Первісний фізичний механізм дії різних магнітних полів на коріння деяких рослин

doi:10.26565/2075-3810-2017-38-04

N. V. Sheykina Національний фармацевтичний університет, вул. Пушкінська 53, 61002, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-8853-3455
N. I. Bogatina Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, просп. Науки 47, 61102, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-3783-8320

DOI: https://doi.org/10.26565/2075-3810-2017-38-04

Ключові слова: комбіноване магнітне поле, змінне магнітне поле, постійне магнітне поле, циклотронна частота іонів, крохмальні зерна, пориста п'єзоелектрика, іони H3O, довжина вільного пробігу іону

Анотація

Актуальність. Дію магнітних полів на біологічні об'єкти на теперішній час доведено великою кількістю експериментів, однак єдиного фізичного механізма, який би пояснював магнітні ефекти, досі не існує. Одним з молекулярних механізмів біологічної дії змінних магнітних полів може бути іонний циклотронний резонанс. Однак у цьому випадку важко пояснити малу величину магнітної індукції для постійного магнітного поля і малу довжину вільного перебігу іонів для комбінованого магнітного поля, що спостерігаються.

Мета роботи. Метою роботи було узагальнити власні результати, що були отримані раніше в постійному, змінному і комбінованому магнітних полях та пояснити їх за допомогою одного первинного фізичного механізму.

Матеріали і методи. Застосовані у роботі методи засновані на використанні добре відтворюваних магнітних умов. Для цього використовували 3-х шарові пермаллоєві екрани та надпровідний екран з теплим робочим об'ємом. Штучне магнітне поле створювали всередині екранів. Досліджувалась гравітропічна реакція коріння крес-салату, кукурудзи і гороху.

Результати та обговорення. Всі отримані результати порівнювалися з теоріями і розрахунками, які були розроблені раніше, і трьома механізмами, запропонованими нижче. Було показано, що існує три первинних фізичних механізми впливу постійного, змінного та комбінованого магнітного полів на гравітропічну реакцію рослин. Вони залежать від взаємного розташування коренів, сили гравітації і взаємного розташування компонент магнітного поля (постійної та змінної). Перший механізм заснований на класичній моделі обертання іонів в площині, що перпендикулярна напряму магнітного поля, або прецесії магнітних моментів навколо напрямку вектору магнітного поля. Другий механізм пов'язаний з п'єзоелектричними властивостями крохмальних зерен (пориста п'єзоелектрика). Ця властивість крохмалю може викликати зміни руху крохмальних зерен в комбінованому, змінному і навіть постійному магнітному полі. Третій механізм пов'язаний з фазовими переходами у воді, що викликані слабким комбінованим або змінним магнітним полем.

Висновки. Порівняння ефектів, викликаних трьома цими механізмами між собою, дозволило вибрати найбільш ймовірний механізм. Показано, що перший механізм є найкращим, оскільки він дозволяє пояснити залежність спостережуваних в магнітному полі ефектів від напряму магнітного поля.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

1. Bogatina, N.I., Litvin, V.M., Travkin, M.P. (1986.) Possible mechanisms of action of magnetic, gravitropic and electric fields on biological objects, the analogies in their action. Electronic treatment of materials, (1), 64-67.

2. Bogatina, N.I., Verkin, B.I., Kulabuhov, V.N. [et al.] (1979) Opredelenie poroga chuvstvitel'nosti prorostkov i kornej pshenicy k velichine magnitnogo polja. Fiziologija rastenij, (26, №3), 620-625. (in Russian)

3. Merkis, A.I. (1973) Geotropic reaction of plants. Vil’nyus. (in Russian)

4. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V., Kordjum, E.L. (2006) Izmenenija gravitropicheskoj reakcii, vyzvannye postojannym magnitnym polem. Bіofіzichnij vіsnik, (17(1)), 78– 82. (in Russian)

5. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V. (2013) Vlijanie peremennogo magnitnogo polja na gravitropicheskuju reakciju rastenij pri jekranirovanii postojannoj sostavljajushhej magnitnogo polja. Rol' chastot Shumana. Uchenye zapiski Tavricheskogo nacional'nogo universiteta im. V.I. Vernadskogo Serija «Biologija, himija», (26, №3), 27 – 34. (in Russian)

6. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V., Kordjum, E.L. (2012) Vlijanie orientacii kornej kress-salata i kukuruzy otnositel'no kombinirovannogo magnitnogo polja na izmenenie ih gravitropicheskoj reakcii. Jeksperiment i novaja gipoteza, mehanizm adaptacii. Uchenye zapiski Tavricheskogo nacional'nogo universiteta im. V. I. Vernadskogo Serija «Biologija, himija», (25 , № 2), 16-30. (in Russian)

7. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V., Kordjum, E.L. (2012) Maize and cress roots orientation in combined magnetic field change roots gravitropic reaction response on its action. Experiment and new hypothesis . Adaptation mechanism. Proceedings of V1 International Congress “Low and superlow magnetic fields and radiation in biology and medicine, Saint-Petersburg, 02-06 July 2012 (pp 73-82). ISBN 5-86456-007-3. Saint-Petersburg : VNLU.

8. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V. (2014) Influence of different relative orientation of static and alternative magnetic fields and cress roots on their gravitropic reaction. Uchenye zapiski Tavricheskogo nacional'nogo universiteta im. V. I. Vernadskogo Serija «Biologija, himija», (27, №1), 24-28.

9. Sheykina, N.V., Bogatina, N.I., Kordjum, E.L. (2005) Vlijanie kombinirovannogo magnitnogo polja na gravitropicheskuju reakciju rastenij i spektr jelektromagnitnogo izluchenija, generiruemogo imi. Radiofizika i jelektronika, (10, №2), 331 – 335. (in Russian)

10. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V., Kordjum, E.L. (2012) Activation of metal ions and biologically active compounds ions action by combined magnetic field. Proceedings of V1 International Congress “Low and superlow magnetic fields and irradiation in biology and medicine, Saint-Petersburg, 02-06 July 2012 (90-98). ISBN 5-86456-007-3. Saint-Petersburg : VNLU.

11. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V., Kordjum, E.L., Karachevcev, V.A. (2002) Gravitropicheskaja reakcija rastenij v kombinirovannom (postojannom i peremennom) magnitnom pole. Dopovіdі NAN Ukraїni, (4), 176 – 179. (in Russian)

12. Kordyum, E.L., Bogatina, N.I., Kalinina, Ya. M., Sheykina, N.V. (2005) A weak combined magnetic field changes root gravitropism. Advances in Space Research,. (36, №7), 1229 – 1236.

13. Kordjum, E.L., Sobol', M.A., Kalіnіna, Ja.M., Bogatina, N.І., Sheykіna, N.V. (2009) Bіologіchna dіja kombіnovanogo magnіtnogo polja na gravіtropіchnu reakcіju korenja lepidium Sativum L..Ukr. botan. zhurn., (65, №1), 141-157. (in Ukrainian)

14. Vincze, L., Szasz, G., Liboff, A. (2006) New theoretical treatment of ion resonance phenomena. Bioelectromagnetics, (29), 380-386.

15. Bingi, V.N. (2016) A primary physical mechanism of biological effects of weak magnetic fields. Biophysics, (61, No1). P. 201-208.

16. Del Giudice, E., Fleichmann, H., Preparata, G., Talpo, G. (2002) On the “unreasonable”effects on ELF magnetic fields upon a system of ions. Bioelectromagnetics, (23), 522-553.

17. Sheykina, N.V., Bogatina, N.I., Kordjum, E.L. (2007) Zavisimost' gravitropicheskoj reakcii kress-salata ot amplitudy peremennoj sostavljajushhej kombinirovannogo magnitnogo polja, Bіofіzichnij Vіsnik (Vіsnik Harkіvs'kogo universitetu), (18(1)), 78 – 90. (in Russian)

18. Bogatina, N.I., Sheykina, N.V. (2014) Role of Hydronium ions in biological effects of weak combined magnetic fields. Physics of Alive, (21, №1-2), 43-45.

19. Grimaldi, S., Lisi, A., Ledda, M., D'Emilia, E., Liboff, A., Giuliani, L., Foletti, A. (2016) Weak-field H3O(+) ion cyclotron resonance alters water refractive index. Journal: Electromagnetic Biology and Medicine, (001R.2), 1-24.

20. Bogatina N.I., Sheykina N.V. (2013) Effect of alternative magnetic field on plants gravitropic reaction under the conditions of absence of static components of magnetic field. X INTERNATIONAL CRIMEAN CONFERENCE «COSMOS AND BIOSPHERE», 23 – 28 September 2013, Koktebel, Crimea, Ukraine. VNLU. (in English)

21. Sydorov, A.V. (2008) Fyzyolohyia vnutrykletochnoi kommunykatsyy. Mynsk: BHU. (in Russian)