磁所产生的生物效应是它运用于生物领域的理论基础

   外加磁场对生物所产生的影响称之为生物磁效应，这种效应所涉及的范围极广，如它对酶活性的影响，对各种代谢的促进或者抑制，以及生物抗逆性与环境适应性的改变或提高，对微生物的抑制与促进等等，都属于磁生物效应要研究与阐明的问题。为了让磁在农业上的运用有更透彻的认识与更灵活的运用，以下将磁的各种生物效应进行介绍，让大家有个全面的了解。 
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、相交变磁场效应．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：  
1、1.       强磁场生物效应 
在磁场生物效应一般指强度高于100奥斯特的磁场为强磁场．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．把果蝇词养在均匀恒定磁场中，观察果蝇形态上的变化，发现磁场强度为100--1500奥时，形态并无显著的畸变，而当磁场强度增加到3000—4000奥时，畸变就迅速显著地增大。若把不同蛹龄或虫龄的果蝇放在强度约22000奥、梯度约9000奥／毫米的不均匀恒定磁场中，1小时龄的果蝇蛹经过几分钟便死亡，蛹龄较长的果蝇蛹经过10分钟后约有50％不能变为成虫，变为成虫后也不能活到1小时以上．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．磁场可以影响红血球的凝结速率，实验表明强度为50、400和5000奥的均匀恒定磁场分别使红血球凝结速率增加21％、25％和30％。 
1、2.       地磁场生物效应 
地球表面的地磁场强度为0.3~0.5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．已经发现一些水生细菌有沿着地磁场方向朝北游动的习性，称为向磁性．冬小麦在磁场(等效地磁场)中生长时，其根总是平行于地磁场或等效地磁场，也表现向磁性。还发现果蝇的ST基因有序程度的变化与地磁倾角的变化随季节呈现明显的相关性。经过长期试验表明；鸽子的导航与地磁场有密切的联系．最近已经在向磁性细菌(图1)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．

  
1、3.       微弱磁场的生物效应 
在生物磁学中，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5×10-5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．进行微弱磁场的生物效应实验需要高灵敏度的磁强计和抵消地磁场的装置(图2)．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.

  
1、4.       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1500—1700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． 
2.  关于磁场对不同生物层次的效应: 
生物磁场一般有两个来源：一种是由于生物体中的电子传递和离子转移等过程的生物电流产生的；另一种是由于生物体内的强磁性物质(如Fe3O4)磁化后产生的．生物磁场的强度是很微弱的，例如人的心脏活动产生的心磁场约10-7一10-8奥. 
2.1.       磁场对生物分子的效应 
实验观测到，生物胰蛋白酶在1500奥均匀恒定磁场中活性增大，因而在受紫外光辐射时，其光密度变小。在创伤愈合实验中，施加强度3000~4000奥、梯度200奥／厘米的不均匀恒定磁场，使纤维细胞增殖和纤维化减小，因而推断是不均匀磁场干扰了生物大分子的产生。把S—37肿瘤细胞放在3700奥均匀磁场中处理1—3小时，会使这肿瘤细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)合成减少，表明磁场对这种合成有抑制的作用． 
2.2.       磁场对细胞的效应 
在对兔和小鼠的无血浆细胞作体外培养时，若施加强度14600奥，梯度5000奥／厘米的不均匀恒定磁，会显著增加这些细胞的生长速度．但把细胞放在组织培养液中培养时，若施加4000奥的均匀恒定磁场，则会抑制它的生长，把体外培养的S-37肿瘤细胞放在4400~8000奥的均匀恒定磁场中在37摄氏度处理18小时，观察到这些细胞发生退化变性现象，但如果放在1000一2000奥的均匀恒定磁场中作同样的处理，则未观察到任何可察觉的变化．这一实验表明这种退化变性现象需要磁场强度超过一定阈值时才会产生．还发现磁场强度对于S-37肿瘤细胞的呼吸有较大的影响，当磁场从80奥增加到7300奥时，细胞的呼吸由显著的兴奋状态转变到显著的抑制状态． 
2.3.       磁场对组织和器官的效应 
把水芹放在强度约4000奥、梯度约5000奥／厘米的不均匀恒定磁场中，并消除重力的影响，可观察到水芹根经过几十分钟便向着磁场强度减弱的方向生，表现出“背磁性”(图3)．把小鼠饲养在4200奥的均匀恒定磁场中，4天以后发现小鼠的肾上腺皮层的网状带组织受到破坏和变窄，骨髓中的巨核细胞基数减少，脾脏中的巨核细胞数却增加．比较磁场、光和声音对哺乳动物脑器官的影响，实验表明，磁场的影响虽较弱，但却表现出潜伏期长的抑制效应和滞后效应．

  
2.4.       磁场对生物整体的效应 
许多实验结果表明，不论在均匀的还是不均匀的强磁场中，若干细菌的生长都会受到抑制．大麦的根和苗在1200奥的恒定磁场中．其生长速度都比不加磁场的对照组高，为了观察磁场对生物遗传的影响，把果蛹蛹放在强度约22000奥、梯度约9000奥／厘米的不均匀巨定磁场中处理30分钟，观测到后代的发育时间有显著增加(图4)，直到第30代(图中只画出第12代)也末恢复正常．

 
  
关于磁场生物效率的机理，目前尚不十分清楚，仍在继续研究中．一般说来，磁场会使生物材料受到磁力(在不均匀磁场中)或磁转矩(在均匀磁场中)的作用，会使带电物质受到洛沦兹力的作用，而这些力和力矩又会影响到生物体中电子(离子)的传递、自由基的运动、合顺磁离子的蛋白质和菌的活性、生物膜的渗透以及生物半导体(如叶绿体与一些激素)和生物中水的性质．但其具体的过程和机制，既包括物理的作用，又涉及生物的结构和功能，是一个十分复杂而没有完全解决的问题． 
构成生物体的生物材料都具有一定的磁性．例如，大多数生物材料具有抗磁性，少数含过渡族金属离子(如此，Fe,Co,Ni,Mn离子)的生物材料在一定条件下只有顺磁性，最近在一些生物(如某些细菌、蜜蜂和鸽子)体中还发现了微量的亚铁磁性的Fe3O4颗粒．抗磁性和顺磁性属于强磁性．亚铁磁性属于强磁性．两者强弱相差可达几百万倍以上． 
随着生物电生理研究的不断深入，对磁生理的深度认识也会发生更深刻的突破与改变，因为磁生理很大层面上与电生理有着极大的类似性与殊途同归性，也是交叉学科发展到一定程度所体现出的统一性。