ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ НА РАСТЕНИЯ 7
1.1. Природа электромагнитных полей и их свойства 7
1.2. Общие сведения о процессе фотосинтеза 14
1.3. Факторы, влияющие на фотосинтез 15
1.4. Флюоресценция хлорофилла при фотосинтезе 19
1.5. Флуориметрия как метод оценки физиологического состояния
растений 25
1.6. Обзор аналогов 33
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 40
2.1. Объект исследований 40
2.2. Предмет исследования 41
2.3. Экспериментальные методы 41
2.4. Показатели флуоресценции 41
2.5. Методы статистической обработки 42
3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕКТОРНОГО ПОТЕНЦИАЛА НА ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ 43
3.1. Характеристики источника векторного потенциала 43
3.2. Расчетное значение векторного потенциала 44
3.3. Измерительная установка 45
3.4. Схема эксперимента 47
3.5. Результаты эксперимента 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
Приложение 1 62
Приложение 2
Растения имеют большое значение в биосфере земли, и составляет основу всех трофических цепей. Поэтому изменения, происходящие с растительным миром, могут отражаться и на живой природе и в том числе на человеке, как ее составляющей. При этом состояние растений на прямую зависит от условий и факторов окружающей среды.
В XXI веке всё больше растет количество электронных устройств, различных гаджетов и электрических сетей. Все они излучают электромагнитные поля. При этом действие полей на живые организмы остаётся изученной в не полной мере. Остается не понятным то, как поля действуют на живые организмы, механизмы воздействия.
Кроме того Солнце испускает на Землю колоссальные потоки частиц и энергии. Совершенно очевидно, что Солнце влияет на все живые организмы, в том числе на растения. Однако механизмы влияния электромагнитных излучений от Солнца также изучены недостаточно.
Существуют различные агенты связи меду Солнцем и Землей. Одним из таких агентов является магнитного поля. Одной из характеристик магнитного поля, описывающая его, является векторный потенциал, который, согласно работам Аронова и Бома 1959г. [1] и Феймана [2], может быть не только расчетной характеристикой, но и иметь физический смысл.
Геофизики в своих работах часто используют именно эту характеристику для описания магнитного поля. Влияние данного параметра на живые организмы практически не исследовано, так как имеются сложности в изучении связанные с наличием естественного фона векторного потенциала магнитного поля от Солнечной активности.
Земля представляет собой большой магнит, на полюсах которого увеличивается напряжённость магнитного поля Земли. Увеличение напряженности приводит к тому, что потоки частиц и энергии притягиваются к полюсам. Отсюда можно сделать вывод о том, что вблизи полюсов Солнце будет оказывать большее влияние на живые организмы. Мы проживаем в Мурманской области, на севере, в непосредственной близости от магнитных полюсов Земли, поэтому в наших регионах изучение такого влияния наиболее актуально.
Из выше сказанного можно сделать вывод о том, что влияние электромагнитных полей на растения изучено слабо и является актуальной проблемой в фундаментальной науке. А изучение непосредственно влияния векторного потенциала, как одной из характеристик магнитного поля, является новым направлением и задает новизну данному исследованию.
Цель данной работы заключается в изучении влияния электромагнитных полей и векторного потенциала, как характеристики магнитного поля, созданного тороидальным соленоидом, на показатели флюоресценции, по которым оценивалось состояние Перексии шиповой, как представителя высших растений.
Задачи, решенные в рамках выпускной квалификационной работы:
• Изучение и обобщение литературы и имеющихся исследований по теме влияния электромагнитных полей на растения;
• Планирование и проведение экспериментов по воздействию векторного потенциала на растения;
• Анализ полученных в ходе экспериментов данных и подведение итогов по проделанной работе.
Объектом исследования является растение Переския шиповая (Pereskia aculeata).Также рассмотрено влияние на Фикус Бенджамина (Ficus benjamina)и Сансевиерия трёхполосная (Sansevieria trifasciata).
Предметом работы служит влияние векторного потенциала магнитного поля тороидальной катушки соленоида на растения, регистрируемые за счет измерения показателей фотосинтеза растений.
В работе применены экспериментальные методы работы, в рамках которых на растения оказывал воздействие векторный потенциал, создаваемый тороидальным соленоидом. В растениях фиксировались показатели флюоресценции.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения и трех глав. Введение содержит актуальность работы, ее цель и задачи и краткое описание. В первой главе рассмотрены теоретические аспекты влияния электромагнитных полей на растения и приведен обзор исследований на данную тему. Во второй главе описаны материалы и методы исследования, примененные в данной работе. В третьей главе подробно описана экспериментальная часть, в которой представлена характеристика источника излучения, рассчитана интенсивность излучения, описан измерительный прибор, схема эксперимента и представлены их результаты. Далее представлено заключение с основными выводами и список использованных источников, содержащий 110 источников.
