Заказать работу


Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОРОИДАЛЬНОГО СОЛЕНОИДА НА ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Работа №70520
Тип работыДипломные работы, ВКР
Предметбиология
Объем работы63
Год сдачи2020
Стоимость4290 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено 10
Не подходит работа?

Узнай цену на написание

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


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


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.



1. Aharonov, Y. and D. Bohm, «Significance of electromagnetic potentials in quantum theory», Phys. Rev. 115, 485—491 (1959).
2. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. М: Мир, 1977.
3. Огурцов А. Н. Физика для студентов (8 частей).-2013.-264 с. //
Физика для студентов URL:
http://msk.edu.ua/ivk/Fizika/2_kurs/Ogurtsov/lect1mech-disp.pdf (дата
обращения: 19.03.2020).-Интернет-ресурс.
4. Мартынов, М. С. Физика: курс лекций. В 5 ч. Ч. 2: Магнитное поле тока. Электромагнитная индукция. Электромагнитное поле. Квазистационарные процессы / М. С. Мартынов. - Орел: Академия ФСО России, 2010. - 142 с.
5. Ehrenberg, W. and R. E. Siday, «The Refractive Index in Electron Optics and the Principles of Dynamics», Proc. Phys. Soc. (London) B62, 8—21 (1949)
6. R. G. Chambers, «Shift of an Electron Interference Pattern by Enclosed Magnetic Flux», Phys. Rev. Lett. 5, 3 (1960); G. Mollenstedt and W Bayh, Physikalische Blatter 18, 299 (1961)
7. Osakabe, N., T. Matsuda, T. Kawasaki, J. Endo, A. Tonomura, S. Yano, and H. Yamada et al. Experimental confirmation of Aharonov-Bohm effect using a toroidal magnetic field confined by a superconductor (англ.) // Physical Review A: journal. — 1986. — Vol. 34, no. 2. — P 815—822.
8. Краткое изложение процесса фотосинтеза. Метаболизм
фосфоглицерата и триозофосфата. // МедУнивер: интернет-изд. URL: https://meduniver.com/Medical/Biology/167.html (дата обращения:
19.03.2020).
9. Графики интенсивности фотосинтеза. От чего зависит
интенсивность фотосинтеза? // МедУнивер: интернет-изд. URL:
https://meduniver.com/Medical/Biology/169.html (дата обращения:
19.03.2020).
10. Гольцев В. Н. и др. Использование переменной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологического состояния фотосинтетического аппарата растений //Физиология растений. - 2016. - Т. 63. - №. 6. - С. 881 - 907.
11. Tsimilli-Michael M., Strasser R.J.In vivo assessment of stress impact on plants' vitality: applications in detecting and evaluating the beneficial role of Mycorrhization on host plants // Mycorrhiza: State of the art, genetics and molecular biology, eco-function, biotechnology, eco-physiology, structure and systematics, vol. 3 / Ed. Varma A. Heidelberg, Berlin: SpringerVerlag, 2008. P 679-703.
12. Terazima M., Hirota N., Braslavsky S.E., Mandelis A.,Bialkowski S.E., Diebold G.J., Miller R.J.D., Fournier D., Palmer R.A., Tam A. Quantities, terminology, and symbols in photothermal and related spectroscopies // Pure Appl. Chem. 2004. V. 76. P 1083-1118.
13. Braslavsky S.E. Glossary of terms used in photochemistry 3rd edition // Pure Appl. Chem. 2007. V. 79. P 293-465.
14. Bjorn L.O., Papageorgiou G.C., Blankenship R.E., Govindjee A viewpoint: Why chlorophyll a? // Photosynth. Res. 2009. V. 99. P 85-98.
15. Trissl H.W., Gao Y., Wulf K. Theoretical fluorescence induction curves derived from coupled differential equations describing the primary photochemistry of photosystem II by an exciton/radical pair equilibrium // Biophys. J. 1993. V. 64. P 984-998.
16. Govindjee. Sixty-three years since Kautsky: chlorophyll a
fluorescence // Aust. J. Plant Physiol. 1995. V. 22. P. 131-160.
17. Lichtenthaler H.K., Rinderle U. The role of chlorophyll
fluorescence in the detection of stress conditions in plants // Crit. Rev. Anal.
Chem. 1988. V. 19. P 29-85.
