Обзор литературы история и современные представления о влиянии магнитных по лей на живые системы




Дата канвертавання18.04.2016
Памер214.93 Kb.




ВВЕДЕНИЕ...3

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...10

1.1. История и современные представления о влиянии магнитных по-

лей на живые системы...10

1.1.1. Влияние геомагнитных полей на функционирование биологических систем в природных популяциях...10

1.1.2. Влияние искусственных магнитных полей на живые системы ...15

1.1.3. Физиологические, биохимические и ферментативные эффекты в магнитных полях...25

1.1.4. Эффекты магнитных полей на ДНК...29

1.1.5. Цитологические и генетические эффекты в МП...32

1.2. Представления о механизмах действия магнитных полей на живые

системы...42

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ...50

2.1. Традесканция как тест-система для выявления мутагенной активности

переменных магнитных полей...50

2.2. Скерда (Crepis capillaris (L.) как тест-система для выявления мутаген-

ной активности переменных магнитных полей...57

2.3. Оборудование для проведения опыта...58

2.4. Методика эксперимента...60

Глава 3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...65

3.1. Влияние переменных магнитных полей на традесканцию...65

3.2. Влияние переменных магнитных полей на Crepis

capillaris L...88

3.3. Корреляционная зависимость между числом гепов и мутационными событиями в условиях опыта...110

3.4. Длина хромосом у Crepis capillaris L. в условиях эксперимента...113

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...115

ВЫВОДЫ...120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...122

Введение

ВВЕДЕНИЕ

Такие физические факторы как магнитное поле, лазерные лучи, ультразвуковые колебания и др., привлекают все большее внимание ученых в связи с перспективой их использования, как для стимулирования жизненных процессов живых организмов, так и для исследований в области экологии и генетики.

Достижения современной цивилизации и быстрые темпы научно-технического развития приводят к неконтролируемым изменениям в биосфере, которые оказывают влияние на функционирование живых систем, в том числе на наследственность и изменчивость.

Одним из важнейших факторов окружающей среды является магнетизм. Магнетизм, как исключительно интересное явление природы, известен с V века до н.э. А.С. Пресман (1968) пишет, что чудесная сила магнита издавна влекла к себе изобретателей и ученых. Первые научные обоснования некоторых свойств магнита принадлежат Псев Перегрину, который в 1269 году опубликовал манускрипт о наличии у магнита полюсов, один из которых указывает на север, а другой - на юг. Им было установлено также, что одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Ведущая роль в изучении магнетизма в XVII веке принадлежала английскому натур-философу Уильяму Гильберту, который в 1600 году опубликовал работу «О магните, магнитных телах и о великом магните Земли». В ней он впервые высказал предположение, что наша планета представляет собой огромный шарообразный магнит, ничем не отличающийся по своим проявлениям на поверхности от любого другого сферического магнита. Он не только предельно объективно классифицировал множество известных явлений, о многих из которых, возможно, узнал по работам Перегрина, но и высказал мысль, что «магнетическое действие выливается с каждой стороны» магнитного тела.

Почти одновременно с работой У. Гильберта появился труд о магнетизме итальянского ученого Баттисто Порта. Оба этих ученых считали, что магнитные силы относятся к классу духовных сил.

4 Материалистическая концепция магнетизма отражена в работе великого

французского философа Рене Департе, который дал первую подробную теорию магнетизма.

Одной из практических сторон применения магнитов, использование магнитов для лечебных целей восходит еще к Гиппократу, во времена которого с их помощью снимали боль, пытались лечить водянку. В конце XVIII века появились даже попытки научного обоснования лечебного действия магнитного поля.

Крупный вклад в науку о магнетизме сделали русские ученые. М.В. Ломоносов говорил: «Из наблюдений устанавливать теорию, через теорию исправлять наблюдения есть лучший из всех способ к изысканию правды. Посему и паче всего в магнитной теории, тончайшей всех материй, что ни есть в физике, поступать должно».

Великий русский ученый уже в то время пришел к правильному выводу о необходимости пересмотра старой теории магнетизма, объяснявшей магнитные явления истечением из них каких-то особых частиц. По мнению М.В. Ломоносова, в этих исследованиях первого места заслуживает магнитная теория и особенно вопросы земного магнетизма, магнитное наклонение и склонение.

