Влияние электрического тока на растения

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Влияние электрического тока на растения

Власова Е.И. 1Сенюшина А.И. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №11 с углубленным изучением отдельных предметов» Нижнекамского муниципального района Республики Татарстан, МБОУ «СОШ № 11» НМР РТ
Моряшова О.П. 1Синявина М.Р. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №11 с углубленным изучением отдельных предметов» Нижнекамского муниципального района Республики Татарстан, МБОУ «СОШ № 11» НМР РТ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

1.Введение

В кабинете биологии на стене висел маленький чахлый цветок. Учительница принесла его из коридора «на лечение». Через полгода цветок было не узнать, он стал пышным, красивым, с большим количеством листьев. Нам стало интересно, что же произошло, и мы подошли с вопросом к нашему преподавателю биологии. Она сказала, что землю не меняла, поливала, как и другие цветы,  обыкновенной водой.  Чем же был вызван такой рост? Тут мы обратили внимание на то, что горшок висит практически вплотную к выключателю, а на физике нам рассказывали о воздействии электричества на живые организмы. У нас возникло предположение, что именно близость к электричеству и способствовала столь сильному росту растения.

Цель работы: Изучить влияние электрического тока на рост и развитие растений. Проверить способ более быстрого роста растений

Задачи:

  1. Изучить литературу по данному вопросу
  2. Отследить основные этапы развития растений.
  3. Сравнить рост и развитие трех растений монстеры, посаженных в горшки на разном расстоянии от электрических приборов при прочих равных условиях.
  4. Проверить способ более быстрого роста растений
  5. Выявить положительные качества и недостатки.
  6. Сделать выводы и дать рекомендации об использовании электричества в выращивании растений.
  1. Обзор литературы

2.1.Немного истории         Еще в XIX веке ученые установили, что земной шар заряжен отрицательно по отношению к атмосфере. В начале XX столетия на расстоянии 100 Километров от поверхности земли была обнаружена положительно заряженная прослойка - ионосфера. Таким образом, земная поверхность и ионосфера представляют собой два гигантских электрода, создающих электрическое поле, в котором постоянно находятся живые организмы. 
         Заряды между Землей и ионосферой переносятся аэроионами. Носители отрицательных зарядов устремляются к ионосфере, а положительные аэроионы движутся к земной поверхности, где вступают в контакт с растениями. Чем выше отрицательный заряд растения, тем больше оно поглощает положительных ионов 
         Можно предположить, что растения определенным образом реагируют на изменение электрического потенциала окружающей среды. Более двухсот лет назад французский аббат П. Берталон заметил, что возле громоотвода растительность пышнее и сочнее, чем на некотором расстоянии от него.

Для Наркевича-Иодко, землевладельца и ученого-исследователя, изучение влияния электричества на растения представляло большой интерес. С целью проведения систематических исследований в этой области он оборудовал в имении Наднеман опытные участки электрокультивирования. Во время опытов под электричеством исследовались посевы ржи, овса, ячменя, кукурузы, гороха, боба, а также плодово-ягодных растений, хмеля. Электрокультивация проводилась и в парниках, и в оранжереях. Учёный особо заботился о чистоте, точности и корректности опытов.

Изучая влияние электричества на растения, ученый пришел к выводу, что электричество оказывает на растения благотворное влияние. Из отчётов следовало, что под воздействием электричества урожайность сельскохозяйственных культур повышалась в сравнении с контрольными замерами на 6-10 процентов. Электричество способствовало ускорению химических процессов, происходящих в почве.

Позднее его соотечественник ученый Грандо выращивал два совершенно одинаковых растения, но одно находилось в естественных условиях, а другое было накрыто проволочной сеткой, ограждавшей его от внешнего электрического поля. Второе растение развивалось медленно и выглядело хуже находящегося в естественном электрическом поле. Грандо сделал заключение, что для нормального роста и развития растениям необходим постоянный контакт с внешним электрическим полем. 

