Космофизическая активность и молочная продуктивность коров

КОСМОФИЗИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И МОЛОЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ КОРОВ

В.А. Афанасьев, A.A. Никишов

Кафедра зоотехнии Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8/2, 117198 Москва, Россия

Проведена комплексная оценка влияния различных уровней космической, солнечной и геомагнитной активности на молочную продуктивность коров. Показано, что при разной космофизической активности закономерно изменяется молочная продуктивность животных.

Состояние вопроса. Наши соотечественники В.И. Вернадский и

A.JI. Чижевский еще в начале XX века указывали на взаимосвязь жизни на Земле с космическими проявлениями. Их исследования были настолько оригинальны, что заложили основу развития нового научного направления о космо-биосферных связях, именуемого сегодня космической биологией.

A.JI. Чижевский в книге «Земное эхо магнитных бурь» [13] пишет, что «каждый атом живой материи находится в постоянном непрерывном соотношении с колебаниями атомов окружающей среды; каждый атом живого реагирует на соответствующие колебания атомов природы. И в этом воздействии сама живая клетка является наиболее чувствительным аппаратом, регистрирующим в себе все явления мира, отзывающаяся на эти явления соответствующими реакциями организма. И поэтому мы не можем изучать живой организм обособленно от космотелурической среды, ибо все его функции неразрывно связаны с нею».

В монографии известных специалистов в области астрофизики и медицины

B.В. Владимирского и H.A. Темурьянц «Влияние солнечной активности на биосферу-ноосферу» [4] на основании анализа собственных исследований и многочисленных данных, опубликованных в разных областях исследований, отмечено, что реальность гелиобиологических связей - надежно установленный факт.

Современный анализ цикличности и ритмичности в науках о Земле и сопоставление многочисленных фактических данных позволили выявить ряд закономерностей о влиянии внешней (космофизической) среды на жизненные процессы на Земле и в околоземном пространстве [5].

В исследованиях ученых отмечается, что проявление космофизической активности проходит под влиянием разных воздействий из космоса и Солнца. Рассмотрим наиболее часто учитываемые исследователями: космическая

активность, солнечная активность и напряженность магнитного поля Земли.

Под термином «космическая активность» подразумевается вся совокупность частиц и излучений космического происхождения, которые приходят к солнечной системе издалека (от сверхновых звезд, из центра нашей галактики и, возможно, из других галактик). Они заполняют пространство вокруг Земли и показывают величину потока нейтронов в пределах от 0 до 100 ООО ед., скорректированного на атмосферное давление; потока рентгеновских лучей и др.

Солнечная активность отмечается разными проявлениями, в т.ч. наиболее часто используемыми:

- коротковолновыми излучениями всего диска, которые выражаются числами Вольфа (W) - средней относительной величиной площадей под вспышками на Солнце, от всей поверхности Солнца; индекс изменения в пределах от 0 до 300 ед.;

- потоком радиоизлучения на длине волны 10,7 см (Рю.7), который характеризует изменения температуры и плотности излучений на площади всех активных областей видимого диска; запись радиоизлучения Солнца Р10.7 изменяется в пределах 50 - 350 ед.

Геомагнитные пульсации есть колебания электромагнитных волн поля Земли и обозначаются через Ар-индекс. Это планетарная среднесуточная эквивалентная амплитуда изменений напряженности магнитного поля Земли в пределах 0 -280 нТл.

Факторы космофизической активности сочетаются сложным образом друг с другом во времени, а эффекты от разных источников могут нивелировать друг друга. Каждый из источников проявляет себя наиболее эффектным образом в некоторой своей «оптимальной шкале времени» и выполняет роль некоторого «фильтра», регулирующего вклад разных источников в совокупный эффект [4].

А.Г. Гамбурцев, О.В. Олейник, О.И. Апкитаева [5] отмечают, что:

- реакция среды (или отдельных объектов среды) на внешние воздействия часто носит нелинейный характер и изменяется во времени;

- среда не реагирует на все воздействия одновременно, ее реакция носит избирательный характер, при этом чувствительность к воздействиям изменяется во времени;

- способность объекта воспринимать внешнее воздействие и его реакция зависит от его внутреннего состояния в конкретный момент, а так же от готовности именно в данное время откликаться на внешнее воздействие.