Немалая заслуга в разработке теории магнетизма принадлежит и таким выдающимся ученым, как Ф. Эпинусу - немецкому физику, работавшему в России, а также Кулону, развившему двухфлюидную теорию магнетизма.

Ученым потребовалось еще более двухсот лет, чтобы сделать гигантский шаг от наивных представлений о существовании в телах особых магнитных жидкостей, от магнитной «души» до стойкой квантовой теории магнетизма, которая объясняет, что магнетизм - это движение элементарных частиц: движение электрона по орбите, внутриядерное движение протонов и нейтронов. Механизмы действия высокочастотных полей на организм изучались П.П. Лазаревым еще в 1916 году. Каждое изменение электромагнитной силы переменного тока, по мнению П.П. Лазарева, оказывает влияние на диполи, которые, подвергаясь диэлектрической поляризации, приходят во вращательное движение. Ав-

5

тор считал, что возникающее эндогенное тепло под влиянием электромагнитных полей понижает возбудимость тканей, а специфическое действие электромагнитных волн приводит к возбуждению тканей.



В процессе длительной эволюции биосферы живые системы выработали как механизмы взаимодействия внутренних и внешних факторов среды, так и ответных реакций на их изменение, в том числе и на антропогенные воздействия. Характерной особенностью этих механизмов является способность организмов избирательно реагировать на раздражители (Коган и др., 1977). Вопросы, связанные с их чувствительностью к электромагнитным полям в настоящее время широко рассматриваются в различных аспектах биологической науки, формируя самостоятельное направление - электромагнитобиологию. Интерес вызывает не только влияние электромагнитных полей, связанных с мощностью и частотой воздействия поглощенной энергии, но и сигнальные характеристики этих полей, которые формируют три подхода к выявлению механизмов: кибернетический, синергетический и квантовый. Данные, полученные экспериментальным путем многочисленными исследователями, свидетельствуют о специфическом влиянии электромагнитных полей на биологические системы. Установлены возможности при помощи электромагнитных излучений, регулировать физиолого-биохимические функции организма и повышать его резистентность. Показана избирательная чувствительность живых систем к определенным частотным диапазонам электромагнитных полей.

Изучение взаимодействия электромагнитных полей с биологическими системами дало ценные результаты в различных областях (медицине, технике обнаружения последствий ядерных взрывов, сельском хозяйстве и т.д.). Однако, известно и отрицательное влияние на организм человека электромагнитных полей определенных частот и напряженностей (профессиональные заболевания работников электротранспорта, радио- и телестанций, радарных установок и т.д.). В связи с этим, возникает необходимость разработки методов исследования взаимодействия электромагнитных полей с биологическими объектами, в том числе и их мутагенной активности.

6

Не прекращающееся насыщение биосферы физическими и химическими факторами антропогенной природы вызывает большую обеспокоенность у генетиков и экологов, полагающих, что загрязнение природной среды увеличивает мутационный груз в популяциях организмов. Следует особо подчеркнуть, что еще несколько лет назад электромагнитное воздействие на организм не рассматривали с точки зрения их мутагенной активности. Вместе с тем, С.Г. Инге-Вечтомов в учебнике по генетике с основами селекции, изданном в 1989 году (Москва, Изд-во «Высшая школа») на стр. 528 указывает: «Развитие технологии, приводящее к новым физическим воздействиям на окружающую среду: действие ультразвука, токов высокой частоты, переменного магнитного поля и т.д., требует постоянного генетико-токсикологического контроля для своевременного выявления и предотвращения генетических последствий действия этих факторов». Таким образом, любые биологические объекты, в том числе и человек, постоянно испытывают непрерывное действие суммарного электромагнитного фона от различных источников, что вызывает необходимость комплексного исследования их влияния.



Целью наших исследований явилось изучение генетической активности переменных электромагнитных полей различных частот на двух широко известных растительных тест-системах: традесканция (Tradescantia, клон 02) и скерда (Crepis capillaris L.).

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Изучить и дать количественную оценку влиянию ПеМП различных частот на характер изменения волосков тычиночных нитей в цветках традесканции (клон 02), по которым можно судить о генетических последствиях их воздействия.