Положения, выносимые на защиту:
1. Влияние, оказываемое на растения катушкой, уменьшается с расстоянием и падением величины векторного потенциала, как для двух видов, находящихся на разном расстоянии от источника, так и для разных листьев одного растения.
2. В период воздействия векторного потенциала отмечен
следующий эффект: все показатели флюоресценции испытывают колебания в течение двух дней с момента начала воздействия. После чего показатели стабилизируются и имеют более высокое значение по сравнению с показателями до облучения. Данный эффект может говорить о том, что интенсивность фотосинтеза возрастает. После окончания воздействия показатели флюоресценции снова выходят из равновесия и колеблются, сохраняя повышенное значение.
3. Отмечено, что минимальная флюоресценция F0 увеличивается во время воздействия на 10%. Для максимальной флюоресценции Fm рост показателя составил 7%.
4. Величина переменной флюоресценции Fv возрастает на 6%. Отсюда можно сделать вывод, что фотосинтетическая активность объекта увеличилась.
5. После выключения показатели меняются в пределах 0,55%, что вкладывается в границы статистической погрешности. Из этого можно сделать вывод, что изменения сохраняются после прекращения воздействия.
Моим научным руководителем от университета стала кандидат биологических наук Смирнова Алена Анатольевна.
Работа проводилась на базе сектора физиологии растений, Лаборатории интродукции и акклиматизации растений, Полярно-альпийского ботанического сада-института (ПАБСИ) им. Н.А. Кольского научного центра Российской академии наук. Научным консультантом выступил доктор биологических наук Кашулин Петр Александрович.
По итогам работы была издана 1 публикация:
Экспериментальное выяснение биологической активности векторного потенциала электромагнитного поля / П.А. Кашулин, Н.В. Калачева, Г.А. Щеглов // Сборник научных трудов VI съезда биофизиков России: в 2 томах / отв. ред.: Рубин А.Б., Ризниченко Г.Ю., Анашкина А.А. - Краснодар: Полиграфическое объединение «Плехановец», 2019. - Т. 2 - 396 с. - С. 40
В данной работе было изучено влияние векторного потенциала созданного тороидальным соленоидом, на показатели флюоресценции, по которым оценивалось состояние высших растений.
По итогам работы были получены следующие результаты:
1. Было замечено, что влияние, оказываемое на растения катушкой, уменьшается с расстоянием и падением величины векторного потенциала, как для двух видов, находящихся на разном расстоянии от источника, так и для разных листьев одного растения.
2. В период воздействия векторного потенциала отмечен
следующий эффект: все показатели флюоресценции испытывают колебания в течение двух дней с момента начала воздействия. После чего показатели стабилизируются и имеют более высокое значение по сравнению с показателями до облучения. Данный эффект может говорить о том, что интенсивность фотосинтеза возрастает. После окончания воздействия показатели флюоресценции снова выходят из равновесия и колеблются, сохраняя повышенное значение.
3. Отмечено, что минимальная флюоресценция F0увеличивается во время воздействия на 10%. Для максимальной флюоресценции Fmрост показателя составил 7%.
4. Величина переменной флюоресценции Fvвозрастает на 6%. Отсюда можно сделать вывод, что фотосинтетическая активность объекта увеличилась.
5. После выключения показатели меняются в пределах 0,55%, что вкладывается в границы статистической погрешности. Из этого можно сделать вывод, что изменения сохраняются после прекращения воздействия.
Эксперименты воспроизводились в серии из 16 экспериментов в течение 5 месяцев с января по май 2019г.
F0говорит об эффективности переноса энергии в фотосистеме II. Увеличение параметра указывает на снижение эффективности переноса энергии.
Увеличение Fmможет говорить об отсутствии стрессовых факторов у растения и наличии стимулирующего действия на процессы фотосинтеза.
Повышение Fv свидетельствует о итоговом увеличении интенсивности процесса фотосинтеза.
Обобщив информацию, получили вывод о том, что тороидальный соленоид под нагрузкой оказывает воздействие на процессы фотосинтеза в высших растениях, приводя к увеличению интенсивности фотосинтеза.
Механизм воздействия требует дальнейшего исследования. Также необходимо изучить, какой эффект будет оказываться на другие виды растений в аналогичных условиях; какой эффект будут оказывать поля большей мощности, поля создаваемые переменными токами; какие последствия для растений могут иметь данные воздействия в долгосрочной перспективе.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
