Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СЕМЕНА ЗЛАКОВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СЕМЕНА ЗЛАКОВ"

Российская академия сельскохозяйственных наук Ордена Трудового Красного Знамени Агрофизический научно-исследовательский институт

На правах рукописи 19-93-364

САПОГОВ Александр Сергеевич

УДК 577-3

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СЕМЕНА ЗЛАКОВ

Специальность: 06.01.03 — агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена в Объединенной институте ядерных исследований в Дубне.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Н.Ф.Батыгин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Ю.И.Новицкий кандидат физико-математических наук Б.З.Гак

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии

Защита диссертации состоится в ".¿¿¿"часов на заседании Специализированного совета Д020.21.01 в Агрофизическом научно-исследовательском институте но адресу: 195220, С.-Петербург, Гражданский проспект,14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Агрофизического НИИ

Автореферат разослан .1993 года.

Отзывы на автореферат просим высылать по адресу: 195220, С.-Петербург, Гражданский проспект,14 Специализированный совет АФИ. *

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук

М.В.Архипов

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы

Происходящее в настоящее время становление магвитобаологии как полноценного раздела более общих биологических паук (в частности, биофизики, агрофизике, физиологии ) сдерживается двумя основными причинами. Во-первых, отсутствует надежное экспериментально-теоретическое обоснование первичных механизмов воздействия магнитного поля (МП) на биологические объекты (Р.СгегзЫ, 1986; Е.З.Гак с соавт,, 1984, 1990). Во-вторых, не установлены достоверно конкретные корригирующие факторы, нарушающие нормальную воспроизводимость магнитобиологических опытов (Ю.И. Новицкий, 1984; Г.Ф.Плеханов 1987),

Известно, что МП оказывает воздействие на комплекс взаимозависимых метаболических реакций растительных организмов {Н.Ф.БатыгиП,1986; С.И.Лебедев, 1988)

Несмотря на то,что в современной физиологии растений МП рассматривается как один из основных физических факторов, детерминирующих рост растений (В.В.Полевой, 1989), в отличие от других факторов, для МП пока нет оснований вести речь об оптимальных или даже предельно допустимых характеристиках воздействия.

Возможность надежного обоснования и прогнозирования влиявил указанного фактора на конкретные показатели метаболизма растений имеет очевидное фундаментальное значение.

Прикладное значение данной темы - создание строгой научной базы для совершенствования промышленных агрофизических метопов. Признавая эффективность известных серийных устройств для обработки в МП посевного материала (С.Д.Кутисс соавт., 1989; В.Г.Ботнарюк с соавт., 1989; Л.Ф.Клыгина с соавт,, 1990), отметим, что подбор воздействующих параметров при их проектировании, как правило, производится методом проб и ошибок, следовательно, режимы обработки не оптимизированы.

Цели работы

Целями настоящей работы являются:

1. Поиск закономерностей эффективного воздействия МП да семена злаковых растений, движущихся относительно его силовых линий.

2. Выяснение влияния двух естественных физических факторов (геомагнитное поле и температура) на воспроизводимость магнитобиологических опытов.

3. Проверка возможности практического использования полученных результатов.

Для достижения указанных целей Было необходимо решить следующие основные задачи:

• разработать методику обработки движущихся семян в МП с возможностью точного регулирования параметров данной обработки;

• выяснить влияние различных сочетаний параметров магнитной обработки на одна из основных показателей качества семян;

' ЦЕНТРАЛЬНАЯ

научная библиотека Моск. СЗДЬ^РХО», I

ип. К, иыив

• установить на основания полученных статистически достоверных опытных данных возможные закономерности, детерминирующие эффективность воздействия МП на движущиеся семена, а также их соответствие известным гипотезам о механизмах биологического действия МП;

• попытаться сформулировать концепцию возможного механизма биологического дейсиня МП, соответствующую полученным результатам н современным физико-химическим п редставления м;

• проверить с помощью биофизического и биохимического тестов правомерность предложенной концепции;

• уточнить вероятную роль геомагнитного поля (ГМП) в нарушении воспроизводимости в некоторых опытах получаемых эффектов ;

• выяснить роль нагревания семян после их аффективной обработки в МП как возможного корригирущего фактора;

• провести испытания в полевых условиях полученного в лабораторных экспериментах эффективного режима предпосевного воздействия МП на семена зерновых культур с установлением его влияния па урожайность н определяющие ее показатели, а также некоторые характеристики качества семян нового урожая.

Научная новизна.

1. Для семян трех видов злаковых растений экспериментально подобраны режимы предпосевного пропускания через МП, достоверно в сериях опытов индуцирующие биологическую реакцию.

2. Установлены соотношения параметров, обеспечивающие эффективное воздействие МП на исследованные биологические обгекты, движущиеся относительно его силовых линий.

3. Впервые с достоверностью доказана роль ГМП и повышенной температуры в нарушениях воспроизведи мости магнитобиологических опытов.

4. Результаты экспериментов позволяют вычислить один из возможных трнггерных механизмов влияния МП на биологические объекты, опирающийся на хорошо изученные закономерности, согласующийся с известными на сегодня экспериментальными данными и подтверждаемый биофизическим и биохимическим тестами.

5. Впервые в полевых опытах установлено влияние предпосевной активапии семян в МП на влажность и посевные качества семян нового урожая.

Научно-практическая ценность работы

1. Экспериментально подобраны режимы предпосевного пропускания через МП семя в' трех видов зерновых культур, обеспечивающие достоверное повышение их посевных качеств с воспроизводимостью не менее 80 %.

2. Показана эффективность данных режимов обработки семян в условиях сельскохозяйственного производства для повышения урожайности oeta и ячменя (разных сортов), проявившаяся s отличающиеся по климату годы проведения опыов.

3. Установлена принципиальная возможность снижения эиерго- н трудозатрат на сушку семян нового урожая, полученных из активированных в МП растений.

4. Зарегистрировано устоЛчияог повышение посевных качеств семян нового урожая, получении* из активированных в МИ растении, пр" ала логичных условиях выращивания и хранения.

5. Определены необходимые условия оптимизации используемых магнитных приставок к сеялкам н зернопогрузчикам, заключающиеся в создании в зоне прохождения семян эффективного соотношения действующей максимальной «а пряжен мости МП н скорости движения семин.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на Биофизических семннарах ОИЯИ {198Й-1993гг.), > специальном семинаре в ВАСХНИЛ (1089), научно-практических конференциях по а грек, азичеекви методам ■ Рязани (РГПИ, 1936), Ленинграде {АФИ,196Т), Москае (В СХ ИЗО,1989),в» 1бочем совещании в РАСХП (1992). Диссертационная работа апробирована на Биофиэи-здком семинаре Объединенного института ядерных исследований 25 мая 1993г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем и структура работы

Диссертация изложена па 114 страницах, включает II таблиц, 7 рисунков, 7 приложений, »стоит из введения, 6 глав, выводов и практических рекомендаций. Список литературы держит 154 работы.