2. Выявить мутагенную активность исследуемого физического фактора на митотических препаратах корешков Crepis capillaris L. и провести учет хромосомных аберраций.

3. Определить влияние ПеМП различных частот на длину хромосом у Crepis capillaris L.

7

4. Провести анализ характера генетических изменений у Традесканции и



у Crepis capillaris L. внутри катушки индуктивности и на фиксированном расстоянии от нее.

5. Установить на основе полученных данных возможность использования изученных растений в качестве тест-систем для регистрации мутагенного эффекта переменных электромагнитных полей.

Актуальность. Окружающая среда в настоящее время насыщена и продолжает насыщаться огромным количеством радиотехнических приборов, работа которых сопровождается генерацией магнитных полей в окружающую среду и влияние которых на живые объекты, несомненно, хотя недостаточно изучено. Тем более ограничены данные по генетическому потенциалу этого важнейшего фактора в окружающей среде. Из данных центра электромагнитной безопасности России и анализа зарубежных научно-технических публикаций (Григорьев и др., 2003), становится ясным, что человечество столкнулось с новой серьезнейшей проблемой, суть которой состоит в том, что сети электроснабжения 0,4 кВ в зданиях, оснащенных компьютерной техникой (персональные компьютеры, файл-серверы, компьютерная периферия, мониторы, лазерные принтеры, блоки бесперебойного питания, другое обязательное офисное оборудование - копировальные аппараты, факсы, газоразрядные лампы, другие нелинейные электропотребители, а также бытовые приборы «заражены» высшими по отношению к промышленной частоте (50 Гц) гармониками. В связи с вышеизложенным, изучение влияния переменных магнитных полей на живые системы актуально и имеет теоретическое и практическое значение.

Научная новизна. Впервые на двух растительных тест-системах получены результаты по исследованию влияния переменных электромагнитных полей различных частот и установлено в этих условиях достоверное изменение числа хромосомных аберраций в корешках скерды и мутационных событий в волосках тычиночных нитей у традесканции (клон 02) по сравнению с контролем. Выявлена возможность использования широко известных тест-систем для учета генетических изменений под действием такого важного экологического факто-

8 ра, как переменные электромагнитные поля, по действию которых на живые

объекты имеются весьма противоречивые мнения. Показано, что переменные электромагнитные поля приводят к изменению длины хромосом и возникновению значительного числа гепов у Crepis capillaris L., что может явиться одним из возможных объяснений механизма их действия на живые системы.

Практическое значение работы. Изучена мутагенная активность переменных магнитных полей на растительных объектах. Установлено, что широко используемые для цитогенетических экспериментов, тест-системы - традесканция (клон 02) и скерда могут быть применены для выявления мутагенного потенциала переменных магнитных полей и изучения механизма их действия.

Обнаружена специфичность действия переменных магнитных полей на эти тест-системы, заключающаяся в появлении большого числа таких изменений как гепы и нарушение пигментации в волосках тычиночных нитей традесканции и их ветвление. Эти данные свидетельствуют о том, что спектр действия переменных магнитных полей весьма разнообразен, что необходимо учитывать при их широком использовании.

Апробация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ и тезисов докладов. Основные положения диссертации апробировались на 27 Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 1999); на международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2000); на Региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Северного Кавказа «Кавказ-2000» (Нальчик, 2000);. в Вестнике Кабардино-Балкарского государственного университета (серия биологические науки. Вып. 4. Нальчик, 2000); на XXXIX международной научной студенческой конференции: «Студент и научно-технический прогресс», посвященной 70-летию академика В.А. Коптюга. (Новосибирск, 2001); на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2003» (Нальчик, 2003).

9

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материала и методики, результатов исследований, выводов и списка литературы. Текст диссертации изложен на 144 страницах, включающих 19 таблиц и 20 рисунков. Список литературы состоит из 230 источников, в том числе 93 отечественных и 137 иностранных авторов.