18. Kautsky H., Hirsch A. Neue Versuche zur Kohlensaureassimilation // Naturwissenschaften. 1931. V. 19. P 964.
19. Papageorgiou G. Chlorophyll fluorescence: an intrinsic probe of photosynthesis // Bioenergetics of Photosynthesis / Ed. Govindjee. New York: Academy Press, 1975. P 319-371.
20. Kalaji H.,Govindjee, Goltsev V, Bosa K., Allakhverdiev S.I., Strasser R. Experimental in vivo measurements of light emission in plants: A perspective dedicated to David Walker // Photosynth Res. 2012. V. 114. P 69¬96.
21. Duysens L.N.M., Sweers H.E. Mechanism of two photochemical reaction in algae as studied by means of fluorescence // Studies on Microalgae and Photosynthetic Bacteria / Ed. Ashida J. Tokyo: Tokyo University Press, 1963. P 353-372.
22. Butler W.L. Fluorescence yield in photosynthetic systems and its relation to electron transport // Current topics in bioenergetics / Ed. Sanadi D.R. New York: Academic Press, 1966. P. 49-73.
23. Murkowski A. Oddzialywanie czynnikow stresowych na luminescencj? chlorofilu w aparacie fotosyntetycznym roslin uprawnych. Monografia 61. Lublin, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzanskiego PAN. 2002.
24. Kalaji M.H., Pietkiewicz S. Some physiological indices to be exploited as a crucial tool in plant breeding // Plant Breed Seeds Sci. 2004. V.
49. P 19-39.
25. Flexas J., Escalona J.M., Evain S., Gullas J., Moya I., Osmond C.B., Medrano H. Steady-state chlorophyll fluorescence (Fs) measurements as a tool to follow variations of net CO2 assimilation and stomatal conductance during water-stress in C3 plants // Physiol. Plantarum. 2002. V. 114. P. 231-240.
26. Kalaji M.H., Guo P Chlorophyll Fluorescence: A useful tool in barley plant breeding programs // Photochemistry research progress / Eds. Sanchez A., Gutierrez S.J. (eds). New York, USA: Nova Science Publishers Inc., 2008. P 439-463.
27. Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Qiang S., Goltsev V. Simultaneous in vivo recording of prompt and delayed fluorescence and 820-nm reflection changes during drying and after rehydration of the resurrection plant Haberlea rhodopensis // Biochim. Biophys. Acta. 2010. V. 1797. P 1313-1326.
28. Schreiber U. Detection of rapid induction kinetics with a new type of high-frequency modulated chlorophyll fluorometer // Photosynth. Res. 1986. V. 9. P 261-272.
29. Maxwell K., Johnson G.N. Chlorophyll fluorescence - a practical guide // J. Exp. Bot. 2000. V. 51. P 659- 668.
30. van Kooten O., Snel J.H. The use of chlorophyll fluorescence nomenclature in plant stress physiology // Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 147-150.
31. Hansatech (2008) Chlorophyll Fluorescence. Hansatech Instruments Ltd. http: //www.hansatech-instruments.co.uk.
32. Lichtenthaler H., Buschmann C., Knapp M. Measurement of chlorophyll fluorescence kinetics (Kautsky effect) and the chlorophyll fluorescence decrease ratio (RFd-values) with the PAM-fluorometer // Analytical methods in plant stress biology / Eds. Filek M., Biesaga-Kocielniak
J., Marciska I. Krakow, Poland: The Franciszek Gorski Inst. Plant Physiol., Polish Academy of Sciences, 2004. P 93-111.
33. Havaux M. Rapid photosynthetic adaptation to heat stress triggered in potato leaves by moderately elevated temperatures // Plant Cell Environ. 1993. V. 16. P 461-467.
34. Kalaji M., Rutkowska A. Reakcje aparatu fotosyntetycznego siewek kukurydzy na stres solny // Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 2004. V. 496. P 545¬558.
35. Hansatech (1996) An introduction to fluorescence measurements with the plant efficiency analyser (PEA). Hansatech Instruments Ltd. http ://www.hansatechinstruments.co.uk.
36. Reigosa R.M.J., Weiss O. Fluorescence techniques // Handbook of plant ecophysiology techniques / Ed. Reigosa R.M. Dordrecht, the Netherlands: Acad. Publ., 2001. P 155-171.