В опытах, проведенных другими исследователями, были получены пестрые результаты.  Так, в одном из экспериментов вокруг делянки, где росла морковь, в почву вставили металлические электроды, через которые время от времени пропускали электрический ток. Урожай превзошел все ожидания - масса отдельных корней достигла пяти килограммов!       
          Далее ученые Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН СССР установили, что фотосинтез идет тем быстрее, чем больше разность потенциалов между растениями и атмосферой. Так, например, если около растения держать отрицательный электрод и постепенно увеличивать напряжение (500, 1000, 1500, 2500 вольт), то интенсивность фотосинтеза будет возрастать. Если же потенциалы растения и атмосферы близки, то растение перестает поглощать углекислый газ.  При перемене полярности электрический ток, напротив, несколько тормозил рост растений.

В 1984 году в журнале "Цветоводство" была опубликована статья об использовании электрического тока для стимуляции корнеобразования у черенков декоративных растений, например у черенков роз. С ними-то и были поставлены опыты в закрытом грунте. Черенки нескольких сортов роз высаживали в перлитовый песок. Дважды в день их поливали и не менее трех часов воздействовали электрическим током (15 В; до 60 мкА). При этом отрицательный электрод подсоединялся к растению, а положительный погружали в субстрат. За 45 дней прижилось 89 процентов черенков, причем у них появились хорошо развитые корни. В контроле (без электростимуляции) за 70 дней выход укорененных черенков составил 75 процентов, однако корни у них были развиты значительно слабее. Таким образом, электростимуляция сократила срок выращивания черенков в 1,7 раза, в 1,2 раза увеличила выход продукции с единицы площади.

Дальнейшее изучение влияния электрического тока на растения позволит еще более активно управлять их продуктивностью. Приведенные факты свидетельствуют о том, что в мире растений еще много непознанного.

2.2. Влияние тока на определённые части растения и ток растений

         Среди многочисленных физиологических процессов, постоянно протекающих в тканях и органах растений, пожалуй, наиболее загадочны биоэлектрические явления. Еще со времени открытия Л. Гальвани электрических процессов в живых тканях электрофизиологам были известны так называемые токи повреждения. При разрезании поперек волокон мышечного аппарата животного и подведении одного контакта гальванометра к срезу, а другого - к продольной неповрежденной поверхности, прибор зафиксировал разность электрических потенциалов в 0,1 В. Последующие измерения токов повреждения на растительных тканях показали аналогичные результаты. Причем поверхности срезов стеблей, листьев, репродуктивных органов и корней всегда по отношению к неповрежденной ткани имели отрицательный заряд. Выяснилось также, что в момент гибели некоторых растительных тканей резко возрастает электрический потенциал.  
         К настоящему времени получена достаточная информация об электрических явлениях, сопровождающих в растениях процессы фотосинтеза, дыхания, передвижения веществ по их тканям. Открыты электрические ритмы растений. Если, к примеру, поместить в воду кончик корня молодого растения гороха посевного и между различными точками корня и наружной средой (водой) измерять разность потенциалов, этот показатель будет периодически изменяться с интервалом 5-20 мин. Амплитуда этих колебаний снижается по мере удаления от кончика корня, а их частота сильно зависит от температуры окружающей среды. 

Как видим, стимуляция роста под воздействием электрического тока наблюдается в том случае, если к растению присоединяется отрицательный электрод. Это можно объяснить тем, что само растение обычно заряжено отрицательно. Подключение отрицательного электрода увеличивает разность потенциала между ним и атмосферой, а это, как уже отмечалось, положительно сказывается на фотосинтезе. 

Электризация растений активизирует процесс фотосинтеза. У огурцов, помещенных в электрическом поле, фотосинтез протекал в два раза быстрее по сравнению с контрольными. В результате этого у них образовалось в четыре раза больше завязей, которые быстрее, чем у контрольных растений, превратились в зрелые плоды. 
         Пропуская через растения электрический ток, можно регулировать и корневое питание; ведь нужные растению элементы поступают, как правило, в виде ионов. Весной внутрь дерева вводили электроды, через которые пропускали электрический ток. Продолжительность обработки зависела от конкретной ситуации. После такого воздействия кора обновлялась. 

         Важна и очень интересна роль электрических явлений и в жизни цветков. Процессы опыления и оплодотворения у них зависят от содержания электрических зарядов как в женских генеративных органах, так и в пыльце. Электрический потенциал пыльцевых зерен обусловливает их жизнеспособность и активность. Электризация пестиков, в свою очередь, обеспечивает успешное прорастание родственной пыльцы и образование завязи.  