10

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 История и современные представления о влиянии магнитных

полей на живые системы

1.1.1. Влияние геомагнитных полей на функционирование биологических систем в природных популяциях

Вопрос о влиянии естественного магнитного поля (МП) на растения исторически сравнительно не нов. По материалам Ю.И. Новицкого и др. (1970), изучением данной проблемы занимались еще в XIX веке Беккерель в 1837 г, Дютроши в 1846 г. Райнке в 1882 г. исследовал влияние магнитного поля на

г

движение протоплазмы в клетках хары и традесканции. A. д Арсонваль (1886), наблюдал ускорение роста кресс-салата под влиянием постоянного магнитного поля (ПМП), затем Дж. Толомей (Tolomei,1893) сообщил, что геотропизм корней фасоли нарушается ПМП. В то же время, Л. Эррера (Errera, 1890) не наблюдал влияние ПМП на митоз в волосках тычиночных нитей традесканции.



В 1966 г. на VIII Международном океанологическом конгрессе было высказано мнение о биологической роли геомагнитного поля (ГМП), заключающейся в том, что оно препятствует проникновению радиоактивных, заряженных частиц в биосферу, снижая радиационный фон и частоту мутаций (Берман, 1966). Таким образом, ГМП отводится чисто пассивная роль. Между тем, накопленные биологами многочисленные факты, касающиеся чувствительности растений и животных к ПМП, позволяют утверждать, что оно может являться непосредственным биологически активно действующим и значимым фактором.

В принципе вопрос о значимости флюктуаций ГМП был поставлен и проанализирован Дж. Райнке (Reinke, 1876) еще в 1876 г. на примере роста камыша болотного (суточные вариации интенсивности роста увязывались с ГМП).

Рядом исследователей были проведены эксперименты по выявлению действия природных магнитных полей на живые объекты.

11

П.В. Савостиным (1937) высказано предположение, что периодичная чувствительность роста растений к ГМП обуславливается периодичностью митозов. Им же было показано, что нутационные движения усиков гороха расстраиваются при наложении ПМП. Также заслуживает внимания его точка зрения, о том, что ГМП является координатой (наряду с вращением Земли и гравитацией), на которую «опирается наследственность при своей реализации в онтогенезе». Это предполагает в свою очередь существование механизма высокой чувствительности к ПМП. В своей работе автор ссылался на неодинаковую чувствительность различных органов растения к действию магнитного поля.



В опытах А.П. Дуброва и Е.В. Булыгиной (1967) смещалась ритмика корневых выделений и при изменении горизонтальной составляющей ГМП. Вообще, в действии слабых МП, связь между этим действием и периодическими явлениями вне растительного объекта - движением солнца, луны, - улавливается яснее, чем при действии сильных МП (Palmer, 1963; Браун, 1964).

Вместе с тем, каков же должен быть механизм, обеспечивающий чувствительность к МП, которое в сотни и даже тысячи раз слабее ГМП? Известно, что в истории Земли были не только периоды, когда ГМП имело иное направление, но и когда оно было в десятки раз слабее современного. С этой точки зрения, не является ли временное усиление и угнетение роста у растений при снижении поля реакцией временной потери чувствительности к полю, позже восстанавливаемой, а отсутствие реакции у ряда растений на снижение напряженности МП - просто тем, что для них «магнитная» координата все еще существует? Действительно, в работе A.M. Dycus и A.J. Shultz (1964) утверждается, что снижение напряженности ГМП в сотни и тысячи раз, имеет определенные физиологические последствия для ряда растительных объектов. При этом некоторые растения отвечают ускорением (огурцы и редис), другие - торможением роста (кукуруза, ячмень) с последующим возвратом к норме, третьи не реагируют совсем или наблюдается появление опухолевидных образований при большей степени

12

компенсации поля (с точностью до 10-5 э). Явление в большинстве случаев носило временный характер, и его регистрировали только на протяжении месяца.



В 1967 г. были поставлены опыты (Чуваев, 1969), в которых напряженность ГМП в опыте снижалась почти в 50 000 раз. Получены интересные результаты, свидетельствующие о некоторых расстройствах в росте корней. Корни утолщаются, укорачиваются, изгибаются, на них образуются наросты.