На защиту выносятся следующие результаты;

• обнаружено детерминирование эффекта стимулирования посевных качеств семян злаковых растений, пропускаемых через МЛ, скоростью их движения относительно силовых линий поля ори прочих равных условиях;

• установлено соотношение максимальной действующей напряженности МП н скорости движения семян пер приди куля рн о силовым ля паям воля, обеспечивающее получение данного эффекта, являющееся для исследованных объектов в изученных диапазонах напряженности а скорости постоянной величиной;

• показано отсутствие прямой завпсемостя, определяющей эффективность воздействия МП ва исследуемую биологическую реакдню, от величина напряженности, а также от следующих производных характеристик режима да иного воздействия: времена экспозиций объектов а МП, величиям индуцируемой в живых клетках поперечной ЭДС, величины наеедевной в тех же клетках вил ревой ЭДС;

• разработана гипотеза, касающаяся возможного механизма действия МП на живые клетки, подтверждаемая биофизическим и биохимическим тестами, опирающаяся на полученные экспериментальные да в вые я известные закономерности, согласующаяся с установленными до застоя ще го времени эмпирическими фактам»: триггером биологического действия МП является индуцированный выход части новой Н+ за пределы слоя протв-воионов наружаой поверхности клеточных мембран;

« доказано влила ве геом агатного ноля и повышел я ах температур в качестве корригирующих факторов, нарушающих воспроизводимость опытов с вод действием на энергию прорастания семян злаковых растений искусственным МП;

• установлено повышение продукта^йой густоты стояния исследовав них злаковых растений, выросших из семян, обработанных МП в режиме стимулирующем их энергию прорэстааня, как важнейшее условие получений прибавки урожайности;

• зарегистрировано понижевие влажности семян нового уронил в период уборки, а также устойчивое повышение их посевных качеств ари аналогичных условиях выращивания и хранения, обеспечивающиеся применением указанного режима предпосевной магнитной обработки исходных семян.

2. Основное содержание Первая глава. Обзор литературы

Глава посващрна описанию современного состояния вопроса о закономерностях влияния МП ва показатели метаболизма растений. Рассмотрены результаты многих лабораторных исследований отечествен в ах и зарубежных авторов, демонстрирующие отдельные аспекты реакций растительных организмов на воздействие искусственных МП к ослаб лейке естественного МП Земли.

Анализ литературных данных показывает, что несмотря да огромное число эмпирических фактов, накопленных за многие десятилетня существования мамштобвологнн, остаются открыт им и два основных вопроса, решение которых ограничивает дальнейшее развитее этой науки.

Во-первых, эа всключеяяем гармовачесних якжочастогви* электром&гщгсаых полей (ЭМП)

в сочетании с постоянным МП, до енх пор не установлено трвггерных закономерностей эффективного воздействия ва растения МП, определяющихся сочетанием параметров действующего воля.

Во-вторых, достоверно не подтверждены экеверяментально конкретные корригирующие факторы, приводящие к нарушению воспроизводимости магнитобиологических опытов.

На сегодняшний день из множества гипотез, предложенных для объяснений первичных механизмов воздействия МП на растения, лишь одна, впервые сформулированная и проверенная в России, развиваемая американскими (позже западноевропейскими) учеными в касающаяся низкочастотных гармонических ЭМП в сочетании с постоянными МП, хорошо согласуется с опытными фактами и позволяет прогнозировать их результаты. Эта гипотеза опирается на так называемый "принцип циклотронного резонанса".

Прочие известные гипотезы, касающиеся воздействий других видов МП, не дают строгих оснований для прогнозировав и л эффектов или целенаправленного воздействия на те или иные показатели метаболизма растений. То же характерно и в отношении влияния корригирующих факторов на воспроизводимость магнитобиологических эффектов. Несмотря на множество теоретических предположений, пег достоверных энспериментальаых доказательств подобного влияния какого-либо конкретного фактора.

В современных учебниках для вузов по физиологии растений воздействию МП уделяется значительное внимание, но, в отличие от других физических факторов, пока нельзя обоснованно утверждать о приоритете тех или иных параметров (их сочетаний) режима воздействия. С одной стороны, никто из специалистов сегодня не отрицает фант влияния МП на различные аспекты метаболизма растений а в целом на их онтогенез. С другой стороны, никто сока не сможет уверенно отдать предпочтения какой-то одной из множества гипотез, предложенных для объяснения механизма влияния постоянных и переменных МП иа растения.

Многолетние испытания метода обработки семян сельскохозяйственных растений в МП как промышленного агрофизического приема убеждают в его эффективности. Но пока недостаточно обоснованы критерии подбора режимов такой обработки. Гораздо лучше исследованы диапазоны показателей качества семян, обладающих повышенной чувствительностью к МП. Известные зарубежные я отечественные описания изобретений, научно-технические рекомендации, инструкции по применению серийных магнитных устройств для сельского хозяйства, как правило, опираются иа метод проб и ошибок, следовательно, не оптимизированы по лабораторным критериям, коррелирующим с урожайностью.

Очевидно, что нерешенность двух вышеуказанных фундаментальных проблем ыагнитоби-ологит сдерживает совершенствование эффективного, технологичного, экологически чистого агроприема.

Вторая глава Материалы и методы исследования

В качестве объектов исследования использованы семена злаковых растений: пшеницы сорта Заря, овса сортов Гамбо и Геркулес, ячменя сортов МосковскиЙ-2, Московский-3 и Фаворит. В соответствии с ГОСТами 10467-76, 10469-76 и 10470-76, указанные семена относились ко второму-третьему классам по всхожести.

Все семена подвергались воздействию МП в суховсвдушном состоянии. Источником МП служил бариево-феррнтовый брус размером 120 х 80 х 65 мм с полюсами по большим плоскостям. Семена, помещенные в жесткие пластиковые пакеты размером 50 х 32 х 6 мм, перемещались в поле данного магнита с установленными скоростями. Во время перемещения плоскости пакетов двигались параллельно плоскости северного полюса, перпендикулярно главной оси магнита и на таких расстояниях от последнего, чтобы максимальная напряженность воздействующего МП в разных вариантах составляла: 1,3; 2,7; 4,0; 5,3 кА/м. Погрешность измерения нанряженностей не превышала 0,05 кА/м. Скорости пропускания семян через

МП составляли в разных вариантах от 1м/с до 4м/с (внтервалы 0,5 м/с). Погрешность воспроизведения скоростей не превышала 0,05 м/с. Графически изменения максимальных на-пряженностей МП, действующих по траекториям прохождения семян .представлен и ва рис Л,

Рис.1

Изменения максимальной действующей напряженности МП при прохождении семян по разноудаленным от источника траекториям

Н — напряженность действующего МП;

1> — расстояние от точки над центром источника МП по траектории; I - источник МП, П — транспортер, III - семена-

Различия между режимами обработки семян в МП заключались в разных сочетания* максимальных действующих на них напряжен ностей а скоростей их движения относительно силовых яинйй поля.

