WPŁYW SŁABYCH PÓL I PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO NA KIEŁKOWANIE I WZROST RZEśUCHY

Transkrypt

1 Acta Agrophysica, 25, 6(1), WPŁYW SŁABYCH PÓL I PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO NA KIEŁKOWANIE I WZROST RZEśUCHY Halina Pieńowsa 1, Stefan Grabowsi 2 1 Wydział Nau Technicznych, Katedra InŜynierii Rolniczej i Surowców Naturalnych, Uniwersytet Warmińso-Mazursi ul. Orzei 1a, Olsztyn halsza@uwm.edu.pl 2 Wydział Matematyi i Informatyi, Katedra Metod Matematycznych i Informatyi, Uniwersytet Warmińso-Mazursi ul. śołniersa 14, Olsztyn S t r e s z c z e n i e. Pola i promieniowania eletromagnetyczne są generowane przez urządzenia zasilane energią eletryczną lub same wytwarzające tę energię. Do urządzeń zasilanych energią eletryczną zaliczamy między innymi : erany inesopowe, monitory omputerów i telewizorów. Główną rolę w regulacji procesów biologicznych odgrywają sygnały eletromagnetyczne, tóre są sprzęŝone z procesami biochemicznymi w organizmach. Celem pracy było zbadanie wpływu pól i promieniowania eletromagnetycznego (e-m) na proces iełowania nasion i wzrost rzeŝuchy nacierpowej (Cordamine Ipatiens) oraz zawartość witaminy C w pędach nadziemnych roślin. Źródłem pola i promieniowania e-m były monitor telewizyjny () i omputerowy. Proces iełowania opisano rzywą logistyczną. Obliczono szybość iełowania i czas po tórym nastąpiła masymalna szybość iełowania w obecności promieniowania e-m (pomiary na świetle) i bez promieniowania e-m (pomiary w ciemności), w obecności tego samego pola e-m. S ł o wa luczowe: iełowanie, rzywa logistyczna WSTĘP Organizmy roślinne oraz nasiona moŝna tratować jao swoiste anteny odbierające fale eletromagnetyczne ze środowisa zewnętrznego. To zjawiso, mocniejsze w przypadu rezonansu sprawia, Ŝe często znioma energia powoduje wielorotnie silniejsze efety [1]. Stymulacja nasion promieniowaniem eletromagnetycznym [2] i polem eletrycznym i magnetycznym jest znana od wielu lat [3].