Л. Одесу (Audus, 1960) удалось показать, что изгибание корня кресс-салата в МП 4 500 э, можно зафиксировать на кинопленке уже через несколько минут, причем корень уходит из области наибольшего градиента в область наименьшего, проявляя отрицательный магнитотропизм. Л. Одес факт изгибания кончика корня по градиенту положил в основу своего понимания магнито-тропизма.

Совершено иной смысл в понятие магнитотропизма вложили А.В. Крылов, Г.А. Тараканова (1960) и А.В. Крылов (1961). Они считали магнитотро-пизмом полученный ими эффект изгибания первичного корешка при прорастании в направлении к одному из полюсов, т.е. по или против вектора напряженности магнитного поля. В опытах А.В. Крылова и Г.А. Таракановой было обнаружено, что при добавлении стимулятора роста (гибберелина) картина менялась: активнее прорастали семена, ориентированные корешком зародыша к северному полюсу магнита. Оказалось, что полярность играет роль и в иммунитете растений. Проростки семян, ориентируемых корешком зародыша к северному магнитному полюсу, густо зарастали плесневыми грибками, тогда как при противоположной ориентации проростки были чистыми.

Наконец, третье понятие магнитотропизма дает U.J. Pittman (1962-1964), который понимает под ним явление ориентации корневых систем под влиянием ГМП в природе. В этом случае корневые системы ориентируются либо вдоль магнитного меридиана, либо поперек него, в широтном направлении. Там, где направления магнитного и географического меридианов близки, это направле-

13 ние вытянутости корневых систем совпадает с направлением С-Ю и З-В. У.Дж.

Питтману (Pittman, 1967) удалось показать, что изменение направления МП меняет направление ориентации корневой системы. Оказалось, что в направлении преимущественного расположения корней поглотительная активность корневой системы, выражена сильнее (например, по отношению к фосфору). Практический вывод автора состоит в том, чтобы вносить удобрения поперек преимущественного распределения корневой системы. К тому же выводу, но более чем на 10 лет раньше пришел и Шрайбер (по Lissman, 1958) относительно сахарной свеклы.

Ю.И. Новицкий (1971) с коллегами в 1967г. изучали распределение корневых борозд сахарной свеклы и редиса в полевых условиях. Ими установлено, что у них преобладают два основных направления: С-Ю и З-В, составляющие более 90% случаев. Корни этих растений обладают наибольшим весом, хотя неизвестно, каково содержание сахара в этих корнях. Авторы считают, что маг-нитотропическая реакция имеет место в природе и связана с активной поглотительной деятельностью корневой системы. Более того, ориентация относительно силовых линий МП столь важна, что растения переориентируют корневую систему в случае, если по той или иной причине меняется взаимное расположение поля и корневой системы.

Исследуя влияние ориентации личинок дрозофилы по отношению к магнитным полюсам, на сексуализацию В.В. Аброськин (1969) установил, что ориентация личинок дрозофилы головным отделом зародыша на север способствует его сексуализации в мужском направлении, а ориентация на юг-проявлению женской сексуализации. Все это указывает на прямое воздействие ГМП на генетический аппарат насекомых. Подтверждением такого вывода могут служить результаты опыта с дрозофилой, находившейся в гипомагнитных условиях (Tegenkampf, 1969), а также исследования динамики естественного мутационного процесса (Дубров, 1969-1971, 1973). Показано большое значение ГМП для

14 мутационных изменений, протекающих у насекомых в естественных условиях.

С помощью метода прямого сопоставления было обнаружено, что у дрозофилы сезонный ход инверсий хромосом в природных популяциях точно соответствует изменению ГМП за тот же период времени.

При воздействии искусственным магнитным полем, а также при снижении уровня естественного ГМП до «0,05 э у дрозофилы наблюдали отклонение в соотношении полов по сравнению с нормальным ожидаемым соотношением 1:1 (Tegenkampf, 1969). Характерно, что у насекомых, находившихся долгое время после спаривания в гипомагнитных условиях (0,05 э), особенно в F2 и F3 поколениях, обнаружен высокий статистически значимый сдвиг в соотношении полов в сторону преобладания мужских особей.

