научная статья по теме ГЕНЕРАЦИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ АЭРОИОНОВ РАСТЕНИЯМИ ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ ЧЕРЕЗ ПОЧВУ Биология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕРАЦИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ АЭРОИОНОВ РАСТЕНИЯМИ ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ ЧЕРЕЗ ПОЧВУ»

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2004, том 51, № 3, с. 459-465

УДК 581.17

ГЕНЕРАЦИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ АЭРОИОНОВ РАСТЕНИЯМИ ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ ЧЕРЕЗ ПОЧВУ

© 2004 г. В. П. Тихонов*, В. Д. Цветков, Е. Г. Литвинова, Т. В. Сирота, M. Н. Кондрашова

Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук, Пущино * Открытое акционерное общество "ДИОД", Москва Поступила в редакцию 15.05.2003 г.

Исследовали генерацию отрицательных аэроионов (ОАИ) комнатными растениями - алоэ (Aloe arborescens), гаворцией (Haworthia rasalata), эхинопсисом (Echinopsis tubiflora), мамиллярией (Mammillaria prolifera), опунцией (Opuntia brunnescens), хлорофитумом (Chlorophytum comosum), толстянкой (Cras-sula portulacea) - во время электростимуляции почвы высоковольтными импульсами. Слабогенери-рующие ОАИ растения, такие как толстянка и эхинопсис, увеличивали концентрацию ОАИ в воздухе в 2-3 раза по сравнению с уровнем фона; среднеактивные (гаворция, опунция, мамиллярия) - в сотни раз; сильноактивные (алоэ, хлорофитум) - в тысячу раз. Растения алоэ способны в течение длительного времени (7-8 ч) поддерживать стабильную концентрацию отрицательных аэроионов в окружающем воздухе (125 ± 15 х 103 ионов/см3). Основное количество отрицательных аэроионов выделялось кончиками листьев. Способность алоэ к генерации ОАИ значительно снижалась с возрастом и терялась, хотя и обратимо, при температуре ниже 8.5°С. Интенсивность генерации ОАИ существенно зависела от погодных условий. Показано, что одним из компонентов ОАИ, генерируемых растением, является супероксидный анион радикал.

Aloe arborescens - активные формы кислорода - отрицательные аэроионы - электризация почвы

Присутствие отрицательных аэроионов (ОАИ) во вдыхаемом воздухе необходимо для нормальной жизнедеятельности человека и животных [1]. Их количество в 1 см3 чистого воздуха может достигать нескольких тысяч или даже десятков тысяч. Однако в загрязненном воздухе городов, в закрытых и кондиционированных помещениях, вблизи работающей бытовой и оргтехники концентрация ОАИ значительно снижена или ОАИ отсутствуют полностью. Отсутствие ОАИ во вдыхаемом воздухе ведет к нарушениям здоровья, а вдыхание воздуха, обогащенного ОАИ, улучшает самочувствие [2]. Первые технические устройства, позволяющие осуществлять искусственную генерацию ОАИ, были разработаны Чижевским [3]. Созданный им прибор получил впоследствии название "люстра Чижевского". В настоящее время такие генераторы ОАИ выпускаются на заводе "Диод" (Москва).

Сокращения: HCT - нитросиний тетразолий, ОАИ - отрицательный аэроион, СОД - супероксиддисмутаза. Адрес для корреспонденции: Цветков Виктор Дмитриевич. 142290 Пущино Московской обл., просп. Науки, 3. Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Факс: 8 (27) 79-05-53; электронная почта: litvinova@mail.ru

Имеются сообщения, что растения в обычных условиях способны выделять в воздух различные аэроионы, в том числе и ОАИ [4]. Однако их уровень настолько невысок, что не может быть обнаружен стандартными методами. В.П. Тихонов, один из авторов настоящей работы, высказал предположение о возможности усиливать генерацию ОАИ растениями во время высоковольтной импульсной электризации почвы и создавать, таким образом, высокий уровень ОАИ в воздухе подобно люстре Чижевского. Целью настоящей работы являлась оценка генерации ОАИ некоторыми комнатными растениями в обычных условиях и во время высоковольтной электрической стимуляции через почву.

МЕТОДИКА

В работе использовали ряд комнатных растений: алоэ (Aloe arborescens), гаворцию (Haworthia rasalata), эхинопсис (Echinopsis tubiflora), мамил-лярию (Mammillaria prolifera), опунцию (Opuntia brunnescens), хлорофитум (Chlorophytum comosum), толстянку (Crassula portulacea). Все эти растения, за исключением толстянки, имеют шипы и/или заостренные кончики листьев. Проведенные в предварительных опытах измерения уровней ОАИ до и после полива почвы показали, что

Измеритель среднего выходного напряжения

Измеритель средней силы

Рис. 1. Блок-схема комплекса генерации и измерения уровня аэроионов.

Ь - расстояние между центрами кроны растения и входного отверстия измерительного прибора; Н - расстояние между прикорневой частью растения и входным отверстием прибора.

уровень ОАИ не зависел от времени полива. В каждом эксперименте использовали по 3 растения. Концентрация ОАИ в помещении в отсутствие растений (фон) в дни экспериментов составляла 70-200 ионов/см3, что характерно для большинства жилых и производственных помещений. Для электростимуляции растений использовали комплекс генерации высоковольтных импульсов, изготовленный на заводе "Диод" (Москва) (рис. 1). В комплексе формировались высоковольтные импульсы со следующими параметрами: средним за период следования импульсов напряжением иср = 25 кв; частотой следования / = 1 гц; длительностью импульсов т = 70 мс. Импульсы отрицательной полярности от преобразователя к растению поступали по высоковольтному проводнику через иглу, которую вводили в почву рядом с растением. Электрическая цепь генератора высоковольтных импульсов замыкалась через микрослой пыли в помещении. Комплекс был заземлен; емкость с растением имела надежную высоковольтную изоляцию от "земли".