Отмечается, что наибольшее влияние на физическую и органическую жизнь на земле оказывают радиации, направляющиеся к земле со всех сторон вселенной. Эти радиации представляют собой, прежде всего, электромагнитные колебания различной длины волны, которые производят световые, тепловые и химические действия. Проникая в среду земли, они заставляют трепетать им в унисон каждый атом, вызывая движение материи, и наполняют стихийной жизнью воздушный океан, моря и суши. Встречая жизнь, они отдают ей свою энергию.

Помимо электромагнитных колебаний к земле устремляются потоки мельчайших частиц диссоциированной материи - электроны и ионы, несущие также огромные запасы космической энергии.

Таким образом, подавляющее большинство физико-химических процессов, разыгрывающихся на земле, представляют собой результат воздействия космических сил, которые всецело обуславливают жизненные процессы в биосфере. Последние совершенно необходимо признавать местом трансформации космической энергии.

Мировая наука и практика отмечает периодичность космической и солнечной активности. По результатам наблюдений за жизненными процессами на Земле в мире накопилось много фактов о связи с солнечной активностью физикохимических, медико-биологических и даже социальных процессов, о связи гелиобиологии и современной ритмологии.

Выявлено наличие различного рода ритмов и циклов: в большей части химических и биохимических реакций, в биологических и физиологических процессах, эпидемических ситуациях, жизни популяций животных и многом другом, что составляет собой процесс жизни на нашей планете.

Продолжительность циклов может быть неодинакова. Внутри каждого цикла могут быть другие менее продолжительные циклы (или ритмы) Продолжительность циклов, установленных учеными, составляет от миллиардов лет до долей секунды [3, 5].

Цикл протекает в определенной последовательности: зарождение - развитие -апогей - спад - завершение - снова зарождение и т.д.

Циклы могут быть с неодинаковой ритмичностью, например, общепринятые 11-летние циклы солнечной активности. По данным некоторых исследователей, за последние два столетия имели место интервалы от 7 до 16 лет. Другие исследователи называют периоды в 10 и 12 лет [4].

Ученые отмечают, что периодическая динамика притока энергии далеких космических тел, таких, как звезды и туманности, влияют не только на жизнь на Земле, но и на цикличность процессов на Солнце или солнечную активность, которая также в значительной мере влияет на жизненные процессы.

В упрощенном виде под солнечной активностью следует понимать усиление или ослабление вспышек на Солнце, которые повторяются с определенной периодичностью. Наиболее известные 11-летние и 22-летние солнечные циклы.

Учет 11-летних солнечных циклов начинается с 1775 г., который приходился на год минимальной активности Солнца. От года минимальной активности Солнца активность постепенно нарастает примерно 4-6 лет, а, достигнув пика, в следующие 4-6 лет снижается. И так продолжается с приблизительным постоянством каждые 10-12 лет. В тоже время 11-летние циклы составляют половину 22-летних циклов. 22-летние циклы считаются главными в учете солнечной активности.

С 2007 г. солнечная активность начинает вновь усиливаться. Это значит, что с 2007 года наступает очередной, двадцать четвертый, четный 11-летний цикл и двенадцатый 22-летний цикл.

Подробное описание процесса смены полярностей помогает объяснять данные экспериментов о неоднозначной реакции животных на космофизические проявления.

При больших солнечных вспышках выделяется много энергии в околосолнечное пространство: происходит усиление электромагнитных колебаний (волн) и большой выброс элементарных частиц: протонов, электронов и других, которых насчитывают более сотни.

Электромагнитные волны летят со скоростью света и достигают Земли через 8,3 минуты. Другие же элементарные частицы движутся к Земле с разной скоростью, и эти полеты продолжаются от минут до нескольких суток. Поэтому восприятие последствия солнечных вспышек (разнообразных электромагнитных импульсов и элементарных частиц) ощущается живыми существами не одинаково по силе и времени.