В районе Курской магнитной аномалии изучали динамику роста и урожайности сельскохозяйственных культур (Травкин, 1969, 1971). По средним данным за 1964-1969 гг., в районах с аномальным полем урожаи озимой пшеницы, ржи, кукурузы, подсолнечника, однолетних трав оказались ниже, чем в районах с нормальным полем. Однако, урожаи картофеля были выше в аномальных районах, чем в нормальных. В аномальных районах рост корней сахарной свеклы отставал от роста корней в нормальных районах, но различий в сахаристости корнеплодов обнаружено не было.

Влияние экранирования геомагнитного поля на некоторые структурно-функциональные показатели у высших растений, а именно всхожесть семян и рост проростков, исследовали Р.Д. Говорун и др. (1990). Изучалось прорастание семян гороха, чечевицы, льна и рост проростков (весенне-летний период 1985-1988 гг.) в условиях геомагнитного поля (ГМП) и при его экранировании в 105-=-106 раз с помощью сконструированной в объединенном Институте ядерных исследований (Дубна) установки «магнитный экран». Показано, что в условиях «магнитного вакуума» (МВ) сохранялась способность к прорастанию семян и росту проростков. Доминирующей реакцией на условия «магнитного вакуума»

15

явилась задержка прорастания семян (~ 67 % опытов) и торможение роста проростков (~ 79 % опытов). Отмечена связь флуктуаций ГМП с ростом проростков. Экспериментально показано, что более быстрый рост проростков в условиях ГМП связан с превышением минимального уровня поглощенной электромагнитной энергии Wэм.



Таким образом, в первой половине XX века и позже были получены многочисленные данные по выявлению роли геомагнитных полей в функционировании живых систем и начаты широкие исследования по использованию искусственных магнитных полей для воздействия на микроорганизмы, растения и животных.

1.1.2. Влияние искусственных магнитных полей на живые системы

И.В. Мичурин писал в 1929 г. о том, что он ставил пыльцу плодовых деревьев на короткое время в межполюсное пространство сильных магнитов. Хотя опыты и не были закончены, И.В. Мичурин считал необходимым упомянуть о них, чтобы указать своим последователям на возможность применения магнитных полей в деле гибридизации.

В.И. Кармилов (1948) подвергал воздействию магнитного поля предназначенные к посадке луковицы, семена огурцов, помидоров и картофель. В результате он наблюдал лучшее ветвление стеблей опытных растений и увеличение урожайности помидоров и картофеля. В последнем случае часто появлялись причудливо уродливые клубни.

Распространенное в литературе мнение о том, что ПМП более низкой напряженности слабее действует на физиологические процессы, часто не подтверждается. Так, П.В. Савостин (1930), первым заметил, что ПМП 1600 э оказывает на рост проростков пшеницы действие менее заметное, чем поле в 60 э (речь шла о темновых колеоптилях чистолинейных ростков пшеницы). Заслу-

16

живает внимания тот факт, что и кратковременное (до 30 мин.) действие магнитного поля 20 э, совпадающего по направлению с магнитным полем Земли, стимулирует рост корня, действуя как раздражитель. Однако то же поле, но направленное против земного, не оказывало влияние на рост корня, что позволило автору рассматривать ПМП не просто как механически действующий фактор, а как физиологический раздражитель, действие которого должно, в общем, определяться по известной кривой раздражимости, конкретная форма которой, быть может, различна, но общие положения о нижнем пороге, зоне стимуляции, зоне (или фазе) торможения должны соблюдаться. Примером такой кривой может явиться опубликованная А.И. Мочалкиным с соавторами в 1962 г. кривая зависимости темпов прорастания ржи «Гатчинская», подвергнутой действию ПМП. Такого же типа кривые получены авторами и для ряда других культур (Мочал-кин, Рик, Батыгин, 1962).



Кроме того, проблема действия МП на интенсивность роста растений тесно связана с вопросом о первичной ориентации растущего объекта, относительно силовых линий ПМП. Как это следует из работ Ю.И. Новицкого и др. (1971), которые сравнивали ростовую реакцию различных прорастающих семян на ориентацию относительно горизонтальной составляющей ГМП. Единственно, что они могли констатировать, было то, что было уже известно из работы А.В. Крылова и Г.А. Таракановой (1960) и общая длина корней темновых проростков у некоторых культур при ориентации зародышем на север достигает за первые 3-4-7 дней большей величины, чем при ориентации в противоположном направлении.