Измерение концентрации ОАИ в воздухе помещения в естественных условиях (контроль) и при электрической стимуляции растений через почву проводили с помощью аспирационного счетчика аэроионов иТ-8401 (Тарту, Эстония). Прибор сконструирован таким образом, что выходной сигнал пропорционален концентрации заряженных частиц в воздухе, поступающем во входное отверстие прибора. Счетчик позволяет избирательно измерять концентрацию отрицательных и положительных ионов.

Растения относительно входного отверстия счетчика в каждом эксперименте располагали одинаково. Это положение задавалось величинами L и H (рис. 1). Растения в процессе электростимуляции 4 раза поворачивали на 90° через равные промежутки времени и в каждом положении проводили измерение ОАИ. Среднее значение четырех измерений отражало ОАИ-генерирующую способность всего растения. Для экранирования верхней части листьев их с обеих сторон оборачивали сложенной вдвое полоской бумаги, которую закрепляли на кончике листа с помощью нитки. Закрытые части листа составляли по 3 см с каждой стороны.

Супероксидные анион-радикалы выявляли по образованию формазана в реакции с нитросиним тетразолием (НСТ) [5]. Полоски фильтровальной бумаги (60 х 5 мм), смоченной раствором НСТ (5 х 10-5 М НСТ; 0.05 М карбонатный буфер, рН 10.2; 10-4 М ЭДТА), складывали пополам и закрепляли, как описано выше, на концах листьев (прикрывая по 3 см верхней и нижней стороны листа). Количество формазана определяли после высушивания полосок бумаги, их сканирования на сканере Paragon 600 II CD ("Mustek", Тайвань) и денситометрирования с использованием программы Image Tool, Version 2.0.

Сначала определяли образование супероксида без подключения генератора (экспозиция в течение 2 ч), а затем после 2 ч генерирования аэроионов. Для подтверждения специфичности окраски в контрольных экспериментах к раствору для

Таблица 1. Концентрация отрицательных аэроионов (103 ионов/см3), регистрируемая в воздухе при электростимуляции растений через почву

Объект Длительность эксперимента, мин

20 40 60

Концентрация ОАИ в помещении при отсутствии стимуляции (фон)

В отсутствие растений* 0.132 ± 0.055 0.131 ± 0.065 0.125 ± 0.050

В присутствии емкости с почвой 0.128 ± 0.045 0.127 ± 0.065 0.135 ± 0.070

(без растений)

В присутствии растений** 0.125 ± 0.055 0.130 ± 0.050 0.133 ± 0.045

Концентрация ОАИ при электростимуляции почвы

Емкость с почвой без растений 3.0 ± 0.3 3.5 ± 0.4 4.0 ± 0.4

Алоэ древовидное 120 ± 15 115 ± 17 125 ± 25

Гаворция 41 ± 8 38 ± 7 38 ± 8

Хлорофитум 95 ± 12 93 ± 12 90 ± 11

Опунция 50 ± 11 53 ± 13 50 ± 8

Мамиллярия*** 15 ± 3 9 ± 2 14 ± 3

Эхинопсис*** 0.7 ± 0.1 0.5 ± 0.1 0.7 ± 0.2

Толстянка*** 0.22 ± 0.02 0.18 ± 0.02 0.18 ± 0.02

Примечание. Представлены средние арифметические из трех независимых экспериментов в трех биологических повторнос-тях и их стандартные отклонения. Расположение растений относительно счетчика ионов: Ь = 100 см, Н = 20 см. * Растения удалены из помещения. ** Приведены средние значения для всех видов растений. *** В этих экспериментах Ь = 50 см, Н = 20 см.

смачивания полосок добавляли супероксиддисму-тазу (СОД; 10 ед./мл).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Генерация комнатными растениями

отрицательных аэроионов при электростимуляции через почву

Поскольку известно, что именно на специальных заостренных стерженьках люстры Чижевского создается электрический заряд, достаточный для возникновения "тихого" электрического разряда, приводящего к ионизации воздуха и образованию ОАИ [3], в качестве наиболее вероятных "биогенераторов ОАИ" были выбраны растения, имеющие шипы и/или заостренные кончики листьев.

Как видно из табл. 1, количества ОАИ, генерируемых растениями и почвой в естественных условиях, были настолько низки, что не улавливались счетчиком. Электростимуляция почвы без растений приводила к повышению уровня ОАИ, но их количество было значительно ниже, чем при генерации чувствительных к электростимуляции растений. Разные растения при электрической стимуляции обладают неодинаковой способностью к генерации ОАИ. Эта способность наиболее ярко проявляется при стимуляции алоэ, хлорофитума и опунции, в гораздо меньшей сте-

пени - у мамиллярии и практически отсутствует у эхинопсиса и толстянки. Наличие или отсутствие колючек не является определяющим фактором, влияющим на уровень генерации ОАИ. У толстянки, имеющей закругленные листья с толстой "лакированной" кожицей, генерация ОАИ, как и можно было предполагать, отсутствовала. Однако генерация не наблюдалась и при электростимуляции эхинопсиса, в то время как опунция создавала высокий уровень ОАИ. Алоэ и гаворция, сходные по строению листьев и размерам, значительно различались по способности генерировать аэроионы. Алоэ обладало наиболее выраженной способностью к генерации ОАИ, превышающей фоновый уровень в тысячу раз, поэтом

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком