РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 3, с. 345-348
НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ ^^^^^^^^^^^^^^ ИЗЛУЧЕНИЯ
УДК 57:537.531
ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА БИОТУ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО
© 2007 г. Т. В. Денисова*, К. Ш. Казеев
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону
В модельных экспериментах по изучению влияния переменного магнитного поля промышленной частоты 50 Гц индукцией 1500 и 6000 мкТл и постоянного магнитного поля (ПМП) индукцией 6000 и 15000 мкТл (длительность воздействия 5 сут) на биологические свойства чернозема обыкновенного показано, что почвенная микрофлора более чувствительна к воздействию МП, чем активность ферментов. Причем бактерии чувствительнее, чем микроскопические грибы. Дегидрогеназа устойчива к воздействию магнитных полей во всех вариантах. Активность каталазы и инвертазы практически одинаково достоверно ингибируется при воздействие постоянного магнитного поля индукцией 15000 мкТл на 51 и 47% соответственно.
Магнитные поля, биологические свойства почвы, почвенная микрофлора, почвенные ферменты, чернозем обыкновенный.
Земля подвергалась электромагнитному воздействию задолго до зарождения на ней жизни. Это не могло не повлиять на эволюцию и современное состояние биосферы. Изучение этой проблемы породило бурное развитие нового научного направления - электромагнитной экологии. В задачу этого направления входит изучение биологических эффектов электромагнитных полей и разработка средств защиты от их повреждающего воздействия [1].
В многочисленных наблюдениях и экспериментах, выполненных на разных видах растений и животных, микроорганизмах обнаружено влияние на их физиологическое состояние искусственных магнитных полей [2-6].
Гораздо меньше публикаций посвящено изучению влияния МП на биологические свойства почв [7, 8]. Известно, что для улучшения посевных качеств семян различных сельскохозяйственных культур и ускорения роста проростков применяют различные физические и химические агенты: гамма-облучение, воздействие постоянным магнитным полем, электромагнитным полем, лазерными лучами с различной длиной волны и др. [9, 10].
Показан положительный эффект использования на практике и в модельных экспериментах омагниченной воды - воды, обработанной маг-
*Адресат для корреспонденции: 344006 Ростов-на-Дону, Б. Садовая, 105, ЮФУ, биолого-почвенный ф-т, каф. Экологии и природопользования, тел.: (863) 263-92-35; e-mail: ecology@bio.rsu.ru.
нитным полем - для полива различных сельскохозяйственных культур [11, 12].
Целью настоящей работы было изучить в модельных экспериментах влияние переменного магнитного поля (ПеМП) промышленной частоты (50 Гц) индукцией 1500 и 6000 мкТл и постоянного магнитного поля (ПМП) индукцией 6000 и 15000 мкТл длительностью воздействия 5 сут на численность основных групп почвенных микроорганизмов, а также активность ферментов чернозема обыкновенного.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Объектом исследования был чернозем обыкновенный карбонатный южно-европейской фации среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на желто-бурых суглинках. Эти почвы широко распространены на Юге России и описаны [13, 14]. Почву для экспериментов отбирали из пахотного слоя (0-30 см) в учхозе "Донское" Дон-ГАУ Октябрьского района Ростовской области.
Для проведения модельных экспериментов была изготовлена установка, в которой задавался переменный или постоянный ток соленоида.
Исходные данные установки: диаметр соленоида 0.1 м - Б, длина намотки соленоида 0.17 м - Ь, диаметр провода 0.8 мм (для учета допустимого тока в соленоиде ~1.5 А), число витков обмотки соленоида - 2000 витков, сопротивление постоянному току - 22 Ом, индуктивность соленоида -163 мГн.
% от контроля 125
100
75 50 25
Контроль
□ ПеМП, 1500 мкТл
□ ПеМП, 6000 мкТл
□ ПМП, 6000 мкТл
Бактерии
Грибы
Рис. 1. Влияние магнитных полей на численность микрофлоры чернозема обыкновенного, % от контроля.
Расчетное сопротивление соленоида переменному току на частоте 50 Гц рассчитывается по формуле
ХЬ = ЖЬ = 2л/Ь = 6.28 х 50 Гц х 163 х 103 = = 51182 х 10-3 Ом.
Напряженность магнитного поля (Н, А/м) внутри катушки, у которой длина и диаметр соизмеримы, определяется по формуле
H =
D + U
где 1 - ток, А, Ж - число витков катушки, Ь - длина намотки, м, В - диаметр катушки, м.
Магнитная индукция (В, мкТл) при переходе от единиц напряженности (Н, А/м) рассчитывается по формуле: В, мкТл = 1.25Н (А/м).
Задавая различный ток (переменный или постоянный) переключателем с отводом трансформатора (выпрямитель для ПМП), установка была откалибрована с точностью около 10%. По значениям тока постоянного или переменного была рассчитана магнитная индукция внутри соленоида. Постоянный и переменный токи измеряли амперметром. Максимальное значение индукции ПМП составило 15000 мкТл при токе в соленоиде 1.6 А и рассчитано по формуле
H =
i W = 1.6 X 2000 D + L = 0.1 + 0 .17
= 11851 А/м х 1.25 ~ 15000 мкТл.
Промежуточные значения магнитной индукции рассчитывались при других значениях тока в соленоиде. Установка имеет переключатель на 10 положений значений магнитной индукции как постоянного, так и переменного магнитных полей.
Свежевысушенные образцы почвы помещали в стеклянные сосуды, увлажняли водой и помещали в установку (соленоид) на 5 сут. После окончания срока экспозиции опытные образцы вынимали из установки и исследовали различные показатели, характеризующие биологические свойства почвы. Контролем служили образцы почвы, находившиеся в тех же условиях, но не подвергавшиеся воздействию МП. В качестве дополнительного контроля образцы почвы помещали в термостат (t = 30°С), так как воздух в установке по созданию МП нагревался до 30°С, в то время как температура в лаборатории, где находились контрольные образцы составляла 20-22°С.
После окончания срока инкубации во влажных образцах определяли численность почвенных микроорганизмов по числу колониеобразующих единиц (КОЕ): аммонифицирующих бактерий на МПА и микроскопических грибов на подкисленной среде Чапека. В воздушно-сухих образцах определяли активность каталазы, инвертазы, де-гидрогеназы. Был использован метод "слепого" опыта.
Лабораторно-аналитические исследования выполняли по общепринятым методикам [15, 16]. Опыты ставили в трехкратной повторности. Значение показателей в контрольных образцах принимали за 100%. Аналитические определения биохимических и микробиологических показателей выполняли в 4-12-кратной повторности. Статистическая обработка данных (дисперсионный и корреляционный анализы) была выполнена с использованием статистического пакета Statistica 6.0 для Windows.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На численность микрофлоры чернозема обыкновенного магнитные поля исследованных доз оказали подавляющее воздействие, но отмечалась различная чувствительность к воздействию МП бактерий и микроскопических грибов (рис. 1).
На численность бактерий не оказывало влияние значение индукции (1500 или 6000 мкТл) и характер МП (переменное или постоянное). Во всех случаях отмечалось подавляющее воздействие МП (ниже контроля на 57-64%, р < 0.001).
Предыдущими исследователями [8] показано угнетающее действие электромагнитного излучения от высоковольтных линий электропередач на рост, развитие растений и азотфиксацию, а также отсутствие его влияния на аммонифицирующую группу почвенной микрофлоры, ассоциированную с корневой системой.
Микроскопические грибы более устойчивы к воздействию МП, но наблюдалось усиление по-
0
ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
347
давляющего воздействия с увеличением индукции МП (рис. 2).
ПеМП индукцией 1500 мкТл подавляло численность грибов на 26% (p < 0.05), ПеМП и ПМП индукцией 6000 мкТл - на 39 (p < 0.01) и 56% (p < < 0.001) по сравнению с контролем, соответственно. Интересно отметить, что при одинаковом значении индукции МП 6000 мкТл подавляющее воздействие постоянного МП на численность грибов сильнее, чем переменного, хотя считается, что физиологическое воздействие постоянного магнитного поля слабее, поскольку оно не наводит индукционных токов [17, 18]. Достоверных различий в численности микрофлоры между контрольными образцами и помещенными в термостат не отмечено.
На активность ферментов чернозема обыкновенного ПеМП индукцией 1500 и 6000 мкТл, ПМП индукцией 6000 мкТл не оказало влияния. Активность ферментов достоверно не отличалась от контрольных значений (рис. 2). В предыдущих исследованиях нами показана устойчивость ферментов чернозема, особенно каталазы и инвертазы к воздействию гамма-излучения [19].
Отмечено практически одинаковое подавляющее воздействие ПМП индукцией 15000 мкТл на активность каталазы и инвертазы. Активность ферментов ниже контроля на 51 (p < 0.001) и 47% (p < 0.01), соответственно. В то время как дегид-рогеназная активность оказалась устойчивой и к этой дозе воздействия. Достоверных различий в активности ферментов между контрольными образцами и помещенными в термостат не отмечено.
Таким образом, проведенное исследование показало, что магнитные поля индукцией 1500, 6000 (ПеМП) и 6000 мкТл (ПМП) не оказывают влияния на активность почвенных ферментов. В то же время на численность микрофлоры МП исследованных уровней оказывают подавляющее воздействие, причем бактерии более чувствительны, чем микроскопические грибы.
Полученные данные свидетельствуют о возможности применения биоиндикаторов в диагностике воздействия на почву высокоиндуктивных магнитных полей. Данный фактор после снятия воздействия не может быть диагностирован химическими и физическими методами, поэтому применение биоиндикаторов в данном случае вполне уместно. При этом лучшие результаты показали почвенные микроорганизмы по сравнению с ферментативной активностью. Для диагностики воздействия низкоиндуктивных полей необходим поиск других более чувствительных индикаторов.
Авторы выражают благодарность радиоинженеру, мастеру-радиоконструктору СССР Денисову В.М. за создание оригинальной установки, использованной в настоящем исследовании.
% от контроля 125
100
75
50
25
0
Контроль
Ш1
lili
Каталаза Инвертаза Дегидрогеназа
□ ПеМП, 150
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.