古代地磁对生物的影响与现代研究

摘 要 古代地磁场是地球上最原始的一种物理环境，作为生物较为重要的外界因素，在历史的长河中，地球的磁场经历了几次大的转变。自古地磁学创立以来，中外的物理学家即为之奋斗，中国科学院华光研究所（简称中科华光）就致力于国内的低弱磁场研究。本文阐述了近代对古地磁学的研究及低弱磁场对地球上生物的影响。

关键词 地球磁场；古代地磁场；低弱磁场；中科华光；低弱磁场对生物影响

中图分类号 P3 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0013-02

1 古代地磁场

岩石的磁性来源于岩石中的铁磁性矿物，因此岩石在形成之初就具有一定的磁性。对岩石磁性的研究始于19世纪中叶，美国与法国的地质物理学家分别对岩石中存在的磁场方向进行了研究，发现这些近代熔岩是沿着地球磁场方向磁化的。1899年俄国科学家把这种研究扩展到测定陶器与砖的磁性，也得到了相关的结果。1925年德国与英国最先从熔岩中发现了磁化方向与现代地磁环境不同的磁场，为地球磁场倒转学说提供了最早的事实依据。到了20世纪50年代，这种测量岩石及文物的磁性研究不仅在地质、地层学中得到了应用，还在人类文明历史的演化及其规律中也得到了广泛的运用，并发展成为地球物理学的一个新的重要分支——古地磁学。

古地磁学的出现，使得物力和考古学者们不仅可以从另一个方面研究地磁场的变化及地磁场对生物的影响，还可以进行岩石对比，研究不同领域的构造运动。

2 古地磁学的基本原理与获取

2.1 岩石的古磁性

我们已经知道了岩石磁性的由来，在岩石形成后会经历复杂的、频繁的、长期的地质运动，现如今也会经历人为的破坏。在各种外界因素影响下，岩石中的磁性一部分会变得混乱，一部分会消失，只有其中很少的一些会以形成之初的磁性保留下来，而保留下来的这些我们称之为古代地磁形态。

2.2 地磁性的衰减

磁场的强度会随时间的增加而逐渐递减，衰减的速度是磁场稳定的主要指标之一，中国科学院华光研究所（简称中科华光）经过长期的监测、记录、比对、分析研究出地球在诞生至今的1.5亿多年中经历过数次磁极翻转，每次翻转后磁场大规模衰减并且在现今的地球磁场也成逐年衰减的趋势，而磁场的衰减会对生育产生一系列的影响。

2.3 低弱磁场的获取和稳定性试验

岩石中的古代地磁在形成时与古代磁场的磁向一致，磁场强度也与形成时的地磁场强度成正比，岩石中的天然磁性在经历过历史变迁后所保留下的部分古地磁由于衰减时间长，速度慢所以磁性相对稳定，基本不受以后地磁场的变化影响。

低弱磁场的获取是分离岩石中磁性稳定的古代地磁与不稳定的杂乱磁场的方法。常用的方法有加热、合成、化学、黏滞、碎屑化。

加热法是用坩埚加热样品，直至样品的温度接近临界温度后将样品放入屏蔽仓中，在屏蔽仓中的无磁场环境下自然冷却。这样衰减速率较快的磁性物质因外界环境的迅速改变失去磁性，其中相对稳定的古代地磁则因衰减时间长、速度慢、衰减速率小而得以保留。可见经过加热法可将衰减快的磁性物质消磁，使样品保留与分离出比较稳定的古代地磁场磁性。

3 低弱磁场对生物的影响

3.1 低弱磁场对地球环境的影响

众所周知，地球的磁场在形成初期岩浆冷却的时代就已成型，由宇宙自然的力量使地球成为了一个巨大的球状磁体，两磁极之间贯穿地球12 756km的直径，磁力线蔓延整个地球表面，正因为有了地磁场的保护地球才有了孕育生命的资本。古代地磁场是地球上最原始的一种物理环境，在生物还未出现的时候，古地磁场就与地球的形成而同时形成，在亿万年的历史长河中人们早已适应了这一环境，正如空气的气压变化一样，并未真正意识到实际存在的磁场。因地磁的演化是漫长而缓慢的，在现如今因为时间的流逝，现代地磁场早已与古代地磁场不同。达尔文的进化论指出，生物的形成、演化、进化是受到外界条件的限制与影响的。其中磁场是地球上生物最重要的生态条件之一，例如磁场对脱氧核糖核酸的影响，对人体脱氧核糖核酸酶的合成，对细胞、组织、器官以及生长的生物效应影响等。

当其他的行星撞击地球時，由于外力的作用引起地球上磁场的改变以及由此导致的一系列变化，从而使恐龙这种大型远古时期的生命体从地球上灭绝，即使在现代社会里地磁环境也对生物有着重要的影响，如候鸟就是因在进化时保留了体内可以感知地磁场的功能，使得它能借助磁场辨别方向。

3.2 低弱磁场对生命体的影响

无论生物的基本特征还是适应特征，完全是在作为磁体的地球总进化过程中形成，发展和巩固下来的且周围的磁场变化对生物发生强烈的影响，即所谓的磁场的生物学效应，对磁场的生物学效应的研究引起了国内外众多科学工作者的关注，中国科学院华光研究所在国内率先开始对低弱磁场进行研究和实验，填补了国内在低弱磁场研究和实验方面的空白。在中科华光研究所的实验室中人为创造的地磁场强度减小与地磁场消失的试验中直接导致实验白鼠死亡率及病死率的显著增加与群体死亡。

中科华光的相关研究表明，弱磁场的生物效应因磁场施用方式不同而不同，如脉冲磁场能使细胞破碎，恒磁场能促进细胞生长，强磁场能抑制细胞分裂，此外磁生物效应的强弱和细胞种类、大小、运动速度以及细胞所处的不同时期均有关。例如在强大的磁场中，受到巨大的强磁作用，能使细胞膜破裂，破碎，加上细胞内部的震动，使细胞核震碎，细菌致死，达到杀菌的目的。

在一定的低弱磁场中还可增加人体细胞膜的通透性，降低血液粘稠度，保护血管弹性，促进血液循环，避免血栓的形成，因而对高血压等疾病有一定的辅助作用。

磁场对生殖细胞的行为也有一定的影响，长期以来我国认为男女比例失调是由于传统重男轻女观念与生活条件的制约所导致的，而近期通过大量的调查研究表明，低磁强弱对新生儿男女比例更有影响，在高纬度地区强磁场环境下的地区女婴比例较大，而低纬度处在弱磁场地区的男婴出生率占比较大。

前苏联的学家在太阳磁暴活动最强烈的时候统计到由人眼球内压增加造成青光眼的发病率陡然增大，这些都直接、间接地证明了地磁及其变化对生物健康及生命有直接影响。

4 结论

随着科学技术的进步和发展，各国之间对科研与科学技术的通力合作与交流，以及各种国际性研究项目的开展，对古地磁的研究得到了蓬勃的发展，并取得了一些重大的成果。

我国对古地磁的研究也在中国科学院华光研究所的带领下进入了科研与实践阶段，相信在不久的将来对股地球磁场的研究、分析与获取定会取得飞跃的进展，定会为人类带来科技的福音。

参考文献

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