Магнитное поле напряженностью 20-60 э стимулировало прорастание семян многих растений (овес, пшеница, рожь, огурцы, бобы и другие) при определенной ориентации семени в пространстве (Новицкий, Тараканова и Стре-кова, 1960-1966). Стимуляция роста, определяемая по высоте проростков и длине корневой системы, сопровождалась снижением потребления кислорода

17 на 15%, особенно, в первые два-три дня прорастания. Большая длина корневой

системы у проростков, обращенных зародышем к южному магнитному полюсу, обеспечивается увеличением размера клеток в зоне растяжения. Магнитное поле задерживало деление клеток при общей кажущейся стимуляции роста. Следовательно, клетки наиболее чувствительны к магнитному полю в период деления. Это подтверждают и современные исследования С.И. Аксенова, А.А. Булычева, Т.Ю. Груниной, В.Б. Туровецкого, (1996), показывающие, что кратковременное воздействие низкочастотного магнитного поля на этапе высвобождения эстераз в ходе набухания семян пшеницы заметно ускоряет выход ферментов из связанного состояния, а также выход семян из состояния покоя. Позднее эффекты поля заметно падают.

Опыты Ю.И. Новицкого, В.Ю. Стрековой, Г.А. Таракановой, проведенные совместно с А.М. Смирновым в 1965 г. показали, что изолированные корни фасоли, выращенные в течение 7-10 дней в кольцах Гельмгольца (20 э), медленнее растут по сравнению с контролем, находившимся при той же температуре (Смирнов, 1967). В опытах Ю.И. Новицкого и др. (1971), расположенные рядом кольца Гельмгольца - источники однородного магнитного поля - определяли направление горизонтальных составляющих по и против направления ГМП при одинаковой ориентации зерен зародышами по отношению к солнцу. Именно усиление роста характеризует проростки, семена которых были ориентированы первоначально на юг. Эта реакция усиления роста сохраняется и при увеличении напряженности поля до 60 э, но при 4 000 и 12 000 э она уже проявляется как тормозящая рост.

Лабораторные и полевые опыты, проведенные J. Novak, L. Valek (1965) подтвердили биологическое действие МП на растения. С помощью соленоида, изготовленного из пяти колец медной проволоки большого сечения, было получено магнитное поле напряженностью 280 гамм. У растений одуванчика, по-

18

мещенного в такой соленоид, соцветия открывались и закрывались с замедлением, а после длительного воздействия растения увядали и погибали.



В лабораторных условиях было показано, что слабые магнитные поля (0,05-3 э) влияют на ростовые и формообразовательные процессы у растений (Сиротина, Сиротин, Травкин, 1971). При воздействии МП 0,05 э на замоченные семена в течение двух суток, ускоренно развиваются проростки, раньше начинается дифференциация стеблевых метамеров в апикальных меристемах точек роста, стимулируется образование боковых и придаточных корней.

В начале 80-х годов в Курганском сельскохозяйственном институте В.А. Савельевым (1983) проведены исследования по изучению влияния магнитной и лазерной обработки семян пшеницы. Для обработки семян был использован постоянный магнит с индукционным полем 1Тл. Как показали исследования, всхожесть семян пшеницы после обработки магнитным полем составила 93,7 % (контроль 91,7 %). Особенно большой эффект получен от допосевных обработок травмированных семян пшеницы, у которых со стороны хохолка были повреждены слой эндосперма, семенная и плодовая оболочки. Всхожесть этих семян после обработки магнитным полем стала почти такой же, как и у не травмированных. Как в засушливые годы (1981), так и в годы с большим количеством осадков (1982). Допосевная обработка магнитным полем дала достоверную прибавку урожая яровой пшеницы.

Японские ученые Muraji Masafumi et al. (1990) исследуя влияние статического магнитного поля на рост первичных корней кукурузы, достоверно установили, что сильное статическое магнитное поле оказывает слабое тормозящее влияние на рост первичных корней проросших семян кукурузы, незначительно уменьшая их гравтропическую реакцию. Эти же исследователи изучали влияние переменного магнитного поля (ПеМП) на рост первичного корня кукурузы и показали, что ПеМП с частотой 200-320 Гц и магнитной индукцией 0,005 Тл

19

ингибируют рост корня, как в целом, так и в направлении действия сил гравитации.



