生物磁学ppt课件_1

生物磁学 生物界的磁学现象 生物具有磁性是地球为生物留下的鲜明的环境 烙印，但生物对磁性的拥有并不是完全被动的，它 们通常是将磁性为我所用，有些生物则是将磁性当 作自身的生存法宝。 植物：健康成长。植物的细胞具有极性，植物的生 命磁场对自身的生长发育有着很重要的作用，研究 人员将小麦、玉米的种子分别放置在水分和养料都 一模一样的容器内，几天过后，凡是胚根朝向磁南 极的种子，都比胚根朝向磁北极的种子早发芽，并且 根和茎部比较健壮。 此外，研究人员还发现 植物的磁性趋向对树 木的生长速度也会产生明显的影响，根据这 个发现，科学家发明了定向植树机，以此来 安排种子的种植方向，提高树木的成活率和生 长速度。 细菌：避氧。20世纪70年代，一位美国科研 人员在研究细菌的活动规律时，偶然观测到 一种水生细菌总是朝着磁北极游动，人们把 这种水生细菌叫做磁性细菌或向磁性细菌。 原来，在这种长条形细菌体中，延长轴排列 着大约20棵细小的黑粒，这些细黑粒是直径 约50纳米的强磁性四氧化三铁。磁性细菌沿 地磁场磁力线方向分别向南北移动，是由他 们的厌氧特性导致的。 动物：导航定位。我们都知道信鸽有种 惊人的远距离辨认方向的本领，那么信 鸽究竟是靠什么来辨别方向的呢？近年 来科学家在解剖信鸽时 ，在信鸽头 部找 到了许多具有强磁性的四氧化三铁颗 粒 ，这些磁性物质排列成一定形状，一定 长度，组成对地磁十分敏感的“磁罗盘 ” 细心的人还可以观察蜜蜂，苍蝇 等昆虫 ，他们在起飞或降落的时候往往也朝向 磁南极或磁北极，这也是这些昆虫飞行 定位的依据。 生物磁场一般都是很微弱的，其中最强 的肺磁场其强度也只有 10-89特斯拉 数量级；心磁场弱一些，其强度约为 10 -1112特斯拉数量级；自发脑 磁场更弱 ，约为 10-1213特斯拉数量级；最弱的 是诱发脑 磁场和视网膜磁场，其为10- 1314特斯拉数量级。 生物磁场的来源 生物磁场的来源主要有： （1）由大然生物电流产生的磁场。人体中小到细胞、大到 器官和系统，总是伴随着生物电流。运动的电荷便产生了磁场。 从这个意义上来说，凡是有生物电活动的地方，就必定会同时产 生生物磁场，如心磁场、脑磁场、肌磁场等均属于这一类。 （2）由生物材料产生的感应场。组成生物体组织的材料具 有一定磁性，它们在地磁场及其它外磁场的作用下便产生了感应 场。肝、脾等所呈现出来的磁场就属于这一类。 （3）由侵入人体的强磁性物质产生的剩余磁场。在含有铁 磁性物质粉尘下作业的工人，呼吸道和肺部、食道和肠胃系统往 往被污染。这些侵入体内的粉尘在外界磁场作用下被磁化，从而 产生剩余磁场。肺磁场、腹部磁场均属于这一类。 磁场生物效应 外加磁场对于生物的影响称为磁场生物效应 这是生物磁学中的重要研究内容之一由于外 加磁场的类型和生物层次的不同，磁场生物效 应也有不同的表现根据磁场的类型和强度， 磁场生物效应可以分为强磁场效应、地磁场效 应、微弱磁场效应和交变磁场效应又根据磁 场所作用的生物层次,磁场生物效应可以分为生 物分子效应、细胞效应、组织器官效应和整体 效应这些效应对于不同生物又是多种多样的 下面介绍关于不同磁场的生物效应 强磁场生物效应 强磁场生物效应一般指强度高于100奥的磁场为强磁 场实验发现，强度高于14000奥的均匀恒定磁场， 会抑制某些细菌的生长甚至杀死细菌。