2 26 H. PIEŃKOWSKA, S. GRABOWSKI Monitory i omputerów są źródłem pól i promieniowania e-m. Generują one pola zmienne o częstotliwości w zaresie ELF (extremaly low frequency: 5-2 Hz) oraz VLF (very low frequency: 2-4 Hz). Źródłem pól z zaresu ELF jest zasilacz sieciowy (5 Hz) oraz urządzenia zwane generatorem odświeŝania pionowego plami na eranie (5-8 Hz). W przedziale VLF, są to zespoły cewe odchylania poziomego (15-56 Hz) i z zasilacza impulsowego. Pole ELV/VLE występuje w całym otoczeniu omputera i monitora, a strumień i natęŝenie osiąga najwięsze wartości z bou i z tyłu tych urządzeń [4]. Zmienne pole eletryczne maleje ze wzrostem odległości od omputera i moŝna je wytłumić stosując filtry ochronne na eran monitora. Natomiast zmienne pole magnetyczne jest przeniliwe i nie jest podatne na proste metody eranowania [5]. Pomiary pola e-m są przeprowadzane od lat i dzięi temu wiemy, Ŝe średnie wartości natęŝenia pola eletrycznego i magnetycznego w pobliŝu pojedynczego monitora wynoszą odpowiednio 1-5 V m -1 i,2-1 A m -1. Normy dopuszczalne dla tych częstotliwości sięgają do wartości 1-2 V m -1 i 1 3 A m -1 [1]. Pola i promieniowania e-m o małej częstotliwości i małym natęŝeniu mogą spełniać rolę bodźców biologicznych ze względu na przenialność i propagację. Od dawna wiadomo, Ŝe nietóre reacje biochemiczne przebiegają etapami, w wyniu tórych tworzą się pary rodniów. Mechanizm wpływu pola magnetycznego na pary rodniów, został odryty i opisany dla procesów fotosyntezy. Zachodzą one w chloroplastach roślin wyŝszych, alg oraz w ilu rodzajach baterii [7]. Procesem, w tracie tórego powstają pary rodniów jest utlenianie lipidów[11]. Aristachow i in.[9], wyazali, Ŝe pole magnetyczne o inducji magnetycznej 2-45 mt powoduje wzrost dialdehydu malonowego w procesie utleniania lipidów. W poszuiwaniu wyjaśnień działania pola magnetycznego i eletrycznego na omóri, zwrócono uwagę na błony omórowe. Wnętrze omóri ma normalnie ładune ujemny i sutecznie eranuje omórę. PoniewaŜ opór właściwy błon omórowych jest duŝy, sąsiadujące omóri wytwarzają bezpośrednie połączenie tzw. złącze eletrotoniczne, czyli wyspecjalizowane strutury, tóre łączą przylegające błony dwóch omóre, widoczne zresztą pod mirosopem eletronowym. Za udziałem złącz w reagowaniu na pole e-m przemawia charaterystya struturalna tych złączy oraz wartość i znaczenie Ca + w funcji omóre[8]. Celem przeprowadzonych badań było oreślenie wpływu słabych pól e-m, oraz promieniowania e-m, tórych Ŝródłem były monitory: i omputera, na proces iełowania i wzrost rzeŝuchy nacierpowej. MATERIAŁ I METODY Monitor omputerowy SAMSUNG i monitor telewizyjny ELEMIS były źródłem pól eletrycznych i magnetycznych oraz promieniowania e-m.

3 WPŁYW SŁABYCH PÓL I PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO 27 NatęŜenie pola eletrycznego zmierzono sondą typu AE-3e, połączoną do miernia MEH-12. Przed monitorami to natęŝenie wynosiło ooło 15 V m -1. NatęŜenie pola magnetycznego zmierzono sondą typu 3AH-1. NatęŜenie przed monitorem wynosiło ooło 6 nt, a przed monitorem omputera ooło 1 nt. Obie sondy wyonano na Politechnice Wrocławsiej. NatęŜenie oświetlenia promieniowaniem e-m w zaresie widzialnym pojemniów z nasionami zmierzono wycechowanym lusomierzem L-5, firmy SONOPAN. Na próbi zerowe padało ooło 35-4 lx, na próbi umieszczone ooło 2 cm przed monitorem i omputera, w obecności światła dziennego, natęŝenie oświetlenia wynosiło ooło 4 lx. Nasiona rzeŝuchy pochodziły z Centrali Nasiennej. Po1 sztu nasion wysiano do dziewięciu pojemniów plastyowych (po trzy powtórzenia dla otoczenia, omputera i dla próby zerowej), tóre wyścielono bibułą filtracyjną i zwilŝono. Odstęp między nasionami wynosił ooło 1 cm. Całość przyryto przezroczystą cieną folią, aby utrzymać stałą wilgotność ooło 1%. Następnie pojemnii umieszczono ooło 2 cm przed eranem telewizora i omputera, tóre były włączone 7-8 godzin dziennie podczas trwania esperymentu. Próbę zerową umieszczono w pooju bez wymienionych urządzeń, zachowując podobne waruni tj. oświetlenie, wilgotność i temperatura. Pomiary powtórzono zasłaniając pojemnii przed widzialnym promieniowaniem eletromagnetycznym tzw. pomiary w ciemności. Temperatura w pomieszczeniach wynosiła 22ºC±1ºC. Co pewien czas w zaleŝności od szybości procesu iełowania, doonywano zliczeń iełujących nasion. Za wyiełowane nasiono uwaŝano taie, tóre uformowało iełe długości ooło 2 mm. Nasiona uŝyte do badań wyazały się dobrą szybością iełowania, poniewaŝ po dwóch dobach pratycznie wszystie wyiełowały. Policzono współczynni iełowania (w ), dla wybranych czasów obserwacji podczas iełowania nasion [3]: N( w = (1) () N gdzie: N( liczba wyiełowanych nasion w czasie t, N () liczba wyiełowanych nasion próby zerowej w tym samym czasie. Proces iełowania opisano rzywą logistyczną [2,3]: N( = 1+ ( N N 1)exp ( α N ( t )) t (2) gdzie: N ońcowa liczba wyiełowanych nasion (%), N( liczba wyiełowanych nasion po danym czasie t (%), α współczynni szybości iełowania (h -1 ), t o czas pierwszego wyiełowanego nasiona (h).

