаций скорости счета НМ. Из-за крайне

Neurosci. 28, 8268 (2008).

малой величины флуктуаций потока вторичного

S. J. Palmer, M. J. Rycroft, and M. Cermack, Surv.

космического излучения, на наш взгляд, нельзя

Geophys. 27, 557 (2006).

рассматривать этот фактор как биотропный. Ве-

М. Е. Диатроптов, Н. В. Ягова, Д. В. Петровский

роятно, интенсивность флуктуаций НМ является

и А. В. Суров, Бюл. эксперим. биологии и

только маркером искомого биотропного фактора

медицины. 171 (5), 639 (2021).

среды, влияющего на баланс вегетативной нерв-

М. Е. Диатроптов и М. А. Диатроптова, Бюл.

ной системы.

эксперим. биологии и медицины 171 (6), 777

3) Факты положительной корреляционной

(2021).

связи интенсивности шумов кремниевого тран-

М. А. Диатроптова и М. Е. Диатроптов, Бюл.

зистора с флуктуациями НМ и приуроченность к

эксперим. биологии и медицины 172 (7), 125

местному времени внутрисуточного около

(2021).

четырехчасового ритма в моментах пробуждения

10.

М. Е. Диатроптов и М. А. Диатроптова // Бюл.

животных позволяет феноменологически точнее

эксперим. биологии и медицины 172 (11), 632

охарактеризовать искомый биотопный фактор,

(2021).

что поможет в его дальнейших поисках.

11.

M. B. Harris and W. K. Milsom, J. Exp. Biol. 198, 931

(1995).

12.

W. K. Milsom, M. B. Zimmer, and M. B. Harris,

БЛАГОДАРНОСТИ

Comp. Biochem. Physiol. (A) 124, 383 (1999).

13.

N. V. Shvareva and Z. G. Nevretdinova, Zh. Evol. Bio-

Работу с ежами проводили в ЦКП «Живая

khim. Fiziol. 24 (2), 188 (1988).

коллекция диких видов млекопитающих» на

научно-экспериментальной базе «Черноголовка»

14.

D. Zivadinović, M. Marjanović, and R. K. Andjus,

ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН (Ногинский р-н

Ann. N. Y. Acad. Sci. 1048, 60 (2005).

Московской области).

15.

А. И. Ануфриев Механизмы зимней спячки мелких

млекопитающих Якутии (СО РАН, Новосибирск,

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

2008).

16.

C. T. Williams, M. Radonich, B. M. Barnes, et al., J.

Работа выполнена в рамках темы Государ-

Comp. Physiol. 187 (5-6), 693 (2017).

ственного задания ИПЭЭ РАН 0089-2021-0004

17.

Williams, B. M. Barnes, M. Richter, et al., Physiol.

«Экологические и эволюционные аспекты пове-

Biochem. Zool. 85 (4), 397 (2012).

дения и коммуникации животных».

18.

T. Ikeno, C. T. Williams, C. L. Buck, et al., J. Biol.

Rhythms 32 (3), 246 (2017).

19.

B. J. Prendergast, Y. M. Cisse, E. J. Cable, and

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

I. Zucker, J. Biol. Rhythms 27 (4) 287 (2012).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

20.

E. J. Waite, M. McKenna, Y. Kershaw, et al., Eur. J.

интересов.

Neurosci. 36 (8), 142 (2012).

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022

СВЯЗЬ МОМЕНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА

609

21. Л. Я. Глыбин, В. А. Святуха и Г. Ш. Цициашвили,

24. М. В. Сухоруков и А. А. Спивак, Успехи соврем.

Биофизика 40 (4), 829 (1995).

естествознания 1, 94 (2017).

22. А. А. Михайлис и Н. И. Микуляк, Современные

25. В. A. Панчелюга и M. С. Панчелюга, Биофизика

проблемы науки и образования. 2, (2015).

60 (2), 395 (2015).

23. О. И. Аптикаева, К. А. Костенко, Е. И. Селюков

и др., в Атлас временных вариаций природных, ан-

26. М. Е. Диатроптов, С. М. Слесарев и Т. А. Зенчен-

тропогенных и социальных процессов (Янус-К, М.,

ко, Бюл. эксперим. биологии и медицины 172 (7),

2013), сс. 255-266.

87 (2021)

A Connection between the Episodes of Normothermic Levels of Body Temperature

in Animals during Hibernation and Secondary Cosmic Ray Intensity Fluctuations

M.E. Diatroptov*, A.I. Anufriev**, and M.V. Rutovskaya*

*A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Leninsky prosp. 33, Moscow, 119071 Russia

**Institute for Biological Problems of Cryolithozone, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences,

prosp. Lenina, 41, Yakutsk, 677980 Russia

The episodes of normothermic levels of body temperature over a short time during hibernation in hedgehogs

that live in the territory of the Moscow region and ground squirrels inhabiting Yakutsk were compared. The

results of superposed epoch analysis have shown that although the distance between the observing sites is

about 5000 km and hedgehogs and ground squirrels live in different places, there exists a connection between

the episodes of normothermic levels of body temperature in the animals under study: the maximum number

of the episodes of short-term normothermia in hedgehogs is observed on the same days when ground squirrels

wake up. In the diurnal dynamics of wakefulness, a 4-hour biorhythm is created: the maximum amount of the

episodes when body temperature starts to return to normothermia, both in hedgehogs and ground squirrels,

is recorded according to local solar time within the time intervals 0-1 a.m, 4-5 a.m., 8-9 a.m, 12 a.m.-

1 p.m., 4-5 p.m., 8-9 p.m. It has been shown that the episodes of normothermia in animals under study are

associated with intensity fluctuations of secondary cosmic rays recorded by a neutron monitor. The intensity

of the noise of the silicon transistor and temperature sensors, which are small in size so that they are directly

affected by extremely low variations of cosmic rays, correlates with the severity of fluctuations in the neutron

count. We believe that the magnitude of fluctuations counting rate of the neutron monitor is only a marker

of a biotropic agent that has not yet been identified.

Keywords: hibernation, spontaneous arousal, external synchronizers, fluctuations in the neutron monitor counting

rate, mammals

БИОФИЗИКА том 67

№ 3

2022