Проращивание семян для определения их энергии прорастания (ЭП) осуществлялось (по методике ГОСТа 12038-84) в чашках Петри между слоями увлажненной до полного насыщения фильтровальной бумаги (для овса и ячменя с постоянной подачей воды), в темноте, при постоянной температуре 20°С,

ЭП определялась как измеряемое через трое (для овса - через четверо) суток число нормально проросших семян, отнесенное к общему числу семян и выраженное в процентах,

В каждой чашке высевалось по 100 семян. На один вариант каждого опнта приходилось по 4 чашки (400 семяв). В соответствии с требованиями указанного ГОСТа, точность измерения ЭП - до целых чисел. За расчетную единицу для каждого варианта серий опытов принималось значение ЭП отдельного опыта.

Отдельная серия опытов яосвящена проверке влияния эффективного для повышения ЭП семян режима обработки МП ва непосредственный выход ионов Н+ в слабощелочной раствор. Обработанные в МП н контрольные семена в течение 10 секунд промывались под струей

дистиллированной воды и помещались в бюнсы с разбавленным раствором NaOH. В каждом опыте опытный и контрольный варианты включали 200 семян, помещенных в 4 бюнса (по 50 семян в 40 мл раствора). Уровень рН измерялся с помощью иовометра через различные промежутки времени после помещения семян в раствор.

Серия опытов п]Х>ведена с целью проверки влияния эффективного режима обработки семян в МГ1 на активность 0-амилазы их эндосперма, актввнруемук» ионами Н+. В каждом опыте использовалось по 200 опытных и контрольных селян. Измельчение их производилось после 2-часового замачивания т.е. через 2 часа после магнитной обработки опытпого варианта. Был применен модифицированный метод Смита и Роя (И.А.Чернавина, Н.Г.Потапоп,1978), Сравнительная активность ферментов регистрировалась на фотоэлектрическом колориметре по оптической плотности растворов гидролизуемого ими крахмала.

В одно« из серий опытов для уточнения влияния ГМП в качестве возможного корригирующего фактора использован дополнительны!) контрольный вариант, проращиваемый кроме перечисленных условий еще и при ослаблении ГМП примерно в 100 раз с помощью пермал-лоевого экрана.

Отдельная серия опытов проведена с целью уточнения влияния повышенной температуры в качество возможного корригирующего фактора. Семена, предварительно обработанные МП в эффективном режиме и необработанные, подвергались воздействию температур от 30°С до 70вС в течение 30 минут, находясь в плотно закрытых, предварительно прогретых до заданной температуры чашках Петри.

Полевые опыты проведены с целью проверки влияния режимов магнитной обработки, стимулирующих лабораторную ЭП семян овса (сортов Га ибо. Геркулес, Льговский) и ячменя (сортов Фаворит, Московский-3) на следующие показатели: полевую густоту стояния, среднее число семян в колосьях (метелках), средний вес 1000 семян, влажность семян в день уборки урожая, прибавку урожайности, всхожесть семян нового урожая.

Для статистических расчетов использованы параметрические тесты Стьюдента и Фишера (Г.Ф.Лакин, 19S0).

Третья глава

Поиск эффективных сочетаний действующей напряженности магнитного поля и скорости движения семян относительна силовых линий этого поля

На рнс.2 представлены результаты серий опытов по изучению влияния на ЭП семян скоростей (V) их движения по одной из траекторий черта МП с Нманс=4 кА/м.

Для каждого из трех видов семян выявлена только одна сьо|юсть пропускания, позволившая при сочетании с использованной напряженностью МП статистически достоверно увеличить их ЭП. Причем для ячменя и овса эффективной оказалась скорость 3м/с, а для пшеницы - 3,5м/с,

Зависимость ЭП семян злаков от скорости их предпосевного пропускания через МП с Нмакс = 4 кА/м

ЭП (Я 90-f

80 70 Н

60

нонтр,

—I-1-1-1-1-1-1—

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

* (м/с)

(I) - пшеница, (II) - овёс, (III) - ячмень

Для данных вариантов опытов ops указанных объемах выборок опенка по критерию Стьюдента существен ности разности средних независимых выборок опровергает нуль-гипотезу с уровнем вероятности не ниже 0,99. Отметим, что в других вариантах серий опытов (с семенами овса и ячменя) имеется лишь недостоверная тенденция к повышению ЭП по сравнению с контролем.

Результаты опытов с уверенностью подтвердили веоднократно высказываемое в литературе предположение, что сама по себе величина Н действующего на семена МП не является определяющим фактором для получения эффекта. Можно утверждать, что только сочетания ее с определенными величинами V движения семян в МП обеспечивают создание эффективных режимов обработки исследованных объектов. Но полученные факты не позволяют оценить роль конкретных действующих факторов, являющихся производными от сочетаний Н и V. В частности, следующих:

• длительности экспозиции семян в МП (Тэ),

• величины индуцируемой силой Лоренца в живых клетках зародышей семян электродвижущей силы (Ил),

• величины индуцируемой в тех же клетках изменяющимся магнитным потоком вихревой электродвижущей силы ((7в).

Для дифференциации влияния указанных факторов проведена дополнительная серия опытов с семенами ячмеил. Последние проходили относительно источника МП не только с разными скоростями, во и до разноудаленным траекториям, действующие Н которых отражены на рис.1. На рис.3 представлены результаты дополнительной серии опытов. Главное, что

обращает на себя внимание - факт наличия для той или иной максимальной воздействую* щей Н своей собственной V, сочетание с которой обусловливает эффективность воздействия. Лишь самая низкая из использовании к Н (1,ЗкА/м) не повлияла достоверно на исследуемый показатель. Все остальные Н при сочетаниях с определенными V позволили довольно значительно повысить ЭП данных семян. При Н=4иА/м в точности воспроизведен результат предыдущей серии опытов с семенами ячменя другого сорта я класса: эффективная У=3м/с, При Н=2,7кА/м эффективной оказалась У=2м/с, при Н=5,ЗкА/м - У=4м/с. Уровни вероятности отличия от контроля ЭП в указанных режимах не ниже 0,99, Важно подчеркнуть, что во всех эффективных режимах пропускания семян через МП отношения максимальной действующей Н к V практически одинаковы.

Рис.3

Влияние скоростей движения семян ячменя через МП с различными максимальными напряженностями на показатели их ЭП

Н мако. к 1,3 кА/м

Н макс. = 2,7 кА/м

контр. I 2

Н мако. = 4,0 кА/м

контр. 12 3^ Н макс. = 5,3 кА/м

контр. I

контр. I

ЭП -'энергия прорастания семян (%);

V -скорость движения семян перпендикулярно силовым линиям МП (м/с)

Дифференцируем вклад в получаемый эффект каждого нэ упомянутых аротзводнмх факторов.