                   В опылении растений имеется еще одна феноменальная особенность: крылатые охотники за нектаром - насекомые - способны виртуозно брать пыльцу с цветков на лету, даже не прикасаясь к ним. На примере опыления цветущих растений пчелами разгадать их многие секреты помогли исследования энтомолога Э. Эриксона. Оказывается, что вылетающие утром за взятком пчелы уже наэлектризованы и несут вначале отрицательный заряд, который в полете сменяется на положительный. При этом величина заряда зависит от интенсивности солнечной радиации. В солнечный ясный день она обычно достигает максимума к 11-12 ч дня. В это время разность потенциалов между пчелой, возвратившейся в улей, и сотами даже несколько превышает 1 В. Еще большее напряжение (до 1,5 В) создается между пчелой и цветком, с которого она берет нектар.

         Электрический потенциал растений (но с отрицательным значением) при интенсивном фотосинтезе тоже достигает наибольшей величины в полдень. Поэтому чем значительнее разница в зарядах цветка и пчелы, тем больше притягивается к ее мохнатому тельцу пыльцевых зерен, тем прочнее они удерживаются и лучше переносятся с одного растения на другое.  

Электрическое поле влияет не только на взрослые растения, но и на семена. Если их на некоторое время поместить в искусственно созданное электрическое поле, то они быстрее дадут и дружные всходы. Ученые предполагают, что внутри семян в результате воздействия электрическим полем разрывается часть химических связей, что приводит к возникновению осколков молекул, в том числе частиц с избыточной энергией - свободных радикалов. Чем больше активных частиц внутри семян, тем выше энергия их прорастания. По мнению ученых, подобные явления возникают при действии на семена и других излучений: рентгеновского, ультрафиолетового, ультразвукового, радиоактивного. 

Понимая высокую эффективность использования электрической стимуляции растений в сельском и приусадебном хозяйстве, был разработан автономный, не требующий подзарядки долговременный источник низкопотенциального электричества для стимуляции роста растений. Устройство для стимуляции роста растений является продуктом высоких технологий (не имеющий аналогов в мире) и представляет собой самовосстанавливающийся источник питания, преобразующее свободное электричество в электрический ток, образующееся в результате применения электроположительных и электроотрицательных материалов, разделенных проницаемой мембраной и помещенных в газовую среду, без применения электролитов в присутствии нано катализатора. В результате ионизации молекул газа осуществляется перенос низко потенциального заряда от одного материала к другому и возникает ЭДС

В заключение можно отметить, что электрические явления, происходящие в растениях, играют определенную роль в их взаимосвязи с окружающей средой и заслуживают настойчивого изучения. Ограниченность наших знаний об электрическом управлении жизненными процессами растений в первую очередь заключается в отсутствии конкретных представлений о самой системе сигнализации. Ведь пока еще мы не можем объяснить, почему в одном случае импульс возбуждения, идущий из корневой системы, повышает интенсивность фотосинтеза, а в другом - снижает и т. д. Да и многостороннее влияние фотосинтеза на различные процессы в растениях тоже неоднозначно. 

 2.3.Воздействие электромагнитных волн на человека        

         Более 50 лет исследований показали, что электромагнитное поле человека видоизменяется под действием других излучений. Это приводит к развитию, так называемой, «радиоволновой болезни».        

Побочные электромагнитные излучения и наводки нарушают работу многих систем органов. Но наиболее чувствительными к их воздействию оказываются нервная и сердечно-сосудистая.

Согласно статистике последних лет, около трети населения подвержено радиоволновой болезни. Она проявляется через симптомы, знакомые многим:

депрессия, хроническая усталость, бессонница, головные боли, нарушения концентрации внимания, головокружения.

Каждая из систем органов отреагирует на электромагнитное воздействие по-разному. Наиболее чувствительна к воздействию электромагнитных полей на человека центральная нервная система.

Также со временем проявляются негативные последствия для психики – нарушается внимание и память, а в худших случаях проблемы трансформируются в бред, галлюцинации и суицидальные наклонности.