4 28 H. PIEŃKOWSKA, S. GRABOWSKI W oparciu o rzywą logistyczną oreślono szybość iełowania: v dn( = = N( α ( N N( ) (3) dt i czas po tórym nastąpiła masymalna szybość iełowania: t max ln( N 1) = + t α N Statystycznie oreślono istotność róŝnic na poziomie =,5 dla procesu iełowania na świetle i w ciemności. Podczas dalszego rozwoju roślin na świetle, doonano systematycznego pomiaru przyrost długości części nadziemnej rzeŝuchy z doładnością do,1 mm. Zawartość witaminy C w pędach nadziemnych rzeŝuchy oznaczono metodą spe-trofotometryczną, tóra polegała na utlenieniu w środowisu waśnym wasu l-asorbinowego do dehydroasorbinowego za pomocą sylenu. Nadmiar barwnia wyestrahowanego sylenem oznacza się spetrofotometrycznie przy długości fali λ = 5 nm. Metoda stosowana dla produtów o silnym zabarwieniu wg Polsiej Normy PN-9 A-7511/11-Oznaczanie zawartości witaminy C w warzywach i owocach. WYNIKI I DYSKUSJA Na rysunu 1 przedstawiono wartości współczynniów iełowania nasion znajdujących się przed monitorem i omputera, oraz próby ontrolnej, policzone wg wzoru (1), dla wybranych czasów obserwacji. (4) 2 1,8 Współ czynni ieł owania Germination coefficient 1,5 1, Czas ieł owania pr. ontrolna sample control omputer computer, Czas iełowania a) b) Rys. 1. Współczynni iełowania nasion umieszczonych przed eranem telewizora () i omputera (K), dla wybranych czasów obserwacji: a) pomiary na świetle, b) pomiary w ciemności Fig. 1. Germination coefficient for seeds under the influence of magnetic field from and computer (C) screens, for selected observation times: a) measured while the appliance ( or C) in the light, b) measured while the appliance in the dar Współczynni iełowania Germination coefficient 1,6 1,4 1,2 1 pr.ontrolna control sample omputer computer

5 WPŁYW SŁABYCH PÓL I PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO 29 Na wyresach widać dwa masima dla pomiarów wyonanych na świetle i w ciemności. Po pierwszych 1-15 godzinach, (rys. 1a pomiary na świetle), nasiona przed monitorem i omputera iełują słabiej niŝ próba ontrolna, natomiast w ciemności (rys. 1b), od początu obserwacji nasiona iełują lepiej niŝ próby zerowej i współczynni iełowania ma najwyŝszą wartość dla nasion umieszczonych przed monitorem omputera. Wyznaczono wszystie parametry rzywej logistycznej i przedstawiono w tabeli 1. Wcześniejsze o godzinę i 3 min. wyiełowanie pierwszego nasienia przed monitorem omputera jest statystycznie istotne. Tabela 1. Parametry rzywej logistycznej w ciemności Table 1. Logistic curve parameters in the dar Próba ontrolna Control sample Komputer Computer t (h) 13,62,5 13,8,54 12,3*,43 1 α (h -1 ) 7,84,65 8,68,86 7,286,49 N (%) 98,26 1,5 97,83 1,6 99,5 1,2 t max (s) 19,56 19,19 18,66 v (%/h) 18,93 2,76 17,87 * poziom istotności =,5 significant differences =.5 na świetle in the light Parametry Parameters Parametry Parameters Próba ontrolna Control sample standartowe Komputer Computer t (h) 1,51,31 11,62,23 11,26,25 1 α (h -1 ) 6,1,27 9,6,46 7,9,34 N (%) 98,5 1,2 97,28,76 97,93,86 t max (s) 17,9 16,51 17,17 v (%/h) 16,3 22,71 18,94