Поток электромагнитных волн и солнечных частиц прогибают и уплотняют электромагнитные силовые линии Земли, увеличивая напряженность ее магнитного поля. После снижения давления посланцев от Солнца на магнитные силовые линии они восстанавливаются в первоначальное состояние, т.е. принимают обычную форму. Таким образом, изменяется электромагнитное поле Земли или геомагнитная активность.

Отмеченные выше потоки энергетических частиц из космического пространства, от Солнца, а также изменение электромагнитного поля Земли действуют на электрическую составную живого организма, усиливают или угнетают его возможности (обменные процессы).

Данные изменения магнитного поля Земли, солнечной активности и космического излучения по потоку нейтронов приведены в мировой компьютерной сети (Internet), на сайте Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, г. Троицк (к.ф.м.н. Белов A.B.), а также на сайте Международной стандартной базы данных по гелиогеофизическим индексам.

Диапазон ритмов в природе очень велик. С.Д. Афанасьев [3] приводит природную цикличность и ритмичность продолжительностью от долей секунды (1 терция) до 4,8 млрд. лет.

Изучением связи космофизических явлений с биосферой чаще всего занимались и занимаются астрофизики, биологи, биофизики, зоологи, медики, социологи. Сельскохозяйственные работники и ученые-агрономы, зоотехники, ветврачи, биотехнологи очень редко увязывают свои исследования и практику с космофизической активностью.

В зоотехнии чаще всего отмечается сезонная активность роста молодняка, яйценоскости птиц, половых циклов, прихода животных в охоту и оплодотворений, продолжительности лактации и т.д. Однако работ о связи физиологической и биологической активности организма животных с космофизической активностью в нашей стране насчитываются единицы.

В работах зоотехников В.И. Федорова [10], Г.Т. Хайнацкой [11], И.С. Кучерова [7] и др., изучавших ритмичность роста животных, эти явления связывали с наличием внутренних часов, которые включаются с учетом стадии роста и развития, под действием смены сезонов года, светлого и темного времени суток и других факторов.

Несколько позже A.A. Лавровский [8], описывая активность природных очагов чумы в Прикаспии, выделяет периодические вспышки развития эпизоотий чумы относительно вариаций солнечной активности. Как правило, она повторялась через 10-11-летний периоды солнечного цикла, в годы низкой активности Солнца. Однако встречались случаи развития болезни с периодичностью 4-5 лет.

С.В. Родионов, Ю.М. Скороходов [9] отмечают, что в 1961-1990 гг. на территории бывшего СССР существовала статистически достоверная обратная связь между солнечной активностью и показателями положительно регулирующих на туберкулез животных. Коэффициент корреляции достигал значения г = -0,395 (при Р>0,95), в Белоруссии и Украине в эти годы коэффициент корреляции равнялся г = -0,76, в России г= -0,333. За более короткий период с 1960 по 1972 годы корреляционные связи были еще выше. Так, в Курской области г= -0,821, Р>0,999; Рязанской г =-0,729, Р>0,99; в Поволжском экономическом районе г= -0,470; Р>0,95. Аналогичные зависимости сохранялись и по другим областям.

При анализе заболеваний бруцеллезом крупного рогатого скота в бывшем СССР за 43 года (1949-1990 годы) коэффициент корреляции между количеством больного скота и солнечной активности в числах Вольфа равнялся г= -0,510, Р>0,999. По всем республикам и областям также отмечалась высоко достоверная связь. Она была выше за более короткие 4-5-летние периоды. Уменьшение случаев заболевания туберкулезом и бруцеллезом всегда отмечалось с увеличением солнечной активности.

Одним из первых исследователей в нашей стране, изучавшим секреторную функцию в организме сельскохозяйственных животных в связи с космофизическими факторами, видимо, был П.Я. Гущин [6]. Изучая работу печени у овец, он установил связь желчеотделения с динамикой магнитного поля Земли.

На кафедре зоотехнии Российского университета дружбы народов с 1984 года проводятся исследования, направленные на изучение продуктивности животных и качества продукции при разной космофизической активности. В данной статье публикуются краткие результаты по динамике молочной продуктивности и качеству молока крупного рогатого скота.