Влияние электромагнитных волн на живые организмы оказывает масштабное воздействие и через кровеносную систему.

Эритроциты, тромбоциты и прочие тельца имеют собственные потенциалы. Под воздействием электромагнитного излучения на человека они могут слипаться. Как результат, происходит закупорка сосудов и ухудшается выполнение транспортной функции крови.

Также ЭМИ снижает проницаемость клеточных мембран. Как результат все ткани, попадающие под излучение, недополучают необходимые кислород и питательные вещества.

Еще одно последствие вреда от электромагнитного излучения – нарушение выработки гормонов. Воздействие на головной мозг и кровеносную систему стимулирует работу гипофиза, надпочечников и других желез.

Половая система также чувствительна к электромагнитному излучению, влияние на человека может при этом быть катастрофическим. У женщин во время первого триместра беременности сильная доза облучения способна привести к выкидышу. А если этого и не случится, то возмущение электромагнитного поля может нарушить нормальный процесс деления клеток, повреждая ДНК. Результат – патологии развития детей.

Исследователи США и Швеции установили факт возникновения опухолей у детей при воздействии на них магнитных полей частоты 60 Гц и напряженностью 2-3 мГс в течение нескольких дней или даже часов. Такие поля излучаются телевизором, персональной ЭВМ. Наблюдения за людьми, которые регулярно пользовались электродрелями, показали неблагоприятное для здоровья действие низкочастотных электромагнитных полей частотой 50 - 60 Гц: ночью у большинства испытуемых повышался в крови уровень мелатонина - гормона шишковидной железы, или эпифиза.

Целое направление медицины– физиотерапия – успешно использует электромагнитное излучение для лечения различных заболеваний.

Первым методом физиотерапии с применением постоянного электрополя считается франклинизация (от имени американского ученого Б. Франклина). Она позволяла улучшить кровообращение, снизить артериальное давление, ускорить заживление ран, обезболить, существенно снизить проявление аллергических реакций.

2.4. Электроток против мутации

         Достаточно большая доза ионизирующего облучения вызывает изменения в наследственном аппарате живой клетки - возникают мутации, различного рода нежелательные перестройки и поломки хромосом. Для предотвращения подобных изменений обычно используют химические вещества. Впервые применив для этой цели электрический ток, ученые показали,- что такое воздействие при определённых условиях может защитить живые клетки от радиационного поражения.

         Моделью исследователям служили бобы вики. Для опытов отбирали проростки длиной в несколько сантиметров и облучали их дозой в 250 рентген. Но при этом на одни растения воздействовали электрическим током до облучения, на другие - после облучения. Затем проростки 22 часа держали в термостате, а уже после этого исследовали под микроскопом.После «чистого» облучения (без воздействия током) количество клеток с хромосомными нарушениями составляет 47 процентов - намного больше, чем у контрольных растений (в клетках, не подвергавшихся облучению, мутации образуются только в двух процентах случаев). Когда растение обрабатывали током, количество поражённых клеток было значительно меньшим, чем в случае «чистого» облучения - результат зависел от условий, при которых на растение действовал электрический ток. Лучше всего защитные свойства электричества проявились в том случае, когда корешок до облучения подносили к положительному электроду (аноду) - тогда поражений было почти в два раза меньше.

         Механизм этого явления пока полностью не объяснен, но авторы считают, что защитный эффект тока связан с перераспределением ионов между различными тканями растения.

  1. Исследование и обсуждение результатов

3.1.Исследование

Мы пытались установить, как электрический ток влияет на рост и развитие растений. Опыт представлял собой наблюдение. Мы выбрали три одинаковых растения монстеры и поместили их в одинаковые условия. Они висели в горшках на стене, почва была взята с пришкольного участка, освещение достаточное и одинаковое для всех растений, полив регулярный, удобрения не вносились.

Данные наблюдений заносили в таблицу.

