Ткачук Г.С., Єжевська О.С.

ДІЯ ФІЗИЧНИХ ПОЛІВ НА РОЗВИТОК РОСЛИН ТА МІКРООРГАНІЗМІВ

Хмельницький національний університет

На даний час, за образним висловом, лише глухий не почує міркувань про вплив геомагнітних збурень та електромагнітних полів антропогенного походження на здоров’я людини. В 1995 році Всесвітньою Організацією Охорони Здоров’я (ВООЗ) офіційно був запроваджений термін “глобальне електромагнітне забруднення довкілля”.

Живі організми в процесі еволюції пристосувалися до певного природного рівня електромагнітного поля, однак значні відхилення від нього в більшу чи меншу сторону виходять за межі оптимуму життєдіяльності живих організмів і є стресорним фактором. Електромагнітні поля антропогенного походження мають інші характеристики, ніж геомагнітне поле і призводять до десинхронізації міжклітинних та міжорганних взаємодій в біологічній системі, яка налаштована в унісон з природним електромагнітним фоном. В той же час, всяке фізичне явище, яке піддається контролю, можна використати і в корисних цілях. Давно відоме застосування елктромагнітних полів в магнітотерапії, з цією метою промисловість випускає відповідні як стаціонарні, так і портативні пристрої. За їх допомогою лікують захворювання опорно-рушійного апарату, деякі простудні та гінекологічні захворювання тощо.

При масових спостереженнях чітко виявилася закономірність, яка полягає в підсиленні приросту дерев, як в період максимуму, так і мінімуму сонячної активності, хоча в останньому випадку підсилення має менш виражений характер. Перші роботи з впливу магнітного поля на розвиток рослин, в тому числі використання омагніченої води для передпосівного замочування насіння, були проведені ще в 60-х роках минулого століття. Врожайність буряків зросла на 7 – 14%, сої – на 28%, цибулі – на 29%, а врожайність рису – на 14%. Відмічено прискорення цвітіння помідорів на 2 дні та збільшення маси їх плодів на 18%. Важливо зазначити, що застосування омагніченої води підвищує ефективність використання добрив.

На кафедрі хімії Хмельницького національного університету були проведені експерименти з впливу деяких фізичних полів на розвиток рослин та мікроорганізмів. Серед рослин об’єктом дослідження було вибрано насіння квасолі. Пророщування проводилося за однією із стандартних методик: в чашки Петрі поміщували по 30 насінин і заливали дистильованою водою, або розчином комплексного добрива (0,2 г/л).Саме омагнічування проводили за допомогою різних пристроїв та при різних режимах. Один варіант – насіння квасолі, залите дистильованою водою, або розчином мінеральних добрив, поміщували в соленоїд з індукцією електромагнітного поля 2 мТл (діапазон частот 2 – 50 Гц) і витримували протягом 3 год. Окрім цього використовували електромагнітний пристрій МАГ-30 з індукцією 30 мТл і частотою 50 Гц, час експозиції – 2 год. Другий варіант – дистильована вода, або розчин добрив з допомогою помпи протягом 1 години циркулювали через систему з 3-х пар постійних магнітів (максимальна індукція 250 мТл), після чого нею заливали насіння квасолі.

Схожість квасолі у великій мірі залежить від частоти електромагнітного поля, тобто, при деяких частотах схожість квасолі є більшою, ніж в контрольному досліді, а при інших навпаки – меншою. Окрім того спостерігається суттєва різниця між схожістю квасолі після обробки її ЕМП в дистильованій воді та в розчині мінеральних добрив. Наприклад, після обробки квасолі ЕМП при частоті 14 Гц її схожість в 5 разів вища, ніж в контрольному досліді. В той же час схожість квасолі після її обробки ЕМП з індукцією 2 мТл і частотою 50 Гц в обидвох випадках дорівнювала нулю. Після обробки ЕМП з індукцією 30 мТл і частотою 50 Гц схожість квасолі в дистильованій воді була на 80%, а в розчині мінеральних добрив на 70% меншою, ніж в контрольному розчині. Це свідчить про негативний вплив ЕМП промислової частоти на біологічні об’єкти, що було неодноразово відмічено в науковій літературі.

