CC BY
102
Экология и природопользование
УДК 58.03(571.13): 581.5(571.13)
ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РОСТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ОТ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Юрий Степанович Ларионов
Омский государственный аграрный университет, 644043, Россия, г. Омск, ул. Партизанская, 8, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры генетики и селекции растений ОмГАУ, тел. (960)984-89-26
Николай Александрович Ярославцев
Омский государственный педагогический университет, 644099, Россия, г. Омск, Набережная им. Тухачевского, д. 14, аспирант-соискатель кафедры экологии ОмГПУ, тел. (3812)75-87-01
Получены данные эксперимента по возможности влияния электромагнитных излучений (ЭМИ) естественного происхождения на скорость роста семян пшеницы в зависимости от расположения тест-объектов относительно друг друга и интенсивности излучения.
Ключевые слова: растительный тест-объект, электромагнитное излучение низкой интенсивности, скорость роста.
THE GROWTH RATE OF PLANT TEST FACILITIES
WHEAT SEEDS DEPENDS ON THE ACTIONS OF LOW-INTENSITY
ELECTROMAGNETIC RADIATION OF NATURAL ORIGIN
Yuri S. Larionov
Omsk State Agricultural University, 644043, Russia, Omsk, ul. Partizanskaya, 8, Doctor of Agricultural Sciences, Department of Genetics and Plant Breeding OmGAU, tel. (960)984-89-26
Nikolay A. Yaroslavtsev
Omsk State Pedagogical University, 644099, Russia, Omsk, Front named. Tukhachevsky, 14, a graduate student in the Department of Ecology applicant OmSPU, tel. (3812)75-87-01
The data of experiment possible effects of electromagnetic radiation (EMR) of natural origin on the growth rate of wheat seeds, depending on the location of the test-objects relative to each other and the intensity of radiation.
Key words: plant test object, the electromagnetic radiation of low intensity, the rate of growth.
Изучение влияния на организм человека слабых и сверхслабых факторов физической и химической природы естественного и искусственного происхождения является новым направлением научных исследований и еще недостаточно учитывается при проведении экологического мониторинга [1, 2, 3, 4].
К таким факторам относят природные электромагнитные излучения низкой интенсивности (ЭМИНИ), которые в комплексе с излучениями техногенного происхождения оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека, вплоть до возникновения различных патологий, в том числе онкологических. Это вызывает необходимость более глубокого изучения таких явле-
100
Экология и природопользование
ний, а также выявления мест их локализации различными средствами и методами [5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14].
Комплексное влияние на организм человека и другие биологические объекты электромагнитных полей (ЭМП) и излучений (ЭМИ) низкой интенсивности естественного и техногенного происхождения (ЭМИНИ) оценивают как природнотехногенные электромагнитные факторы. Их относят к электромагнитным загрязнениям окружающей среды, негативно влияющим на живые объекты. В последние годы эта проблема активно исследуется многими учеными [2, 6, 7, 8, 9]. Для этих целей используются инструментальные средства контроля, например, СКВИД-магнитометры, индикатор геофизических аномалий ИГА-1 и др. [5, 15, 16]. Применение таких приборов ограничивается их недостаточным количеством и распространением при экологическом мониторинге окружающей среды.
Образование электромагнитных аномалий, как правило, связывают с высокой степенью вариаций геофизических ландшафтов, в том числе по ЭМИ и ЭМП, которые, как известно, вызываются различными процессами, протекающими в горных породах и сопровождающими возникновением электромагнитной эмиссии [6]. Такое воздействие проявляется в измененном морфогенезе растительных ландшафтов и особей растений как комплексное системное воздействие. Измененный морфогенез проявляется в виде нехарактерных форм роста и развития древесных, кустарниковых и травянистых растений [17, 18]. Исследования последних лет позволяют говорить о том, что ЭМИ и ЭМП с низким уровнем интенсивности излучения (эмиссии), значительно ниже ПДУ, могут оказывать гораздо большее воздействие на биологические объекты, чем это принято думать [2, 3, 4]. Исследования влияния ЭМИНИ на тест-объекты растительного и животного происхождения показали возможность их различного воздействия на такие системы, например, в виде активации или ингибирования скорости их роста и развития как одного из видов гравитропической реакции (ГТР). Это зависит от характеристик ЭМИНИ по частоте, амплитуде, фазе и др. [19, 1].