Что касается длительности экспозиции объектов в МП, то, основываясь па графиках изменений действующей Н, нетрудно рассчитать, что, например, при V=2m/c в сочетаниях с Н=2,7 и 4 кА/м Та составляют соответственно 0,26 и 0,25с, то есть различаются всего на 0,01с. Однако, в первом сочетании мы имеем повышение ЭП па 9 процентов с высшим уровнем вероятности, в то время как во втором - ЭП не отличается от контроля даже на 1 процент. При V=3 м/с в сочетаниях с H=2,7 и 4кА/м Тэ равны с точностью до 0,01с И составляют 0,17с, Но, подобно предшествующему примеру, в первом случае ЭП не отличается от контроля ни на 1 процент, а во втором - увеличилась на 8 процентов с высшим уровнем вероятности. Приведенные факты позволяют утверждать, что само по себе время экспозиции данных объектов в МП не является определяющим фактором для получения эффекта.

Выделим значения поперечных ЭДС, индуцируемых силой Лоренца в живых клетках зародышей при движении семян в МП, Uл рассчитывается но формуле:

Ил=—^р^НЬУ,

(1)

где 1ю - магнитная постоянная,

(1 - относительная магнитная проницаемость вещества объекта, V - скорость движения объекта перпендикулярно силовым линиям МП, Ь - поперечный размер объекта, содержащего подвижные заряды.

Как видим, в правой части уравнения переменными величинами в наших случаях являются только Н и V. Причем, эти векторы взаимно перпендикулярны при максимальных значениях действующей Н, то есть при прохождении объектов над центральной частью магнитного бруса.

Если в данную формулу подставить дары значений: Н—2,7кА/м при У=2м/с и Н=5,ЗкА/м при \'=1м/с, мы получим одинаковые величины 11л. По, если первое сочетание привело к достоверной стимуляции ЭП, то второе совершенно не повлияло яа этот показатель. Следовательно, можно констатировать, что величина индуцированной в живых клетках 1/л не является для данных объектов фактором, детерминирующим эффект.

Одевпм возможны» вклад в поучаемое увеличение ЭП вихревых ЭДС, наведенных в тех же клетках зародышей изменяющимся МП. Запишем известную зависимость:

ив=—няуд I

(2)

где Б - площадь поперечного сечения проводника, нормальная к направлению вектора II, - время изменения магнитного потока, пронизывающего данную площадь.

Возникновение ив связано с изменением либо Н, либо К. Поскольку в ваших опытах семена проходят через МП в жестких пакетах, то есть фиксированы относительно плоскости полюса, максимум Ив в клетках может быть индуцирован только изменением действующей на них величины Н.

Снова обратимся к графикам изменений Н, действующих на траекториях движения семя и. Практически одинаковые значения 1Гв можно получить при следующих сочетаниях Н и V: 2,7 к А/м и 4м/с, 4кА/м и 3м/с, 5,ЗкА/м и 2м /с. Но, как видно из рис.3, только второе

из приведенных сочетаний позволило получить эффект, в то время как первое я третье не повлияли на ЭП. Отсюда можно заключить, что величина вихревой ЭДС, но всей видимости, не является самостоятельной причиной воздействия МП на семена. Легко рассчитать, что (с учетом размеров растительных клеток) к данных опытах 11в на несколько порядков уступает Цл по абсолютной величине.

Известка довольно перспективная гипотеза о первичном влиянии МП на биологические объекты посредством рассасывания объемных электрических зарядов на поверхности клеточных мембран {В.З.Гаи с соавт., 1975). Однако, при надежной обоснованности с физической точки зрения, эта гипотеза не затрагивает причин, но которым биологические эффекты МП средних и малых и ап ряжен ноете й, как правило, никогда не имеют линейной зависимости от интенсивности воздействия (Л.С.Филиппов с соавт,,1973; Н.Ф.Батыгин с соавт.,1978; П.Совински с соавт., 1989).

Существует предположение о влияния МП на способность ионов взаимодействовать с мембраной растительной клетки (10.И.Новицкий,1978).

Высказывалось мнем не, что на мембранах живых клеток происходит трансформация физического сигнала (МП) в химичссние эффекты, которые, в свою очередь, индуцируют ферментные реакции и метаболические ответы (К.СЬепй, 1985). Но оно не опирается на результаты экспериментов.

Известно, что при движении с пересечением силовых линий МП свободный заряд стремится выйти на спиральную (так называемую ларморовскую) траекторию, радиус которой определяется по формуле:

r=mV/Bq,

(3)

г - радиус окружности, описываемой свободным зарядом,

гп - масса заряженного тела,

V - скорость движения заряда в плоскости перпендикулярной вектору В,

В - индукция МП, действующего на заряд,

Ч - величина заряда.

Так как форма клеток щитка зародыша сухих семян близка к сферической, средний Диаметр их около 15 мкм, а величина заряда подавляющего большинства ионов живой клетки 1,6-10"19 Кл, учитывая,что в наших опытах при максимальных значениях Н действующего «а объекты МП векторы В и V перпендикулярны, мы имеем все необходимые данные для нахождения массы искомого иона, С учетом магнитной ироннцаем1>сти наших объектов переведем значения II в соответствующие значения В: 2,7кА/м - 3,3 мТл, 4кА/м - 5мТл, 5,ЗкА/м -6,7мТл, Подставив в приведенную формулу одну из пар эффективных сочетаний В и V, а также принятые значения ч и г, попытаемся приблизительно установить массу искомого иона:

m — 5-10-3Т-1.6-10-^Ю1.Т>10-вм _ 2-Ю~27 кг

(4)

Подстановка других полученных в наших опытах сочетаний В и V, стимулирующих ЭП, дает практически тот же результат. По рассчитанной массе свободной заряженной частицы,

вовлекаемой в резонансное движение, уверенно идентифицируется ион водорода (Н+ ). От* личве от его реальной массы (1,67'10~2Т кг) составляет около 20 процентов н связано, победе ному, с приблизительным значением принятого радиуса клеток.

То, что ионы Н+ действительно могут являться искомыми компонентами живой клетки, реагирующими на МП, подтверждается известными фактами:

• данные ионы и и самом деле концентрируются на наружной поверхности мембран живых клеток, создавая градиент рН в радиальном направлении (Д.Николс, 1985);

• поскольку на величину рН не влияют ионы Н+ , находящиеся в химических н прочных физических связях, в данном случае мы имеем дело с ионами Н+, входящими в состав диффузной частя слоя протнвонояов, наличие которого на поверхности клеточных мембран надежно установлено (Дж.Финеан с соавт,, 1977);

• свободные ионы-диффузного слоя находятся в потенциальной яме, образованной взаимодействием более сильного отрицательного заряда цотеицналообраэующих ионов поверхности мембраны и меньшего по величине, но более близкого к диффузным нонам положительного заряда адсорбционного слоя и имеют минимум сопротивления направленному перемещению именно в пределах потенциальной ямы;

• опыты с моделированием биологических мембран свидетельствуют о появлении вблизи их поверхностей ионов Н+, поток которых реагирует на действие МП (1.5акига1,

V,Кадаашига, 1989 ).

Полученные экспериментальные данные, с учетом известных фактов и закономерностей, позволяют сформулировать концепцию о возможном механизме действия МП на исследован* иые биологические объекты: триггериоД реакцией воздействия МП на живые плетки является индуцированный выход части ионов Н4" за пределы слоя противононов наружной поверхности клеточных мембран.