Неделя/Расте-ние

Количество листьев

Рассечения

Размер листьев

Длина растения

Наименьший

Наибольший

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

III

 

1

13

14

13

0

0

0

8

7

6

17,5

15

14

70

75

73

 

2

15

14

13

1

0

0

9

7

6

18

16

14

73

76

74

 

3

17

15

13

2

1

0

9

7

6

18

16

14

77

78

75

 

4

19

15

13

4

1

0

10

8

7

19

17

14

80

79

76

 

5

20

15

14

4

2

1

8

8

7

19,5

17

15

99

81

77

 

6

21

16

14

5

2

1

9

8.5

7

20

17.5

15

120

83

78

 

                                   

По результатам наблюдений нами были сделаны следующие выводы. Растение монстера лучше растет в непосредственной близости от электрических приборов. У растения, посаженного в середине  показатели роста средние. Самые низкие показатели роста у растения, находящегося дальше всех от электрического воздействия (Приложение №1).

Для проверки достоверности полученных результатов мы проделали следующий опыт. Взяли 6 луковиц и поместили их в воду для выращивания перьев. Одну пару поместили под сильное воздействие магнитного поля, другую  под более слабое воздействие магнитное поля, и третья пара контрольные не подвергалась воздействию магнитного поля. Мы собрали цепь, состоящую из последовательно соединённых блока питания, резистора и амперметра. Сила тока в первом образце равна 1.8 Ампера, во втором  0.4. Ежедневно на протяжении месяца  с 8:00 до 17:00 происходило воздействие на первые две пары. Мы получили следующие результаты. У контрольных образцов корешки появились примерно через неделю, когда у второго уже на пятый день, а у первого на четвёртый. Листья у контрольных растений появились через две недели, когда у второй пары на десятый, а у первого на восьмой. Самое большое количество листьев у первой пары – 12, в то время как,  у второй 9, а у третьей 8. Самая большая средняя длина листьев у первой пары около 25 см, дальше у второй пары 20, а у контрольных всего около 15.

Растение /

Параметры

I пара

II пара

III пара

I  образец

II  образец

I образец

II образец

I образец

II образец

День появления корней

4-ый

5-ый

5-ый

6-ый

8-ый

 7-ый

День появление листьев

8-ый

10-ый

10-ый

12-ый

14-ый

14-ый

Количество листьев

12

9

8

9

7

8

Средняя длина листьев

25 см

23 см

20 см

19 см

15 см

16 см

Таким образом мы убедились, что магнитное поле благоприятно сказывается на росте и развитии растений (Приложение №2).

         По полученным результатам моего исследования, я рекомендую для улучшения роста и развития растений оказывать на них слабые электрические воздействия, которые приводят к положительному результату, хоть и занимают много времени. Сильные электрические воздействия могут негативно сказаться на росте и развитии растений.

 4.Заключение

 Поставленные в начале работы задачи в ходе ее выполнения были полностью выполнены. Так, в результате проделанной работы, нам удалось:

  1. Изучить литературу по данному вопросу
  2. Отследить основные этапы развития растений.
  3. Сравнить рост и развитие трех растений монстеры, посаженных в горшки на разном расстоянии от электрических приборов при прочих равных условиях.
  4. Проверить способ более быстрого роста растений
  5. Выявить положительные качества и недостатки.
  6. Сделать выводы и дать рекомендации об использовании электричества в выращивании растений
  1. Список использованных источников литературы

1.http://the-mostly.ru/misc/electricity_against_mutation.html

2.http://www.1958ypa.ru/abd.html

3.http://www.valleyflora.ru/16.html        

  1. http://www.plam.ru/nauchlit/tainaja_zhizn_rastenii/p13.php
  2. http://www.rusnauka.com/7_PNI_2015/Agricole/5_188433.doc.htm
  3. http://www.gazetasadovod.ru/veg/3617-rasteniya-i-elektrichestvo.html
  4. http://clubbrain.ru/referatu-botanika/energiya-i-rasteniya/
  5. http://s30668802513.mirtesen.ru/blog/43473643889/Komnatnaya-pyishnaya-monstera-–-uhod-i-osobennosti-rasteniya
  6. http://goldname.by/index.php/scientific-activities/elektrichestvo-i-rost-rastenij
  7. http://vseotravleniya.ru/izluchenie/elektromagnitnoe.html
  8. http://nsp-zdorovje.narod.ru/eko/f-vlijanije-EM.html

Приложение №1

Приложение №2

Просмотров работы: 4199