Були також проведені досліди з впливу високочастотного електричного поля (110 кГц, 10 кВ) на схожість квасолі в дистильованій воді та в розчині мінеральних добрив. Тривалість експозиції – 20 хв. Дія такого поля на воду до певної міри нагадує дію магнітного поля, тобто призводить до зростання “структурної температури”, молекули в розчині стають рухливішими, ніби він підігрітий. Виявилося, що схожість квасолі в дистильованій воді, попередньо обробленій коронним розрядом, різко зростає – в 2,4 рази. Якщо ж таким чином обробляти воду разом з насінням квасолі, її схожість знижується на 75%. Схожість квасолі після обробки її в розчині мінеральних добрив була нульовою. Це означає, що дія будь-яких фізичних полів на біооб’єкти впливає як на молекули води, так і на клітини живих організмів. Таким чином, джерела ЕМП виявляють дію (здебільшого негативну) на дикі та культурні рослини і грунтову флору в зоні їх впливу.

Можливість впливу флуктуації геомагнітного поля на життєдіяльність бактерій була показана О.Л.Чижевським ще на початку 30-х років минулого століття в його статті “Епідемічні катастрофи і періодична діяльність Сонця”. Зокрема, було виявлено, що в роки максимуму сонячної активності середній процент пораження картоплі фітофторою становить 85%, а в роки мінімуму – 14%.

Зважаючи на велике практичне значення процесів дріжджового бродіння, дослідженню біосинтетичної здатності дріжджових клітин приділяють багато уваги. Один з напрямків досліджень – вплив фізичних факторів на активування процесу (механоактивування, електроактивування, дія магнітних полів тощо). Така обробка мікроорганізмів може як стимулювати їх ферментативну активність і біосинтетичну здатність, так і пригнічувати.

Спиртове бродіння – це строго регламентований ланцюг хімічних реакцій, кінцевим результатом якого є розпад глюкози з утворенням етилового спирту та вуглекислого газу. Якщо вихідною речовиною є цукор (сахароза), то спочатку відбувається реакція гідролізу (взаємодії сахарози з водою) з утворенням двох молекул – глюкози і фруктози. Внаслідок дії магнітного поля на розчин швидкість такої реакції сповільнюється. Це, відповідно, повинно призводити до сповільнення всього процесу бродіння, що й було підтверджено експериментальним шляхом. В той же час досліди з впливу високочастотного електричного поля на процес бродіння сахарози показали, що цей процес можна прискорити. Слідкувати за швидкістю такого процесу зручно вимірюванням об’єму вуглекислого газу через певні проміжки часу. Виявилося, що виділення вуглекислого газу (а отже і утворення етилового спирту) з 10%-го розчину цукру, попередньо обробленого коронним розрядом пртягом 40 хв, різко зростає – в 3,2 рази. Якщо ж таким чином обробляти розчин сахарози разом з дріжджовими клітинами, то виділення вуглекислоти різко знижується і лише через 3 години перевищує виділення з контрольного розчину.

Якщо при певних умовах швидкість приросту біомаси дріжджових клітин зростає, то це призводить і до зростання виходу продуктів бродіння. В проведених експериментах також було зафіксоване подібне явище. Після попередньої магнітної обробки 10%-го розчину глюкози на пристрої з постійних магнітів процес бродіння проходив інтенсивніше, ніж у контрольному розчині: протягом перших чотирьох годин швидкість бродіння зросла в 1,8 рази. Однак, з огляду на ринкову ціну глюкози, застосування її для виробницива спирту навряд є доцільним.

Отже, з практичної сторони, найефективнішим способом активування процесу спиртового бродіння є дія на вихідний розчин (без дріжджів) високочастотного електричного поля, яке може прискорити цей процес в декілька разів.

Таким чином, застосування магнітних та електричних полів дозволяє в значній мірі впливати на розвиток рослин та мікроорганізмів, що може дати істотний економічний ефект.