Известно, что МП подобных интенсивностей ие могут существенно влиять на хаотические тепловые движения ионов (У.КшочсЫ е1 а1., 1988), но в наших опытах ионы в составе семян принимают участие в направленном движении с определенной скоростью относительно силовых линий МП. Поэтому в данном случае, как и при движении в МП растворов электролитов, происходят магяитогидродинамические эффекты. Поскольку при максимальных значениях Н действующего на семена поля векторы В и V перпендикулярны, а пространственный градиент В в объемах отдельных клеток незначителен, при прохождении этих зон свободные протоны должны стремиться к движению по окружностям с радиусом г (формула 3), оси которых параллельны силовым линиям. Движения свободных ионов диффузной зоны слоя противононов вдоль поверхности мембраны представляются наиболее вероятными с энергетических позиций, так как при этом они испытывают наименьшее торможение потеицналообраэующимя ионами мембраны н противоионами адсорбционного слоя. Поэтому, наиболее интенсивную (резонансную) циркуляцию диффузных протнвоионов можно ожидать именно при совпадении радиусов клетки и витка ларморовской траектории, на которую при данных условиях они стремятся выйти. Эти условия и обеспечиваются для ионов Н+ обнаруженными эмпирически эффективными сочетаниями максимальной действующей напряженности и скорости движения объектов в МП. Возникшее на одном из участков диффузного слоя направленное перемещение зарядов вдоль мембраны в плоскости перпендикулярной силовым линиям МП неизбежно вызовет в »той плоскости вихревой электрический ток протнвоионов (рис.4). Прн резком уменьшении величины действующей магнитной индукции, что в наших опытах имело место после прохождения объектов над центральной частью магнита, включившиеся в циркуляцию свободные протоны по всей траектории движения, получают центробежные импульсы и повышенную вероятность выхода нз противоионного слоя.

Схеме циркуляции свободных ионов Н+ вдоль диффузного слоя противоионов поверхности клеточных мембран, в плоскости перпендикулярной силовым линиям МП при эффективных сочетаниях индукции МП и скорости пропускания объектов. <

МП направлено к нам

(1) ~ заряд, влетающий в МП с первоначальным вектором V';

(2) - живая клетка, движущаяся в МП по векору У";

(3) — свободные ионы диффузной части слоя протиеоионов

Понятно, что в отличие от вакуума циклотрона в межклеточном пространстве свободным протонам довольно сложно двигаться но Окружностям. Их траектория движений детерминируются взаимодействиями с молекулам* я другими ионами. И, тем не менее, многое из вступивших в движения во окружностям свободных нонов Н+ аа счет указанного центробежного импульса за вачтолшме доли секуяды способны выйти из зоны взаимодействня с клеточной мембраной. (Скорость циркуляции данных ионов совпадает со скоростью движения объектов в плоскости перпендикулярно!) св.тогын ляввим МП, а толщина слоя противононов сравнима с толщиной мембраны). При прочих сочетаниях действующей напряжен вости МП н скорости движения объектов возможен лишь локальный выход протонов из диффузной зоны протдвоаонов клеточной мембраны под действием силы Лоренца. Нов подобных случаях этот дрсвдсс буям иодшеасяроъйтъся усмлеанвм дратохо» ирсяовов аа счет то» же свлы Лореяда В диффузную зову из межклеточного пространства С противоположной стороны клетки.

В случае же веском пенсировалного (индуцированного) ухода части ионов с поверхности мембраны здесь происходит некоторое повышение рН> что должно включить комплекс биофизических К биохимических изменений, каждое нз которых неоднократно наблкщалось магнитобнологами (рис.5).

Схема комплекса последовательных явлений в прорастающих зерновках после их эффективной предпосевной обработки в МП и высева

Вовлечение в резонансное движение свободны! ионов Н+ из слоя противоионов наружной поверхности мембран зародышевых клеток семян и выход многих Н за пределы указанного слоя.

Понижение рН в прилегающих к щитку зародыша слоях эндосперма Повышение рН на наружной стороне мембран зародышевых клеток

* *

Повышение активности кислых гидро— лаэ эндосперма (в т.ч.амилаз, фосфорнлаз,протеаз,липаз) Понижение активности мембранной Н^-АТРазы этих клеток

1

Ускорение образования в эндосперме продуктов гидролиза (в т.ч. мальтозы, глюкозы, аминокислот,жирных кислот) и их транспорта в клетки зародыша

2

Активация в этих клетках некоторых процессов, свя — заиных с использованием данных метаболитов (в т.ч. гликолиза,синтеза ферментов)

X

Уменьшение электрического потен циала мембран

Повышение осмотического потенциала семян, ускорение их набухания

Замедление прохождения ионов через мембраны по электрическому градиенту

Накопление в клетках зародыша необходимых компонентов для начала митозов

X

изменение активности некоторых ферментов и, соответственно, скоростей ряда биохии. процессов в клетках

Временный метаболический стресс малой интенсивности,индуцирующий комплекс ответных реакций в живых клетках зародыша.

г

Повышение вероятности и скорости прорастания зерновок и, соответственно, увеличение их ЭП

Предложенная концепция воздействия негармонических МП на живые клетки, являясь логичным следствием экспериментальных результатов и известных законов, вполне согласуется и с раннее установленными разными авторами эмпирическими фактами. К ее важным особенностям можно (внести наличие двух возможностей: 1)строгой проверки на различных растительных клетках; 2)прогноонровання эффективности того или иного режима воздействия МП на движущиеся в нем конкретные растительные объекты.

Предположение о воздействии на живой объект слабого электромагнитного сигнала как триггера, запускающего целую последовательность физических и биохимических явлений высказывалось и ранее (V. II.А<1еу>1981), но неконкретно н без экспериментальных подтверждений.

Предложенная концепция хорошо согласуется и с упоминавшимся "принципом циклотронного резонанса". Известно, что период (Т) циркуляции заряженной частицы, движущейся в МП по траектории Лармора, рассчитывается по формуле:

Т=2* г/V,

(5)

где г = тУ/Вч

(3)

Объединив (5) и (3), получаем одну из модификаций рабочей формулы магнитобиолотов, исследующих "принцип циклотронного резонанса":

Т=2тг т/В<),

(6)

где Т - период резонансного ЭМП; В - индукция постоянного МП,

Основные практические отличия нашей концепции от указанного "принципа":

1. применимость для обоснований эффектов у биологических объектов, движущихся в МП;

2. возможность интерпретации и прогнозирования биологического действия МП без необходимости привлечения резонансных ЭМП;

3. возможность расчета избирательного воздействия с помощью МП не только на определенные ионы, но и на клетки определенного радиуса.

Но, безусловно, принятие данной концепции требует проведения комплекса разноплановых экспериментальных проверок.