6 21 H. PIEŃKOWSKA, S. GRABOWSKI Szybość iełowania nasion w ciemności przed monitorem omputera osiąga masimum prawie o godzinę wcześniej niŝ próbi ontrolne. Krzywe logistyczne szybości iełowania dla pomiarów na świetle i w ciemności przed monitorem przedstawiono na rysunu 2, natomiast na rysunu 3 przedstawiono te rzywe wspólnie, w przedziale najwięszej zmienności. W tabeli 1 podano odchylenia. Parametry rzywej logistycznej dla pomiarów na świetle nie wyazują róŝnic istotnych statystycznie dla ustalonej ilości powtórzeń. a) b) 1 1 (c) Zdolność ieł owania Germination abilities (%) Zdolność iełowania Germination abilities (%) pomiar - measurement Czas ieł owania obliczenia - calculation Czas iełowania pomiar - measurement obliczenia - calculation Rys. 2. Krzywa logistyczna nasiona rzeŝuchy przed eranem telewizora: a) ()- iełowanie na świetle b) (c) iełowanie w ciemności Fig. 2. Logistic curve Cardamine pratensis seeds in front of a screen: a) germination with the in the light, b) germination with the in the dar a) Zdolność ieł owania Germination abilities (%) b) Zdolność iełowania Germination abilities (%) (w ciem ności) (in the dar) Czas ieł owania pr. ontrolna control sample omputer computer C zas ieł ow ania pr. ontroln a con trol sam ple T V G erm in ation tim e (h) om pu ter com puter Rys. 3. Wyznaczone rzywe logistyczne w przedziale najwięszej zmienności., omputer, próba zerowa, a) pomiary na świetle b) pomiary w ciemności Fig. 3. Logistic curves determined for the widest range of variation: a screen, a computer screen, blan determination, a) measured while the appliance in the light, b) measured while the appliance in the dar

7 WPŁYW SŁABYCH PÓL I PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO 211 Podczas wschodów i dalszego rozwoju rzeŝuchy systematycznie mierzono długości najwyŝszych siewe. Otrzymane wynii tj. średnią długość najwyŝszych siewe rzeŝuchy od czasu po wysianiu przedstawia rysune 4. 8 Średnia długość najwyŝszych siewe Average length of the highest seedlings (mm) , 39, 47, 51, 64, 67, 72, 75, 8, 91, 99, 116, 12, Czas po wysianiu 126, 139, Time after sow (h) 25, 269,5 276,5 pr.ontrolna / control sample omputer / computer Rys. 4. Średnia długość najdłuŝszych siewe rzeŝuchy znajdujących się przed eranem telewizora (), omputera (K) i dla próby zerowej Fig. 4. Average length of the highest Cardamine pratensis seedlings in front of a screen, a computer screen (C), and during the control sample determination Otrzymane wynii świadczą o podobnym wpływie, w granicach błędu, pól oraz promieniowania e-m z monitora i omputera na dalszy rozwój siewe rzeŝuchy po wyiełowaniu. W porównaniu z polem i promieniowaniem naturalnym (próba ontrolna), moŝemy powiedzieć, Ŝe siewi z nasion rzeŝuchy w obecności pól i promieniowania e-m wysyłanego przez monitor i omputer rosną szybciej od momentu wyiełowania. Zawartość witaminy C w pędach nadziemnych rzeŝuchy wynosiła ooło 14,15 mg na 1±,54 g badanego materiału i nie uległa zmianie w granicach błędu pod wpływem działania pól i promieniowania e-m z monitorów: i omputera. WNIOSKI 1. Czas wyiełowania pierwszego nasienia rzeŝuchy był najrótszy przed monitorem omputera. Pomiary wyonano w ciemności, w obecności pola e-m. Masimum szybości iełowania w tym polu jest wcześniejsze o ooło półtorej godziny w stosunu do próby ontrolnej. 2. Średnia długość najwyŝszych siewe rzeŝuchy znajdujących się przed monitorem i omputerem była o ooło 1mm dłuŝsza w porównaniu z próbą ontrolną. Pomiary wyonano na świetle w obecności promieniowania i pola eletromagnetycznego.