Удои коров при разном уровне солнечной активности. Все исследования проводились на фоне неравномерно циклически изменяющейся солнечной

активности за период 1989-2004 гг., что графически представлено на рис 1. С 01.01.1986 до 31.11.1996 продолжался двадцать второй 11-летний солнечный цикл. С 1997 по 2007 гг. - 23-й солнечный цикл и 11-й двадцатидвухлетний. В настоящее время с 2007 г. начались двадцать четвертый 11-летний и двенадцатый 22-х летний периоды.

Рис. 1. 22-х и 23-летние солнечные циклы по числам Вольфа

Динамику продуктивности коров черно-пестрой породы с 1991 по 2004 гг. в ПЗ «Петровское» Московской области и в колхозе «Ленинский путь» Краснодарского края изучали методом анализа записей внутрифермского учета валовых удоев и жирности молока за сутки. Среднесуточный удой на корову рассчитывали делением валового удоя по ферме за сутки на количество дойных коров.

Кроме того, в колхозе «Ленинский путь» от группы в 17 коров в течение полной 1-й лактации проводили индивидуальный учет удоев, жирности, белковости, плотности, кислотности молока, а расчетным путем и лактозы.

Количество коров в ПЗ «Петровское» на Токаревском комплексе было около 700 голов. Количество дат среднесуточного удоя для ежедневных измерений с 1991 по 2000 гг. включительно (364-365 измерений в год) равнялось 3864.

Среднегодовых показателей удоев по фермам с 1991 по 2000 гг. было по 10. Показатели молочной продуктивности и космофизической активности соответствовали данным в дни учета.

Приведенная нами информация получена в результате обработки данных показателей молочной продуктивности коров и качества молока при разной космофизической активности. При этом использовалось программное обеспечение: MS Excel 2000, Statistica for Windows 5.0, Mathlab 6.5.

Статистическим методом линейной корреляции определялось, насколько динамика валовой продуктивности животных соотносится с изменениями космофизического фона. Кроме того, методом кросскорреляции оценивалась задержка в развитии влияния солнечной активности на продуктивность животных.

Наряду с изучением ежедневных изменений валового удоя и средней продуктивности нами была исследована динамика среднегодовых показателей продуктивности коров ПЗ «Петровское» и «Ленинский путь», в соответствии со среднегодовыми изменениями солнечной активности (чисел Вольфа),

радиоизлучения на волнах 10,7 см (F10,7), космической активности, состояния магнитного поля Земли и атмосферного давления.

Корреляционный анализ данных среднегодовых удоев коров ПЗ «Петровское» с показателями космофизической активности выявил положительную и достоверную корреляцию по числам Вольфа (г = +0,84 при Р>0,995), по радиоизлучению на волнах 10,7 см (F10,7) (г= +0,83) (рис. 2).

Рис. 2. Изменение удоя в расчете на одно животное по ПЗ «Петровское» при разной солнечной активности

Аналогичную динамику удоев при разной активности Солнца с 1991 по 2000 гг. наблюдали в колхозе «Ленинский путь» Краснодарского края (рис. 3). Коэффициент корреляции между среднегодовыми удоями от коровы и показателями солнечной активности в эти же годы в числах Вольфа составил г=+0,79 при Р>0,995, а с радиоизлучением на волне 10,7 см (Рю.7) - г =+0,85 при Р>0,995.

Распределение ежедневных валовых удоев по ферме и средней продуктивности на одно животное относительно изменения солнечной активности (чисел Вольфа) выглядит аналогично.

На диаграмме рассеяния (двумерное распределение) ежедневного валового удоя ПЗ «Петровское» и чисел Вольфа хорошо видно, что основная масса удоев разделяется на две группы с валовым среднесуточным удоем больше и меньше 10 тыс. кг (рис. 4).

Для группы с меньшим валовым удоем (основная часть) характерны низкие значения чисел Вольфа, в то время как для группы с большими удоями низких значений чисел Вольфа не встречается. Это означает, в частности, что в годы с низкой солнечной активностью более вероятны низкие удои, а в годы с высокой солнечной активностью более вероятны экстремально высокие значения удоев (рекордные).