Электромагнитную стимуляцию почек каштана в культуре ткани изучали ученые из Словакии R. Ruzic et al. (1992). Зародыши, выделенные из семян, культивировали in vitro на среде Хеллера. Культуру подвергали обработке ЭМП 1,2; 3,2 и 5,9 мТл по 1 ч в день, 6 дней в неделю в течение 28 недель. Влияние поля на рост почек зависело от сезона. В начале лета оно усиливало рост на 50-60 % по сравнению с контролем, а в конце лета слабо ингибировало. В начале зимы опять наблюдали стимуляцию роста.

O.A. Kuznetsov, K.H. Hasenstein (1994) с помощью индукции искривления корня при магнетофорезе, исследовали возможность замены гравитационного вектора для корней высоким градиентом магнитного поля. Корни льна расположили вблизи острия ферромагнитного конуса, намагниченного равномерным наружным магнитным полем. При размещении корней вертикально в высоком градиенте магнитного поля скорость роста была той же, что и при отсутствии вращения у горизонтально расположенных корней, но кривизна вне близости с конусом проявлялась только в варианте 1-часового воздействия.

Полученные данные, показывают, что, несмотря на некоторое уменьшение скорости роста, а также искривления корня у вращавшихся сеянцев, по сравнению с не вращавшимися, магнитное поле может заменять гравитационное.

Эффекты электромагнитного поля на ранний рост у трех видов растений были изучены M. S. Davies (1996). Семена Raphanus sativus L. (редис), Sinapsis alba L. (горчица), и Hordeum vulgare L. (ячмень), выращивались в непрерывных ЭМП в условиях ионного циклотронного резонанса, для стимулирования ионов Ca2+. Вес сухого стебля и высота были значительно больше у опытных растений, чем у контрольных в каждом ЭМП эксперименте, хотя другие признаки

20

мало, чем отличались от контроля. Растения горчицы слабо поддавались действию ЭМП.



Стимулирование прорастания, роста и регенерации побегов каллуса Nico-tiana tabacum L. пульсирующими электромагнитными полями (пЭМП) исследовали R. Bovelli, A. Bennici (2000). Авторы ссылаются на результаты Lucchesini et al. (1992) которые обнаружили, что обработка электромагнитным полем (пЭМП) стимулировала растения Prunus cerasifera Ehrh (слива растопыренная), разводившихся in vitro. Что и вызвало постановку специальных опытов по исследованию эффектов пЭМП на прорастание семян, прирост каллуса, и регенерацию побегов Nicotiana tabacum L. Семена Nicotiana tabacum L. обработанные электромагнитным полем в 2 мТл, с частотой 75 Гц и семена контроля, показали приблизительно одинаковые проценты прорастания после 16 дней воздействия (80 и 82, соответственно). Последующая 14 дневная обработка пЭМП вызвала 10%-ное увеличение в прорастании по сравнению с контрольными семенами. Все обработанные пЭМП побеги в опыте и контроле дали каллус. Средние величины влажного и сухого веса (г) каллуса были оценены после 55 дней культивирования. Значимый прирост отметили у обработанного пЭМП по сравнению с необработанным каллусом.

Влияние ЭМП линий электропередач на покрытосеменные растения, изучали В.Г. Рошко, В.В. Роман (1997). В зоне линий электропередач (ЛЭП) 120000 В, определяли фитомассу посевов люцерны, кукурузы, злакового разнотравья с преобладаньем пырея ползучего, а в зоне ЛЭП-750000 В - яровой пшеницы и злакового разнотравья. Выявлена общая закономерность, согласно которой фитомасса возрастает по мере удаления от ЛЭП. Эта закономерность проявляется при любом напряжении >35000 В. Влияние напряжения проявляется обратно пропорционально при однородности растительного покрова и микрорельефа, т.е., проявляется угнетающая роль электромагнитного поля ЛЭП на рост и физиологические процессы у высших растений.



Список литературы


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка