Влияние сверхширокополосных импульсов

УДК 57.043:577.342
Остроумов А.А., Палатная С.А.
Объединённый институт высоких температур РАН
Влияние сверхширокополосных импульсов электромагнитного поля
субнаносекундной длительности на рост стебля и корня яровой пшеницы
Среди электромагнитных воздействий выделяются сверхширокополосные
импульсы электромагнитного поля (СШП ЭМИ). Эти импульсы интересны тем, что
пиковая напряженность электрического поля сопоставима с полем микроскопических
конденсаторов, используемых для электропорации клеточных мембран (0,5–15 кВ/см в
зависимости от типа клеток [1]). При этом фронт нарастания импульса ~ 1 нс, что на 2
порядка меньше, чем характерное время нарастания напряженности электрического
поля при ударе молнии (~100 нс) – самое быстрое в природе изменение электрического
поля, которому могут подвергнуться живые существа. При формальном разложении в
спектр Фурье, СШП ЭМИ обладают очень широким спектром и воспринимаются
приёмником
(например,
биологическим
объектом)
как
большое
количество
монохроматических сигналов с близкими частотами, а значит могут возбуждать
осцилляторы с заранее неизвестными собственными частотами. Также необходимо
отметить, что тепловая мощность СШП ЭМИ излучения невелика, и значительного
нагрева биологических объектов не происходит. Вышеперечисленные свойства СШП
ЭМИ в области их влияния на биологические объекты вызывают большой научный
интерес и требуют тщательного исследования, особенно влияния СШП ЭМИ на
высшие растения.
Задача, поставленная в данном исследовании: определить характер влияния
СШП ЭМИ по изменению индикаторных параметров пшеницы, в качестве которых
использовалась средняя длина стебля, длина наиболее развитого корня в выборке семян
и процент жизнеспособных семян (ПЖС) в выборке.
В качестве источника СШП ЭМИ использовалась установка «ГИН-Био»,
выполненная на базе генератора, разработанного в НПАО «ФИД-Технология» [2].
Пиковая напряженность СШП ЭМИ составляла 130 кВ/м при частоте повторения
импульсов 100 Гц и длительности импульса 0,5 нс с фронтом менее 0,15 нс. Опыты
проводились на пшенице вида Triticum aestirum яровая сорт Энгелена урожая 2005 года
коллекции факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Для определения
параметров пшеницы использовалась методика биотестирования по методу проростков
[3, 4]. Всхожесть для выборки определялась по методу, предложенному в работе [5].
Семена облучались в сухом состоянии, а потом проращивались в фильтрованной
водопроводной воде. Облучение проходило в течение 45 и 30 минут. После облучения
и контрольная, и опытная группы семян проращивались в аналогичных условиях
(температура, световой режим, влажность) в течение трёх дней. Статистическая
обработка проводилась в программе Microsoft Excel. Для определения достоверности
различия между группами использовался t-критерий Стьюдента.
Величины индикаторных параметров пшеницы представлены на рисунке 1.
Длина корня меньше контрольного значения для 30 и 45 минут экспозиции (р<0.05).
Длина стебля для 30 минут экспозиции больше контрольного значения (р<0.05), а для
45 минут экспозиции – меньше (p<0.01). Статистически значимых изменений ПЖС нет.
Характер полученных данных позволяет предположить нелинейное влияние
СШП ЭМИ на длину стебля и длину корня. Слабое изменение ПЖС подразумевает
сохранение жизнеспособности семян. Рост стебля стимулируется при времени
облучения 30 минут и угнетается при времени облучения в 45 минут, поэтому можно
сделать предварительный вывод о существовании некоего времени оптимальной
экспозиции между 30 и 45 минутами облучения, максимально стимулирующего
пшеницу. Данные находятся в соответствии с работами [6,7], так как СШП ЭМИ не
снижает ПЖС, но при этом повышает скорость роста стеблей при малых временах
экспозиции и угнетает семена при больших временах экспозиции.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что облучение сухих семян
яровой пшеницы СШП ЭМИ можно использовать для повышения потребительских
свойств и урожайности пшеницы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Ю. А. Чизмаджев, Перенос нуклеиновых кислот в ткани и клетки
(на пути к генной терапии) // Соросовский образовательный журнал, том 8, №2,
2004
2.
Модульный
Осташев В.Е., Лебедев Е.Ф., Ульянов А.В., Федоров В.М.
излучатель
мощных
видеоимпульсов
как
инструментальное
средство в задачах электромагнитной совместимости // Труды 7-го Междун.
симп. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии
–
«ЭМС – 2007» – СПб.: ВИТУ, 2007. – С.161-164.
3.
Куликова, Н.А., Холодов, В.А., Лебедева, Г.Ф., Перминова, И.В.
Некоторые метрологические характеристики биотестирования по методу
проростков
и
планирование
"Экспериментальная
эксперимента.
информация
в
//
Труды
почвоведении:
Всерос.
теория
и
конф.
пути
стандартизации", Ф-т почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова – 2005. - с. 203204.
4.
Спиридонов Ю.Я., Пронина Н.Б., Горбачёв Т.В.
Рекомендации
использования метода биоиндикации для оценки остаточных количеств
гербицидов в почве и их суммарной фитотоксичности. // Росагропромиздат
1990. стр. 25-26
5.
Витязев В.Г., Самсонова В.П., Макаров И.Б., Кондрашкина М.И.
Практикум по общему земледелию // Издательско-торговая корпорация
«Дашков и К», М. 2005 год.
6.
Остроумов А.А. Влияние СШП импульсов электромагнитного
поля субнаносекундной длительности на всхожесть и рост яровой пшеницы //
Труды
50-ой
научной
конференции
МФТИ
«Современные
проблемы
фундаментальных и прикладных наук» - Часть IV «Молекулярная и
биологическая физика» М.: МФТИ 2007 год с.11-14
7.
полем
Хищенко А.А. и д.р. Результаты предпосевной обработки семян
импульсного
коронного
разряда//
Труды
Краснадарского
Университета, выпуск 4, 2006 год.
Рис. 1. Индикаторные параметры пшеницы при разных временах экспозиции.
Гос.