Эти результаты позволяют в какой-то степени прогнозировать тенденции молочной продуктивности в зависимости от солнечной активности в масштабах одного года.

Рис. 3. Динамика среднемесячных удоев за 10 лет по ферме колхоза «Ленинский путь» на фоне солнечной активности в числах Вольфа

Рис. 4. Распределение ежедневных валовых удоев относительно солнечной

активности

Анализ результатов линейной корреляции ежедневных валовых удоев по хозяйству и ежедневных показателей солнечной активности за 10 лет выявили положительную и достоверную корреляцию между ними (рис. 5). При анализе

линии тренда (грубая оценка) на графике изменения среднесуточного. удоя на корову при разных уровнях солнечной активности (числа Вольфа) можно отметить синфазную по тенденции динамику, как валового удоя, так и солнечной активности на всем протяжении временного интервала (1991-2000 гг.). Это подтверждается и высокодостоверным коэффициентом корреляции г= +0,56 при степени достоверности Р>0,995. При более детальном изучении графика тенденция синфазности сохраняется, несмотря на значительные колебания (по значению) изучаемых массивов данных.

Рис. 5. Изменение среднесуточного валового удоя по ГПЗ «Петровское» при разной солнечной активности

Значения коэффициентов корреляции как по валовому удою, так и по средней продуктивности на голову с числами Вольфа в годы высокой солнечной активности значительно выше, чем в годы низкой активности. В годы подъема солнечной активности можно наблюдать даже отрицательные (обратная корреляция) коэффициенты корреляции (табл. 1).

На основании этого можно предположить то, что влияние солнечной активности (чисел Вольфа) на среднюю продуктивность одного животного по хозяйству больше проявляется в годы высокой солнечной активности. В годы низкой солнечной активности (1995-1996 гг.) и в годы подъема (1997-2000 гг.) очевидно снижение выраженности влияния солнечной активности. Предполагается, что такое явление можно объяснить тем, что кроме солнечной активности на среднюю продуктивность одного животного действуют другие факторы внешней среды, пока также малоизученные и составляющие так называемые «шумы». Влияние таких «шумов» на продуктивность, очевидно, по своей совокупности превосходит влияние солнечной активности (в числах Вольфа), что находит свое отражение в изменении коэффициентов корреляции на противоположные.

Полагаем также, что при надвигающейся переполюсовке магнитных полей Солнца и солнечных пятен с N на Б каждые 22 года в год максимума солнечной

активности (например, в 2000 году), вероятно, за 2-4 года до и 2-4 года после, на биосферу Земли, в частности на удои коров, действие Солнца проявляется с другими свойствами, т.е. влияет отрицательно. С такими свойствами Солнце оставалось и после смены полюсов до 2005 г., т.е. и при уменьшении активности (по числам Вольфа).

Таблица 1

Коэффициенты корреляции солнечной активности (числа Вольфа) и средней

продуктивности на голову

Год Среднегодовые показатели чисел Вольфа Коэффициент корреляции среднего удоя на голову в сутки и чисел Вольфа

1991 145,7014 0,23 0,995

1992 94,27596 0,3 0,995

1993 54,56438 0,23 0,995

1994 29,93425 0,14 0,995

1995 17,49315 -0,01 -

1996 8,652055 0,17 0,995

1997 21,58242 0,055 -

1998 68,94521 -0,36 0,995

1999 93,39452 -0,028 -

2000 119,8411 -0,08 0,95

По нашим наблюдениям в ПЗ «Петровское», прямая зависимость удоев от чисел Вольфа наступила с приближением к самой низкой границе солнечной активности 24-го 11-летнего солнечного цикла 2006-2007 гг.

В табл. 2 приведен материал по валовой и в среднем на одну корову молочной продуктивности поголовья ГПЗ «Петровское» за период с 2001 по 2004 гг. и соотношению данных с динамикой космофизических факторов. Количество данных равняется 1217.