Четвертая глава

Применение биофизического и биохимического проверочных тестов

На рис 6. представлены результаты серия опытов, проведенной для непосредственной проверки предложенной рабочей гипотезы. Они представляют собой средние значения изменений показателей рН слабощелочного раствора, в который помещены промытые семена пшеницы, предварительно обработанные МП в эффективном режиме и контрольные. Минимально необходимое подщелачивавие дистиллированной воды раствором №0Н произведено с учетом того, что хорошо промытые семена пшеницы через несколько минут после помещения их в нейтральный или слабокислый раствор начинают вместе с водой активно усваивать ноны Н+, заметно повышая его рН и маскируя ожидаемое понижение этого показателя. Создание исходной рН раствора на уровне 7,25 сильно замедляет этот процесс. При этом условии становится заметным быстрый выход в раствор из обработанных в МП семян ионов Н+, по-видимому, потерявших связь с поверхностью клеток. В растворе с контрольными семенами этого не происходят. Разность показаний рН достигает максимума примерно через 2-3 минуты после начала замачивания семян, являясь достоверным в серии опытов с уровнем вероятности 0,д9. Затем начинает сказываться указанный процесс преимуществен ног® поглощения ионов Н+ , и уже через 7 - 8 минут после замачивания уровни рН растворов обоих вариантов статистически не различаются.

Рис.б

Динамика показателей рН растворов с контрольными и обработанными МП семенами пшеницы

20 Т (мин.)

Итак, данный биофизические тест позволяет непосредственно подтвердить предложенный триггера« в механизм эффективного воздействия МП на исследуемые семева злаков.

Результаты серии опытов, проведенных для проверки сравнительной активности 0 -амилазы зндосперма семян пшеницы, прошедших обработку в МП и контрольных, выявили достоверное отличие разностей показателей оптической плотности стандартных растворов крахмала до и после воздействия на них ферментными вытяжками из этих семян (оптвческая плотность измерена в условных единицах на фотоэлектрическом колориметре):

Контрольный вариант 0,67 ± 0,09 Опытный вариант 1,01 ± 0,12

уровень вероятности отличия 0,95

Как видим, растворимый крахмал интенсивней гидролнзуется вытяжкой из обработанных в МП семян. Известно,что /7-амнлаза в эндосперме сухих семяа пшеницы содержится в малоактивной форме, но может активироваться ионами Н+, поступающими из пщтка зародыша при набухании. Активность этого фермента имеет прямую корреляцию с разностью оптических плотностей исследуемых растворов. В серии опытов активность ^-амилазы в эндосперме семян, прошедших магнитную обработку, достоверно повысилась. Учитывая условия проведения опытов, этот факт также резонно объяснить действием ионов Н+, вышедшими за пределы двойного электрического слов мембран клеток щитка зародыша в успевшими проникнуть в эндосперм.

Итак, результаты данного биохимического теста также находятся в согласии с предложенной концепцией триггервого механизма.

Пятая глава

Исследования влияния геомагнитного поля и повышенной температуры как возможных корригирующих факторов

В литературе имеются предположения о влиянии случайных слабых электромагнитных полей на воспроизводимость магнитобиологических опытов (Ю.И.Новицкий,1984; С.А.Павлович, 1985). Геомагнитное поле (ГМП) представляется наиболее универсальным из подобного рода факторов.

Для уточнения влияния ГМП как фактора, нарушающего воспроизводимость опытов с действием искусственных МП, были проведены две серии независимых опытов.

В таблице 1 приведены результаты серии опытов с семенами овса. Если брать за единицу результат отдельного опыта, то можно констатировать, что обработка в МП повысила ЭП семян в данной серии с высоким уровнем вероятности. Однако, сравнив дисперсия результатов двух вариантов опытов, убеждаемся в достоверном превышении этого показателя в контрольном варианте.

Очевидно, это свидетельствует о большей выроввенности (прогнозируемости) показателей ЭП у обработанных семян. Но в 7 из 20 опытов нет достоверного различия между опытным н контрольным вариантами. Разбив опыты на две группы: с наличием эффекта (пэфф.п) и без аффекта ("я.эфф."), получаем важную информацию. Оказывается, что средние значения ЭП опытного варианта в обеих группах одинаковы. Но в группе "и.эфф." контрольный вариант каким-то образом догнал по уровню ЭП опытный вариант, одновременно достоверно превосходя по этому показателю свой вариант в группе "эфф."

Таблица 1

Результаты серии опытов по проверке воспроизводимости

эффекта повышения ЭП семян овса предпосевной магнитной активацией

Наименование Средние Общее Уровень Уровень

выборки ЭП (%) число вероятности Дисперсия значимости

опытов отличия отличия дисперсий

К серии 73,5±1,0 20 0,999 19,95 0,01

О серии 79,1 ±0,5 20 5,25

К группы "эфф," 70,8 ±0,7 13 0,999 6,03 *

0 группы "эфф." 79,0 ±0,7 13 6,17

К трупам "н.эфф." 78 ,(>±0,8 7 * 4,95 *

0 группы 'н.эфф." 79,3 ±0,8 7 4,24

*- отличие не достоверно

Таблица 2

Результаты серии опытов по проверке влияния ГМП на воспроизводимость эффекта стимулирования ЭП семян пшеницы, индуцированного предпосевной активацией в искусственном МП

Наименование Средние Общее Уровень Уровень значи-

выборки ЭП (%) чвело вероятности Дисперсия мости отличия

опытов отличия от 0 дисперсий от К

К серии 83,4 ±0,8 14 0,99 7,80

КЭ серии 83,7±0,3 14 0.999 1,30 0.01

О серии 86,6±0,3 14 1,34 0,01

К группы "эфф," 81,3±0,8 1 0,99 4,57

КЭ группы "эфф." 83,7±0,5 7 0.99 1,57 0,05

О группы "эфф," 86,4 ±0,5 7 1,62 0,05

К группы "а.эфф." 85,6±0,5 * 1,62

КЭ группы "и.эфф." 83,7±0,4 7 0,99 1,24 *

О группы "н.эфф," 86,7 ±0,4 7 1,23 *

отличие не достоверно

Что же заставило семена контрольного варианта, взятые из одной партии, хранившиеся и проращиваемые в строго стандартных условиях, примерно в каждом третьем опыте повышать свою ЭП ?

Известно, что некоторые сочетания индукций и частот искусственных МП, характерные для переменной составляющей ГМП, могут оказывать существенное влияпие на обменные процессы в живых клетках (А.Н.ЙЬеррагЛ, М.Е15епЬи<11 1977). Поскольку ЭП семян есть фу в кцнл интенсивности в частности и данных процессов, резонно предположить, что именно состояние переменной составляющей ГМП в период прорастания является корригирующим фактором. Для уточнения этого предположения, логично следующего из результатов первой серии, проведена вторая серия опытов.

В таблице 2 приведены результаты этих опытов с семенами пшеницы. В отличие от предыдущей, в данной серии использован дополнительный контрольный вариант, проращиваемой при ослаблении ГМП примерно в 100 раз с помощью пермаллоевого экрана.

В целом по серии средине значения ЭП обработанных семяв превосходят таковые в обоих контрольных вариантах с высокими уровнями вероятности. Как к в предыдущей серив, дисперсия ЭП в контрольном варианте достоверно выше, чем в опытном, но здесь она также достоверно превышает и дисперсию в экранированном контрольном варианте. Средние же по серии значения ЭП в обоих контрольных вариантах статистически не отличаются друг от Друга.