Оценивая такой измененный морфогенез, можно выявлять присутствие ЛЭМАНИ и характер их влияния на растения, исследуя при этом признаки активации или ингибирования роста растений - индикаторов, которые необходимо выращивать в исследуемых зонах действий таких аномалий, т. е. применять метод фитоиндикации. Фитоиндикация является проверенным и надежным методом мониторинга состояния окружающей среды [20, 17].
Данные проявления ГТР можно оценивать с позиции общей теории симметрии как методологической основы современного естествознания, которая предусматривает симметричное отражение и формирование объектов, находящихся внутри системы. В.И. Вернадский, развивая подходы теории симметрии применительно к биосфере, отмечал, что диссимметрия может возникнуть только под влиянием причины, обладающей такой же диссимметрией, что непосредственно проявляется в биосфере. Развивая эти идеи, В.И. Вернадский пришел к выводу о принципиальной неоднородности пространства-времени, то есть для него характерно устойчивое нарушение симметрии [18]. Такие методо-
101
Экология и природопользование
логические подходы, в целом, распространяются на растительные сообщества, что предполагает изучение пространственной структуры и ландшафтных комплексов фитоценозов, их геометрического строения надорганизменного и орга-низменного уровня, в том числе по измененному морфогенезу. Изучение пространственной структуры природных комплексов различных масштабов может обладать большой прогностической ценностью в различных направлениях эколого-биологических и других исследований [3, 4, 17, 18]. Например, образование так называемой «пятнистости» на полях при выращивании сельскохозяйственных культур [21]. Также имеет место возникновение различных патологий состояния здоровья, включая онкологические заболевания, на местах длительного пребывания человека [7, 8, 9, 10, 11, 22]. Это характерно и для Омской области, даже в районах отсутствия техногенного загрязнения окружающей среды, например, в Муромцевском районе [7, 8, 9].
Разработанный метод фитоиндикации ЛЭМАНИ и методика определения их размеров основаны на оценке средней скорости роста проростков семян растений-индикаторов, например пшеницы, выращенных на модельных минимальных площадках, которые условно принимаются за точки с заданными (выбранными) координатами, при статистически достоверных выборках. Сравнение средней скорости роста между точками (ячейками) и их группами, относительно выбранной градации, сформированной на основе средней скорости роста по всей модельной площадке, позволяет выделить локальные зоны с различной реакцией роста растений-индикаторов, определить их размеры в проекции на плоскость.
Известно специфическое действие ЭМИ низкой и сверхнизкой интенсивности на растительные тест-объекты, изученное в лабораторных условиях, которое проявляется в виде активации или ингибирования роста и развития растений [19, 1]. Особенности действия ЭМИ на растения в полевых условиях изучены недостаточно [17, 21]. Проведен эксперимент с семенами пшеницы, которые широко используются как тест-объекты при проведении опытов [23, 24, 21] на двух модельных площадках размером 1,5 х 1,5 м (2,25 м ) и 0,5 х 0,5 м (0,25 м ), имеющих неравномерности по электрической составляющей ЭМИ, которая была определена с помощью индикатора геофизических аномалий «ИГА-1» (чувствительность 10-100 пкВ) [15, 16]. Семена пшеницы проращивались в полевых условиях, при естественной освещенности в течение семи суток. Они были размещены в рулонах (пленка ПВХ и фильтровальная бумага) в емкостях с водой, которые были равномерно распределены на 2-х площадках, размеченных маркером на ячейки размером 10 х 10 см по 60 штук в каждой ячейке (всего 15 000 штук). Средняя скорость роста на площадке S = 2,25 м составила 23,00 мм в сутки (рис. 1), на площадке S = 0,25 м2 - 28,37 мм в сутки (рис. 2). Отличие составило 23,35 %. Полученные данные позволили выявить существенные отличия по скорости роста проростков семян относительно контроля и места их расположения, которые зависели от интенсивности ЭМИ естественного происхождения. Существенное увеличение скорости роста проростков семян ведет к преждевременному истощению растительных тест-объектов
102
Экология и природопользование
и уменьшению их устойчивости к состоянию окружающей среды. Коэффициент корреляции г = 0,73. Подобные эффекты наблюдались при развитии различных патологий, в том числе и онкологических, у человека в результате длительного пребывания в местах с особым характером ЭМИ низкой интенсивности естественного происхождения [7, 8, 9, 11, 22].