Методом непараметрической корреляции по Спирману исследовали изменение ежедневной молочной продуктивности на одну голову при разном уровне космофизических факторов. Результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Корреляция молочной продуктивности в среднем на одну корову ГПЗ «Петровское» и космофизической активности за период с 2001 по 2004 гг.

Молочная продуктивность Факторы космофизической активности

Ар-индекс числа Вольфа радиоизлучение на длине волны 10,7см поток нейтронов

Валовой удой 0,08 -0,46 -0,48 0,15

Наибольшая отрицательная корреляция выявлена между ежедневным удоем на одну голову и солнечной активностью по радиоизлучению на длине волны 10,7 см г= -0,48 при Р>0,999; по числами Вольфа корреляция также отрицательна и ровна г= -0,46 при Р>0,999. Положительная достоверная корреляция установлена между космической активностью по потоку нейтронов и ежедневным удоем на голову

г= 0,15 при Р>0,999. В случае соотношения ежедневного удоя на одну голову и геомагнитной активности по Ар-индексу установлена положительная корреляция при минимальной степени достоверности г= 0,08 при Р>0,95.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агаджанян Н.А. Болезни цивилизации в свете учения В.И. Вернадского о ноосфере. - Материалы третьей Международной конференции «Болезни цивилизации в аспекте учения В.И. Вернадского», Москва, 10-12 окт. 2005 г. -М., Изд-во РУДН, 2005. - С. 352.

2. Агаджанян Н.А., Алпатов А.М. Биоритмология: частность и основа науки. -Наука в СССР. - 1984. - № 3.

3. Афанасьев С.Д. Шкала 2003 природных комплексов циклов и ритмов. -Проблемы биоритмов в естествознании. Материалы второго Международного симпозиума, 1-3 марта 2004 г. - М., Изд-во РУДН, 2004. - С. 515-516.

4. Владимирский В.В. Темуръянц Н.А. Влияние солнечной активности на биосферу-ноосферу. - М., Изд-во МНЭПУ, 2000.

5. Гамбурцев А.Г., Олейник О.В., Апкитаева О.И. Внешние воздействия на биосферу и человека и реакция на эти воздействия. - Проблемы ритмов в естествознании. Материалы второго Международного симпозиума, 1-3 марта 2004 г. - М., Изд-во РУДН, 2004. - С. 89-91.

6. Гущин П.Я. Ритмичность секреторной функции печени у жвачных животных. -Автореф. дис. ... докт. биол. наук. - Боровск, 1991.

7. Кучеров КС. Изучение ритмичности роста и газообмена у кроликов. - Автореф. дис. ... канд. наук. - Киев, 1954.

8. Лавровский А.А. О периодической активности природных очагов чумы и причинах, ее обусловливающих. - Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу земли. - М., 1971. - С. 74-81.

9. Родионов С.В., Скороходов Ю. Связь заболеваемости крупного рогатого скота туберкулезом и бруцеллезом с солнечной активностью. - Ветеринария. - 1993. -№5.-С. 29-33.

10. Федоров В.И. Рост, развитие и продуктивность животных. - М., Колос, 1973.

11. Хайнацкая Г. Т. Особенности роста и морфологические физиологические показатели крови у цыплят. - Дис. ... докт. с-х. наук. - Оренбург, 1964.

12. Чибисов С.М., Халберг Ф., Корнелиссен Ж., Бреус Т.К. Амплитудные изменения биоритмов как признак десинхроноза при магнитной буре. - Проблемы ритмов в естествознании. Материалы второго Международного симпозиума, 1-3 марта 2004 г. - М., Изд-во РУДН, 2004. - С. 493.

13. Чижевский A.JI. Земное эхо солнечных бурь. - М., Мысль, 1976.

SPACE ACTIVITY AND DAIRY PRODUCTIVITY Of COWS V.A. Afanasiev, A.A. Nikishov

Department of zootechny Russian People’s Friendship University st. Miklucho-Maklay, 8/2, 117198 Moscow, Russia

The complex study of influence of various levels of space, solar and geomagnetic activity on lactic efficiency of the cows is carried out. Is shown, that at different space activity lactic efficiency of animal naturally changes.