Зміна електричних параметрів насіння лікарських рослин під впливом високочастотного опромінення

Abstract

У роботі розглянуто процес зміни електричних характеристик насіння лікарських рослин різних сортів під впливом високочастотного електромагнітного опромінення. Обґрунтовано, що температура є одним із факторів, що впливає на наслідки передпосівної обробки насіння. Визначено, що поряд із нагріванням відбуваються й інші фізичні процеси в структурі насіння на рівні клітинних мембран і мембранного транспорту речовин. Перетворення структур білків, поляризація клітинних мембран, інтенсифікація обмінних процесів під дією опромінення можуть призводити до зміни електричних властивостей насіння і, як наслідок, до впливу на фізіологічний стан, схожість і енергію росту рослин. Запропоновано фізико-математичну модель електричних властивостей біологічної тканини насіння. У цій моделі клітини розглядаються як паралелепіпеди певних розмірів, оточені зовнішніми клітинними мембранами, які, в свою чергу, оточені міжклітинним середовищем. Між клітинами знаходиться середовище, яке має активну провідність. Внутрішня частина клітини також характеризується активною провідністю. Клітинна мембрана характеризується комплексним опором, який має активну і ємнісну складові. Теоретично обґрунтовано і експериментально показано зміну пасивних електричних характеристик насіння під впливом електромагнітного поля високої частоти. Виявлено зміну діелектричної проникності насіння, його комплексного і активного опору, поляризаційного коефіцієнта, тангенса кута діелектричних втрат внаслідок проведення електромагнітної стимуляції. Особливістю є те, що насіння не можна представити у вигляді однорідного діелектрика, в якому відбувається тільки один із відомих видів поляризації (електронна, дипольна, об’ємно-зарядна). До складу зерна входять біологічні мембрани, стан яких суттєво впливає на електричні властивості. Ступінь поляризації мембран певним чином змінюється під дією будь-яких зовнішніх подразників. Встановлено, що підвищення комплексного опору біологічної тканини, збільшення поляризації клітинних мембран свідчить про інтенсифікацію обмінних процесів і, як наслідок, призводить до стимуляції процесу проростання насіння і швидкої вегетації на ранніх стадіях розвитку рослин

В работе рассмотрен процесс изменения электрических характеристик семян лекарственных растений различных сортов под воздействием высокочастотного электромагнитного облучения. Обосновано, что температура является одним из факторов, влияющим на последствия предпосевной обработки семян. Определено, что наряду с нагревом происходят и другие физические процессы в структуре семян на уровне клеточных мембран и мембранного транспорта веществ. Преобразование структур белков, поляризация клеточных мембран, интенсификация обменных процессов под действием облучения могут приводить к изменению электрических свойств семян и, как следствие, к воздействию на физиологическое состояние, всхожесть и энергию роста растений. Предложено физикоматематическую модель электрических свойств биологической ткани семян. В этой модели клетки рассматриваются как параллелепипеды определенных размеров, окруженные внешними клеточными мембранами, которые, в свою очередь, окружены межклеточной средой. Между клетками находится среда, которая имеет активную проводимость. Внутренняя часть клетки также характеризуется активной проводимостью. Клеточная мембрана характеризуется комплексным сопротивлением, который имеет активную и емкостную составляющие. Теоретически обосновано и экспериментально показано изменение пассивных электрических характеристик семян под воздействием электромагнитного поля высокой частоты. Выявлено изменение диэлектрической проницаемости семян, их комплексного и активного сопротивления, поляризационного коэффициента, тангенса угла диэлектрических потерь в результате проведения электромагнитной стимуляции. Особенностью является то, что семена нельзя представить в виде однородного диэлектрика, в котором происходит только один из известных видов поляризации (электронная, дипольная, объемно-зарядная). В состав зерна входят биологические мембраны, состояние которых существенно влияет на электрические свойства. Степень поляризации мембран определенным образом изменяется под действием каких-либо внешних раздражителей. Установлено, что повышение комплексного сопротивления биологической ткани, увеличение поляризации клеточных мембран свидетельствует об интенсификации обменных процессов и как следствие приводит к стимуляции процесса прорастания семян и быстрой вегетации на ранних стадиях развития растений

The paper describes the process of changing the electrical properties of wheat seeds exposed to highfrequency electromagnetic irradiation. It has been proven that temperature is one of the factors influencing the consequences of pre-sowing seed treatment. It has been found out that along with heating, some other physical processes occur in the seed structure at the level of cell membranes and intramembranous transport. The transformation of protein structures, the polarization of cell membranes, and intensification of metabolic processes under the exposure to high-frequency irradiation can lead to an alteration in the electrical properties of seeds and, as a consequence, to an effect on the physiological state, similarity and growth energy of plants. The result of the action of a high-frequency electromagnetic field on the seeds depends on the electrical characteristics of the seeds. A physical and mathematical model of the electrical properties of biological seed tissue has been proposed. According to this model the cells are regarded as parallelepipeds of particular sizes surrounded by external cellular membranes, which, in turn, are surrounded by intercellular substance. This substance is characterized by considerable electrical conductivity. The interior of the cell is also characterized by high conductivity. The cell membrane is characterized by complex resistance having active and capacitive components. The change in the passive electrical characteristics of seeds exposed to high-frequency electromagnetic field has been theoretically grounded and supported by the experiments. This study has also demonstrated changes in the dielectric permeability of seeds, their complex and active resistance, polarization coefficient, and dielectric loss tangent as a result of electromagnetic stimulation. It is noteworthy that the seeds cannot be represented as a uniform dielectric in which only one of the known types of polarization (electronic, dipole, space-charge) occurs. The seed includes biological membranes, the state of which significantly affects the electrical properties. The degree of polarization of the membranes in a certain way changes due to the exposure of any external stimuli. It has been established that an increase in the complex resistance of the biological tissue, an increase in the polarization of cell membranes indicates an intensification of metabolic processes and, as a result, stimulates the process of seed germination and rapid vegetation in the early stages of plant development.