Итак, экранирование от ГМП практически не повлияло на среднюю ЭП в серии опытов, достоверно снизив лишь вариацию этого показателя от опыта к опыту, приближая ее к вариации ЭП в опытпом варианте. Несомненно, что в данной серии опытов все три ее варианта есть выборки разных совокупностей. В отдельных опытах достоверные отличия ЭП опытного варианта от контрольного зарегистрированы лишь в 7 из 14 случаев. В то же время, отличия ЭП Спитого варианта от экранированного контрольного отмечено в 13 опытах из И. Это очень высокая воспроизводимость для биологических экспериментов.

Разделим и эту серию опытов на две группы: "эфф." и "н.эфф.", основываясь на достр-вер кости отличий между опытным и неэкран и рован ним контрольным вариантами.

Во-первых, получаем подтверждение результатов предыдущей серии: в обеих группах ЭП опытного варианта не различаются, в то время как ЭП контрольного варианта в группе "н.эфф." достигает уровня опытного варианта, достоверно повышая ЭП своего же варианта в группе "эфф.". Следовательно, в нарушении воспроизводимости эффекта стимуляции ЭП снова повинна нестабильность контрольного варианта.

Во-вторых, получаем решающую информацию: в контрольном экранированном варвавте ЭП в обеих группах одинаковы и достоверно ниже ЭП опытного варианта. Этот фант не только демонстрирует повышение стабильности воспроизводимости ЭП в условиях экранирования от ГМП, но и убедительно доказывает влияние ГМП как искомого корригирующего фактора.

Известно, что предпосевное прогревание семян злаковых растений может существенно повысить их посевные качества (ГО 12038-84). Принимая во внимание сходство действия эффективного режима МП и прогревания на показатели ЭП, представляется важным уточнить возможное корригирующее влияние второго фактора на действие первого.

На рис.? представлены результаты проведенных серий опытов с семенами овса,

Во-первих, отметим, что использованный один из эффективных режимов обработки семян МП позволил повысить их ЭП с высшим уровнем вероятности.

Во-вторых, сама по себе тепловая обработка при данных условиях достоверно повлияла яа показатели ЭП при использовании двух температур: при 50°С повысила и при 70° С понизила.

Наиболее важной информацией, представляемой полученными результатами, является то, что воздействие температур выше 40°С вызывает полную нейтрализацию стимулирующего эффекта МП, При действии на обработанные МП семена температурой 50°С их ЭП снижается до уровня контроля. Можно кон стати ровать, что режим прогревания, который При самостоятельном воздействии существенно не влияет на ЭП семян ( 60°С) или даже оказывает стимулирующее влияние (50°С), при постмагнитном использовании может нейгрализовывать стимулирующий эффект МП. Как хорошо видно из рис.7, сама корма реакции обработай-них в МП семян па температурные ковдействня резко изменяется по сравнению с контролем. Другими словами, обработанные в МП и контрольные семена но реакциям на повышенные температуры есть выборки разных совокупностей.

Поскольку, как упоминалось в метоцической части, сухне семена подвергались воздей-

ствию повышенны* температур, находясь в плотно закрытых чашках, их влажности после прогрева существенно не изменялись. Единственным фактором, нивелирующим стимулирующий эффект МП, следует признать непосредственное воздействие повышенной температуры.

Рис.7

Действие предпосевного прогревания на показатели ЭП семян овса, прошедших магнитную активацию и контрольных

эаш

90 -

10 20 30 40 50 60 ТО Т °С

Итак, постмагнитные воздействия повышенных температур на семена растений могут являться сильным корригирующим фактором, нарушающим воспроизводимость лабораторных и полевых экспериментов.

Шестая глава

Проверка в полевых опытах влияния эффективного режима предпосевной обработки семян на урожайность и определяющие ее показатели

В таблице 3 представлены данные, полученные в сериях независимых полевых опытов с семенамв овса и ячменя. Подобранные в лабораторных опытах эффективные режимы предпосевной обработки сеыяп позволили получить статистически достоверные прибавки урожайности для обеих исследованных культур.

Результаты показывают, что в повышения урожайности овса сыграли роль достоверное увеличение продуктвввой густоты стояния растений (функция полевой всхожести) и достоверное увеличение среднего числа семян в метелках.

Напротив, средняя масса семян у обработанных растений этого вида в период уборки оказалась достоверно ниже, чем в контроле, что снизило прибавку урожайности. Технологически нормальное подсушивание семян практически устраняет разницу в средней массе

семян обоик вариантов. Как видим, превышение массы семян в контроле есть следствие более высокой влажности, Положнтельяый сам по себе фант снашення влажности формально снижает прибавку урожайности.

Таблица 3

Результаты полевых серий опытов по проверке влияния эффективной для ЭП семян двух злаковых культур предпосевной магнитной обработки на урожайность и некоторые другие показатели

Изменение показателей относительно контроля

в среднем по серии опытов (%'

Иссле- продук- число масса масса всхожесть то же

дуемая урожай- тивная семян 1000 1000 семян через 8

культура вость густота в колосе евеше- семян нового месяцев

стояния (метелке) убраввык после урожая

семян сушки

овес +25,3 + 15,8 +18,7 -8,0 0 +12 +9

ячмень + 16,9 +19,1 + 1,3 4,0 0 +9 +7

Всхожесть нового поколения семян овса в опытном варианте достоверно выше, чем в контрольном как через 1, так и через 8 месяцев после уборкя урожая. Несмотря ва значительное возрастание всхожести в обоих вариантах через 8 месяцев после уборкя по сравнению с предшествующими намерениями, разница сохранилась. Осо&еяно важно, что накануне высева всхожесть хранившихся семян опытного варианта соответствовала 1-2 классам по девствую* щему ГОСТу 10469-76, а то время как всхожесть хранившихся семян контрольного варианта в средней сказалась нище 3 класса, я, фактически, контрольные семена не пригодны для высева.

Повышение урожайности ячменя на опытных делянках получено исключительно ва счет увеличения продуктивной густоты стояния растений. Среднее число семян в шмосе статистически одинаково в обоих вариантах. Средняя масса семян, так же кал и в ояыте с овсом, в контрольном варианте достоверно выше и тоше за счет влажности,

И в данном случае нормаль вал непродолжительная сушка выравнивает показатели средней массы опытных и контрольных семян. Увеличение показателей всхожести новых семян в оаытном варианте, регистрируемое уже через I месяц после уборка урожая, сохраняется а через 8 месяцев храиевяя, несмотря ва возрастание этих показателей в обоих вариантах.

Обращает ва себе внимание факт, что я в даядам случае иахавуне весенних посевных работ только семена, выращенные в опытном варианте, соответствовала требованиям ГОСТа 10470-76 яо всхожести и могут быть исяольэованы для высева.