8 212 H. PIEŃKOWSKA, S. GRABOWSKI PIŚMIENNICTWO 1. Byczowsa-Lipińsa L., Wojnarowsa A.: Problemy ompatybilności eletromagnetycznej. Eletromagnetyczne oddziaływanie na obiety biologiczne. PTZE, Warszawa, , Głaszewsa B., Koper R.: Ocena wpływu przedsiewnej biostymulacji nasion pomidorów na proces ich iełowania. Acta Agrophysica, 62, 5-14, Pietruszewsi S., Kornarzyńsi K., Proop M.: Kiełowanie nasion apusty białej w stałym polu magnetycznym. Acta Agrophysica, 62, 75-82, Zyss T., Krawczy A.: Pomiary emisji promieniowania eletromagnetycznego monitorów eranowych. ZBP IEL, Warszawa, Warne U. Survey of some Woring Mechanisms of Pulsating Electromagnetic Fields (PEMF). Bioelectrochemistry and Bioenergetics, 27, , Becer R., Selden G.: Eletropolis, eletromagnetyzm i podstawy Ŝycia. PAX, Warszawa, Schwan H.P.: Biological effects of non ionizing radiation. Cellural properties an interactions. Ann. Biomed. Eng.,16, , Miołajczy H.: Działanie pól i promieniowania eletromagnetycznego na obiety biologiczne. Biospetrosopia 5. PWN, Warszawa, Aristarhov V.M., Klimeno L.L, Deev A.I, Ivaneha E.V.: Effect of constant magnetic field on peroxidation of lipid in phospholippid membranes. Biofizia 5, 8-86, Inglot-Siemaszo.: Człowie w otoczeniu eletromagnetyzmu. WPRz, Rzeszów, Pieńowsa H.: Fizyochemiczne badania inetyi utleniania olejów wiesiołowego, ogóreczniowego i rzepaowego. Monografia UWM, Olsztyn, 78, 23. INFLUENCE OF WEAK ELECTROMAGNETIC FIELDS AND RADIATION ON THE GERMINATION AND GROWTH PROCESS OF SEEDS OF CORDAMINE IMPATIENS Halina Pieńowsa 1, Stefan Grabowsi 2 1 The Faculty of Technical Sciences, Warmia and Mazuria University ul. Orzei 1a, Olsztyn halsza@uwm.edu.pl 2 The Faculty of Mathematics Methods and Computer Sciences, Warmia and Mazuria University ul. śołniersa 14, Olsztyn Ab s t r a c t. Electromagnetic field (radiation) is generated by appliances powered by or producing electricity, such as, e.g., computer monitors, television screens, etc. Biological processes are mainly regulated by electromagnetic signals affecting biochemical processes in living organisms. The aim of this study was to test the influence of magnetic field (radiation) on the seed germination process, the growth of Cordamine Ipatiens, and on vitamin C concentration in the plant sprouts. The magnetic field sources were and computer monitors. The germination process is depicted by means of a logistic curve. The speed of germination was calculated as well as the time necessary for the seeds to start germinating at a maximum speed under or without the magnetic field influence. K e y wo r d s : germination, logistic curve