37. He J., Chee C.W., Goh C.J. ‘Photoinhibition’ of Heliconia under natural tropical conditions: the importance of leaf orientation for light interception and leaf temperature // Plant Cell Environ. 1996. V. 19. P 1238¬1248.
38. Berlin Heidelberg, Springer: Springer Study Edition edn., 1995. P 49-70.
39. Fracheboud Y. (2000) Using chlorophyll fluorescence to study
photo synthesis. http ://jaguar. fcav. unesp. br/
download/deptos/biologia/durvalina/TEXTO-71 .pdf.
40. Genty B., Briantais J.-M., Baker N.R. The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence // Biochim. Biophys. Acta. 1989. V. 990. P. 87-92.
41. Rosenqvist E., van Kooten O. Chlorophyll Fluorescence: a general description and nomenclature // Practical applications of chlorophyll fluorescence inplant biology / Eds. Dell J.R., Toivonen P.M.A. Dordrecht, the Netherlands: Kluwer Acad. Publ., 2003. P 31-77.
42. Белова Н. А., Леднев В. В. Влияние крайне слабых переменных магнитных полей на гравитропизм растений //Биофизика. - 2001. - Т 46. - №. 1. - С. 122-125.
43. Ольшанская Л. Н., Титоренко О. В., Еремеева Ю. А. Влияние постоянного магнитного поля и ультрафиолетового излучения на рост высших растений и фиторемедиацию почвы от нефтепродуктов //Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2015. - №. 5. - С. 43.
44. Чёрная М. А., Косулина Н. Г. Биофизический анализ воздействия информационного электромагнитного поля на биологические объекты //В1сник Харкхвського нацюнального техшчного ушверситету сшьського господарства 1меш Петра Василенка. - 2013. - №. 142. - С. 86¬87.
45. Синицына Ю. В. и др. Влияние низкочастотного переменного магнитного поля и гипертермии на рост и фотосинтез проростков гороха //Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №. 6. - С. 1374¬1374.
46. Беляченко Ю. А. Пролиферация клеток растений при воздействии низкочастотного магнитного поля. - 2009.
47. Чёрная М. А., Косулина Н. Г. Биофизический анализ воздействия информационного электромагнитного поля на биологические объекты //В1сник Харкхвського нацюнального техшчного ушверситету сшьського господарства 1меш Петра Василенка. - 2013. - №. 142. - С. 86¬87.
48. Колчанов Р А. Влияние искусственных магнитных полей на ростовые и обменные процессы у колумбовой травы //Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. - 2009. - Т 9. - №. 11 (66).
49. Середнева Я. В. и др. Влияние условий хронической и острой гипертермии и низкоинтенсивного переменного магнитного поля на функциональное состояние фотосинтетического аппарата растений Pisum sativum L //Вестник Нижегородского университета им. НИ Лобачевского. - 2014. - №. 1-2.
50. Кальясова Е. А. и др. Влияние импульсного магнитного поля на некоторые параметры индуцированной флуоресценции хлорофилла //Вестник Нижегородского университета им. НИ Лобачевского. - 2012. - №. 2-3.
51. Сурова Л. М. Влияние вариабельного потенциала на устойчивость фотосинтетического аппарата гороха посевного (Pisum sativum L.) : дис. - Нижний Новгород, ННГУ им. НИ Лобочевского, 2017.111 с, 2017.
52. Чваркова Е. А., Тупицына Л. С. Биологические эффекты у растений при действии магнитного и электромагнитного полей, индуцированных приборами терапевтического назначения //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2015. - Т 17. - №. 5-2.
53. Труханов К.А. Векторный потенциал электромагнитного поля // Электромагнитные поля в биосфере. Т. 1. Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение. Под ред. Н.В.Красногорской. М: Наука, 1984. С. 331-350.
54. ВикипедиЯ URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/(дата обращения: 19.03.2020).
55. Bolhar-Nordenkampf H.R. et al. Chlorophyll fluorescence as a probe of the photosynthetic competence of leaves in the field: A review of current instrumentation // Funct. Ecol. 1989. Vol. 3. P 497-514.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.

Пожалуйста, укажите откуда вы узнали о сайте!



© 2008-2021 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.