Г _ I
о о о ▲ ▲ ▲ ▲
О о о о о о ▲ ▲ ▲ ▲
▲ о о о ▲ ▲ ▲
о о о о о ▲ ▲ о о о
▲ о о о о
▲ ▲ ▲ о о о о о о
▲ о ▲ ▲ о о о
▲ ▲ ▲ о о о о
▲ ▲ о
▲ ▲ о о о о
▲ о ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ о
о о о о ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲
*1
Д - Зона ингибирования роста Q - Зона активации роста
Площадка S = 2,25 кв.м.
/
Площадка S = 0,25 кв.м.
о о о о о
о о о о
о о о о о
о о о о о
о о о о о
Рис. 1. Схема размещения зон локализации ЭМИ, выделенных по признаку различной скорости роста проростков семян пшеницы сорта Памяти Азиева, относительно контроля (интервал скорости роста - 3,0 мм/сутки)
Сечение Г- Г (повёрнуто)
Длина площадки, дм
Рис. 2. Изменение средней скорости роста проростков семян пшеницы, выращенных в течение 7 суток на модельной площадке в полевых условиях:
К 1 - средняя скорость роста на модельной площадке S = 2,25 м2; К 2 -средняя скорость роста на модельной площадке S = 0,25 м ; зона А - увеличение скорости роста, относительно К; зона Б - условно нейтральная реакция; зона В - уменьшение относительной скорости роста, относительно К
103
Экология и природопользование
Это позволяет утверждать, что скорость роста проростков семян пшеницы зависит от интенсивности ЭМИ естественного происхождения, независимо от плодородия почвы и условий роста. Выявленные локальные участки, с отклонениями скорости роста проростков семян, совпадают с локализацией неоднородностей электромагнитного поля по его электрической составляющей, определенной с помощью индикатора геофизических аномалий «ИГА-1» и могут являться дополнительным фактором влияния окружающей среды на биологический объект.
Выводы
1. Установлена зависимость между скоростью роста проростков семян пшеницы и уровнем неравномерности естественного электромагнитного поля земли низкой интенсивности.
2. Выявлено влияние электромагнитного излучения низкой интенсивности естественного происхождения как дополнительного фактора естественного происхождения, определяющего скорость роста проростков семян, относительно средних показателей в полевых условиях.
3. Предлагаемый метод фитоиндикации позволяет использовать его при экологическом мониторинге окружающей среды для выявления негативных факторов электромагнитной природы как дополнительное средство инструментального контроля, которое может иметь прикладное значение в различных направлениях биологических исследований.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Влияние комбинированного магнитного поля на гравитропическую реакцию растений и спектр электромагнитного излучения генерируемого ими в процессе роста / Н.И. Бога-тина, Н.В. Шейкина, В. А. Карачевцев, Е.Л. Кордюм // III Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», 1-4 июля 2003: избр. тр. / С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т. - СПб., 2003. - С. 53-54.
2. Влияние внешних электромагнитных воздействий на процессы самоорганизации сложных биологических систем. Биологический факультет МГУ / А.Б. Бурлаков, С.М. Па-далка, Е.А. Супруненко, Е.Н. Ахматова, В. А. Голиченков // Материалы конференции «Этика и наука будущего». Ежегодник «Дельфис 2003». - С. 252-255.
3. Галль Л. Н. Новое направление науки - изучение действия слабых и сверхслабых факторов физической и химической природы на биологические системы // IV Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», 3-7 июля 2006, избр. тр. - С. 1-9.
4. Галль Л. Н. В мире сверхслабых. Нелинейная, квантовая биоэнергетика: новый взгляд на природу жизни. - СПб, 2009. - 317 с.
5. Александров В. В. Экологическая роль электромагнетизма. - СПб.: Изд-во Поли-техн. ун-та, 2010. - 736 с.
6. Гридин В.И., Гак Е.З. Физико-геологическое моделирование природных явлений. -М.: Наука, 1994. - 204 с.
7. Косов А.А., Ярославцев Н.А., Приходько С.М. Геоактивные зоны как источник ЭМИ и ЭМП низкой и сверхнизкой интенсивности, вызывающие онкологические и другие
104
Экология и природопользование
патологии // Становление и развитие научных исследований в высшей школе // Сборник научных трудов. - Т. 2. - Томск: Изд-во ТПУ, 2009. - С. 334-340.