把移植有 肿瘤的小白鼠饲养在强度约2400一4500奥、梯度约 1000奥厘米的不均匀恒定磁场中，经过27天后， 肿瘤完全消失，但不加磁场的对照搬到22天后便因 肿瘤长大而死亡 地磁场生物效应 地球表面的地磁场强度为0.30.5奥，它是地球上生物 和人类生活环境的一种始终起作用的物理因素.生物和 人类在长期的演化过程中，已经适应了这一物理环境 如果环境磁场剧烈变化，如地球上发生磁暴、地质 时代的地磁场反向或进入宇宙空间的磁场，都可能影 响生物和人的活动还有一些生物利用了地磁场这一 环境因素作为生物导航和定向的依据经过长期试验 表明；鱼类的回游以及鸽子的导航都与与地磁场有密 切的联系最近已经在向磁性细菌和鸽子头部发现强 磁性的Fe3O4微粒可能与它们的向磁性或导航有关 微弱磁场的生物效应 在生物磁学中，一般将一般将远低于地磁场强 度的磁场(如10-3奥)称为微弱磁场例如行 星际空间磁场约510-5奥，月球表面磁场小于 10-5奥，地磁场在反向的过渡时期中估计可能 降低到远低于正常值将眼虫藻、绿藻和纤毛 虫在低于10-3奥的恒定微弱磁场中培养3个星期 ，发现其生长繁殖加快，但在102奥的强磁场 中培养，生长繁殖却受到抑制把小白鼠饲养 在10-3的微弱磁场中，一年以后，其寿命比对 照组缩短6个月，并且不能再生育. 交变感场的生物效应 强度随时间变化的交变磁场与强度不随时间改 变的恒定磁场对生物的效应是不完全相同的 后者(恒定磁场)为狭义的生物效应，前者(交变 磁场)还具有电磁感应作用人眼部受到变化的 磁场作用时，在无光的情况下也会产生光的感 觉，称为磁闪光现象实验研究表明，磁闪光 的强度和特性与交变磁场的频率有关当频率 为20至30赫兹时，磁闪光效应最为显著实验 还发现，强度为15001700奥、频率为12赫兹 的交变磁场，可以抑制刚移植到小鼠身上的肿 溜的长大 生物磁学的应用 在环境保护中的应用 利用高梯度磁分离法，可以大量除去煤 中污染性强的硫化物。在水中施加强磁 性细粉（如Fe3O4粉,称为磁性种子）， 再通过磁分离器或高梯度磁分离器，可 以高效率的消除水中的细菌、病毒，有 害残留物（如Hg等）和洗涤剂等，防止 环境的污染。 在生物工程中的应用 长期的观测和试验表明，鸽子的认家（导航）与地磁 场有关，一些细菌在水中沿地磁场方向游动，表现出 “向磁性”，这些现象为磁导航的仿生学研究提供了有 意义的线索。对果蝇的试验表明，磁场能引起果蝇遗 传上的变异，这有可能在遗传工程上获得应用。在生 物工程上，可以利用磁作用和电磁作用原理，制成人 工心输血的电磁泵，分离细胞、细菌、病毒和叶绿素 中生物颗粒的磁电仪，无转动部件的电磁离心机等 在人类的宇航活动和空间生物学研究中，还可能利用 一些磁技术和磁效应例如，可以利用强磁场防御高 能宇宙线的照射研究人和生物在强磁场(如电磁推进 装置防高能宇宙线设备)或极弱磁场(如星际它间、月 球和某些行星磁场)中生活的影响也是需要和有意义的 在医药上的应用 在病人的患处或其他部位(如经穴)施加适当强度的恒 定磁场或交变磁场，可以治疗一些疾病，称为磁场 疗法或简称磁疗还可以利用磁场(或加脉冲电场配 合）做外科手术时的麻醉，称为磁场(或磁电)麻醉， 简称磁麻已经把磁麻应用到拔牙、切除扁桃体和 粉瘤等手术，收到较好的效果还有用强磁材料作 成磁手镯、磁项链，磁椅和磁床等，以治疗高血压 和消除疲劳这些磁疗方法具有适应症较广，治疗 安全，无创伤和痛苦，副作用极少，操作