Выводи

1. При пропускав и в сухлх семяа злаковых растений через магнитное поле с последующим их высевом и измерением энергий прорастания скорость движения семян относительно силовых линяй при прочих равных условиях является существенным параметром воздействия на данный показатель.

2. При использовании источника постоя в него магнитного поля размером 120x80x65 мм

с полюсами по большим плоскостям и движения семян перпендикулярно главной оси . магнита, параллельно северному полюсу и на таком расстояния от последнего, что максимальная воздействующая напряженность составляла 1,0 «А/м, эффективной для пшеницы оказалась скорость прохождения 3,5 м/с, для ячменя и овса 3,0 м/с.

3. Результаты опытов показывают,, что во всех эффективен* режимах пропускания семян влаков через магнитное попе (напряженностью 2,7; 4,0 ; 6,3 кА/ы) эффект определяют

не величины воздействующей напряженности в не скорости Движения объектов сами I

по себе, а соотношения этих параметров, являющиеся для исследованных объектов к диапазонов режимов обработки практически постоянными.

4. Воздействие магнитного воля напряженностью 1,3 кА/м при сочетании с исследован- , ними скоростями пропускания давних семян существенно не повлияло на их энергию нрорастания.

Сравнительное изучение влияния предпосевного воздействия магнитным полем на энергию прорастания семян одного из исследованных видов растений позволило установить следующее:

(a) время экспозиции семяв в магнитном поле само по себе не является детерминирующим параметром воздействия,

(b) получаемый эффект яе имеет однозначной зависимости от величины электрического потенциала, индуцируемого силой Лореяаа в направлении, перпендикулярном векторам скорости и напряженности,

(c) эффект не имеет определяющей зависимости от значения вихревой ЭДС, наводимой в плоскостях, перпендикулярных силовым линиям магнитного поля.

5. Основываясь на результатах данных опытов, современных физико-химических представлениях, фактах, установленных предшествующими исследователями, а также некоторых известных законах, есть основание предложить новую гипотезу, объясняющую один из возможных механизмов действия магнитного поля иа биологические объекты. Суть ее сводится к следующему: триггером эффективного воздействия магнитного поля на живые клетки,движущиеся относитедьво его силовых линий, является й иду парованный выход части нонов Н+ (вовлекаемых в резонансное циркулярное движение вдоль мембраны и получающих центробежный импульс при уменьшении действующей напряженности) за пределы слоя нротивоионов поверхности клеточных мембран,

7. После обработки сухих семян злаковой культуры магнитным полем в эффект и »ном режиме и помещения их в слабощелочной раствор, через 2 - 3 мвиуты наблюдается статистически достоверное снижение рН этого раствора, что может являться следствием увеличения числа иояов Н\ ве находящихся в связях со структурами, а значит подтверждает предложенную гнпбтеэу. Контрольные семена ггрц подобных условиях не понижают рН раствора.

3. Наличием тех же ионов, вышедших за пределы зоны взаимодействия с мембранами клеток щитка зародыша, возможно объясняется активирование 0 -амилазы семян, обработанных в МП, что тоже соответствует предложенной гипотезе.

9, Геомагнитное поле в некоторых случаях способно оказывать корригирующее воздействие на контрольные варианты опытов,повышая их до уровня вариантов с использованием эффективных режимов предпосевной обработки семян растений искусственным магнитный нолем гораздо большей напряженности,

10. Влияние предпосевной обработки семян исследуемых растений магнитным полем в режиме стимулирующем энергию прорастания может полностью нейтрализовываться их последующим прогреванием в режиме, который при независимом использовании не влияет ((а данный показатель или даже стимулирует его,

11. Режим предпосевной магнитной обработки семян овса и ячменя, повышающий их эне]^ гию прорастания, позволил в независимых полевых экспериментах получить достоверную прибавку урожайности этих культур (у овса - за счет повышения продуктивной густоты стояния и среднего числя семян в метелках, у ячменя - за счет повышения продуктивной густоты стояния).

12. Семена овса и ячменя нового урожая, полученные в вариантах с использованием эффективной предпосевной обработки магнитным полем, имеют пониженную влажность в период уборки, а также устойчиво превышают контроль по показателям всхожести как через 1 месяц после закладки в хранилища, так и через 8 месяцев, то есть накануне иЯ весеннего высева.

Практические рекомендации

1. На основании результатов данной работы для использования в сельскохозяйственном производстве можно рекомендовать режимы предпосевного пропускания семян овса и ячменя через магнитное поле, при которых соблюдается отношение максимальной дей-1 ствующей напряженности (кА/м) к скорости (м/с) движения семян перпендикулярно силовым линиям поля примерно <1/3, причем величина действующей напряженности должна быть не ниже 2,5 - 3 кА/м.

2. Предпосевная обработка семян исследованных зерновых культур магнитным полем в указанных режимах может использоваться с целью повышения урожайности путем увеличения продуктивной густоты стояния растений на единице площади, а для овса еще и среднего числа семян в метелке.

3. Предпосевнаи обработка семян исследованных зерновых культур магнитным полем в тех же режимах может использоваться также с целью сокращения периода вегетации либо получения в день уборки урожая менее влажных семян.

4. Предпосевная обработка семян данных зерновых культур магнитным полем в установленных режимах может быть использована и с целью существенного повышения посевных качеств семян пояого урожая при идентичных условиях выращивания и хранения.

5. Результаты работы убеждают, что после предпосевного воздействия на семена злаковых растений магнитным нолем во изСкчиаиие снижения эффекта следует избегать их нагрева до температур выше 40°С.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы;

1. Сапогов A.C. Скорость пропускания семян зерновых культур через магнитное поле как существенный параметр эффективного воздействия на энергию прорастания. Р19-91-576, ОИЯИ, Дубна, 1991.

2. Сапогов A.C., Батыгин Н.Ф. О совместном воздействии предпосевной обработки магнитным полем и прогревания на энергию прорастания семян овса сорта Горизонт. Научно-технический бюллетень по агрономической физике, N.78, АФИ, Л., 1990, с.15-19.

3. Сапогов A.C. К вопросу о невоспроизводимое™ магнигобн ологлческих опытов. Биофизика, т.37, в.4,1992, с.769-771.

4. Сапогов A.C. (с соавт,) Способ предпосевной обработки семян и устройства для его осуществления. Описание изобретения по авторскому свидетельству N 1253445, 19S6.

5. Сапогов A.C. (с соавт.) Способ оценки качества семян. Описавяе изобретения по авторскому свидетельству N 1427609, 1988.

6. Сапогов A.C. (с соавт.) Устройство для обработки посевного материала. Описание изобретения по авторскому свидетельству N 1423015, 1988.

7. Сапогов A.C. К вопросу о триггерном механизме биологического действия магнитного ноля. PI 9-93-183, ОИЯИ, Дубна, 1993.

Рукопись поступила в издательский отдел Т октября 1993 года.

Макет Н.А.Киселевой

Подписано в печать 18.10.93 Формат 60x90/16. Офсетная печать. Уч.-изд. листов 1,95 Тираж 100. Заказ 46746

Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований Дубна Московской области