8. Косов А.А., Ярославцев Н.А., Приходько С.В. Роль электромагнитных излучений различной частоты и интенсивности в загрязнении окружающей среды и средства компенсации такого влияния // Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона: Материалы II Междунар. науч. практ. конф. - Омск: Изд-во ОмГПУ, 2008. - С. 263-267.
9. Косов А.А., Барабанов А.А., Ярославцев Н.А. Роль электромагнитных полей и излучений в системе обеспечения безопасности человека // Академический вестник Урал НИИ Проект НИИ РААСН, № 1, 2010. - С. 84-90.
10. Кочмар Б., Соботик Э., Юрасик О. Возможное влияние геологических структур на распространение раковых опухолей в городской среде по результатам долговременных наблюдений // IV Объединенный международный симпозиум по проблемам прикладной геохимии. - Иркутск: Институт Геохимии, 1994.
11. Патогенное воздействие зон активных разломов земной коры Санкт-Петербургского региона / Е.К. Мельников, В. А. Рудник, Ю.И. Мусийчук, В.И. Рымарев // Геоэкология. - № 4. - 1994. - С. 52-69.
12. Прохоров В.Г. Техногенные и природные зоны биологического дискомфорта // Бюллетень СО РАМН, Новосибирск. - 1992. - № 4. - С. 59-66.
13. Ярославцев Н.А. Фитоиндикация слабых малоразмерных геофизических аномалий локального характера при экологической оценке состояния окружающей среды // Омский научный вестник, 2006. - № 6(41). - С. 297-300.
14. Ярославцев Н.А., Косов А.А., Ларионов Ю.С. Метод фитоиндикации слабых электромагнитных аномалий локального характера растительными тест-объектами в полевых условиях и методика оценки такого влияния // Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона: матер. II Междунар. науч. практ. конф. - Омск: Изд-во ОмГПУ, 2008. - С. 164-167.
15. Кравченко Ю.П., Савельев А.В. Использование приборов ИГА-1 для геоэкологии, предотвращения ЧС и антитеррора. Наука, образование, производство в решении экологических проблем // Матер. Междунар. науч.-техн. конференции. - Уфа: УГАТУ, 2006.
16. Кравченко Ю.П. Опыт использования приборов ИГА-1 для геоэкологических исследований и подземной разведки. Геодинамика и сейсмичность средиземноморско-Черноморско-Каспийского региона. Евро-Азиатское Геофизическое общество, Краснодарское краевое отделение ЕАГО // Тезисы докладов Международного семинара. - Геленджик, 2006.
17. Григорьев А.И. Индикация состояния окружающее среды: монография. - Омск: Изд-во Прогресс, 2004. - 132 с.
18. Кирпотин С. Н. Геометрический подход к изучению пространственной структуры природных тел (симметрия и дисимметрия в живой природе): учеб. пособие. - Томск, 1997. -114 с.
19. Белова Н.А., Ермаков О.Н., Леднев В.В. Амплитудная зависимость биологических эффектов крайне слабых переменных магнитных полей с частотой 60 герц // IV Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», 3-7 июля 2006 г., СПб: избр. тр. - СПб.: C.-Петерб. гос. электротехн. ун-т, 2006. - С. 21-26.
20. Бобренко И. А. Биоиндикация и биотестирование в исследованиях экосистем: учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2004. - 113 с.
21. Ларионов Ю.С., Ларионова Л.М. Методика оценки урожайных свойств семян зерновых культур и ее краткое обоснование. Пути повышения эффективности с.-х. производства // Сб. науч. тр. ЧГАУ. - Челябинск, 1998. - С. 69-76.
105
Экология и природопользование
22. Рудник В. А. Зоны геологической неоднородности земной коры и их воздействие на среду обитания // Вестник РАН. - № 8. - 1996. - С. 713-719.
23. Эффекты и механизмы воздействия ЭМП сверхнизких частот на семена пшеницы в ходе их прорастания / С.И. Аксёнов, А. А. Булычев, Т.Ю. Грунина, С.Н. Горячев, В.Б. Туро-вецкий // II Международный конгресс «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», 3-7 июля 2000 г., СПб: тез. докл. - СПб.: С.-Петерб. гос. ун-т, 2000. - С. 59.
24. Коваль С.Ф., Шаманин В.П. Растение в опыте: монография. - Омск: ИЦиГ СО РАН, ОмГАУ, 1999. - 204 с.
Получено 17.10.2012
© Ю.С. Ларионов, Н.А. Ярославцев, 2012
106
