Влияние магнитного поля на живые организмы.

Название работы: Влияние магнитного поля на живые организмы.

Галкина Ксения,

Попова Екатерина.

  Научный руководитель:

  Колмакова Наталья Юрьевна

  Учитель биологии

  МОУ «Гимназия №6»

Содержание:

Страница:

Введение.                                                                                        3

Основная часть:

Глава I. Вступление                                                                        5

Глава II. Экспериментальная часть.                                                6

Глава III. Результаты.                                                                        7

Глава IV.Выводы.                                                                        9

Литература.                                                                                        10

Приложение №1.                                                                                        11

Приложение №2.                                                                                        12

Приложение №3.                                                                                        16

Приложение №4.                                                                                        16

                                                  Самое могущественное в этом мире то,

что не может быть увидено,

 услышано и почувствовано.

Лао Цзы

Введение.

В настоящее время в средствах массовой информации все чаще встречаются слова «электромагнитное поле», «электромагнитные волны» и т. д. Нередко также упоминается о негативном влиянии тех или иных зон электромагнитного поля на здоровье человека. Одно из проявлений электромагнитного поля является поле магнитное, воздействие которого на живые организмы мы решили изучить. В большинстве случаев изучение влияния данного явления ведется именно по воздействию его на человека, о влиянии этого фактора на представителей других царств мы данных не нашли. Поэтому главное внимание мы решили  уделить особенному влиянию этого фактора на некоторых представителей царств Растения и Бактерии.

Изучение проблемы, которую мы поднимаем в нашей работе, началось уже давно, но научное направление, которое исследует влияние магнитного поля на живые организмы и называется магнитная биология, появилось сравнительно недавно: в 70-х годах прошлого столетия. Своими  исследованиями мы внесли вклад в эту новую науку, что безусловно увеличивает значимость нашей работы. Что касается практической пользы, то можно сказать следующее: так как изучаемая нами бактерия - распространенный почвенный сапрофит, и она влияет на жизнедеятельность растений, потребляющих неорганические вещества, которые разлагает бактерия, то выводы нашей работы можно использовать при выборе месторасположения какого-либо растения.

Изучение электромагнитных явлений началось еще в конце VII – начале VI вв. до н.э. милетским философом Фалесом. Им впервые были описаны некоторые свойства электромагнитных явлений.

Далее, на протяжении нескольких веков, такие исследователи, как английский врач-физик Вильям Джильберт (Гильберт) (1544-1603гг), англичане Грей и Уиллер (XVIII в.), английский врач-физик Адамс (XVIII – XIX вв.) сделали немалый экспериментальный вклад в освещение этого вопроса. Изучение электричества и магнетизма шло вместе с медициной, эти явления применялись только для лечения человека и исследовались по влиянию на животных. Лишь после знаменитого «спора Гальвани и Вольта», ученые стали изучать электричество и его  магнитные свойства в неживых предметах. К середине XIX века были сделаны первые крупные открытия в электротехнике. Они связаны с именами датчанина Ганса Эрстеда, французов Доминика Араго и Андре Ампера, немца Георга Ома, англичанина Майкла Фарадея, наших соотечественников Бориса Якоби, Эмиля Ленца и Павла Шиллинга и многих других ученых [2].

В наше время, век новейших технологий, известны многие интересные факты о влиянии магнитных полей на некоторые живые организмы. Эксперименты на животных показали, что в гипомагнитных условиях, когда напряженность земного поля понижена во много раз, они лысеют, теряют способность размножаться и довольно быстро погибают, что говорит об экологической значимости постоянного магнитного поля в окружающей среде. Впервые такие эксперименты были выполнены К.Э. Циолковским, А.Л. Чижевским, Ван Дайком. Последующие исследования ряда авторов показали, что организм обладает наибольшей чувствительностью к действию аномальной величины постоянного магнитного поля, во время эмбрионального развития.  Нами была найдена информация о том, что на растения магнитное поле влияет положительно, более того, изолирование растения от магнитного поля с помощью клетки Фарадея ведет к ухудшению роста и развития растений. С. Леместр и О. Принсгейм, один за другим проделали еще один опыт. Они прикрыли клеткой Фарадея растения, но создали внутри искусственное магнитное поле и убедились, что это вполне компенсирует нехватку природного электричества. Более того, если создавалось поле мощнее естественного, то рост растений ускорялся. Мы нашли информацию о том, что во многих бактериях находятся ионы железа, что делает их восприимчивыми к влиянию магнитного поля. Более того, бактерии, находящиеся в мировом океане, всегда двигаются к ближайшим полюсам, к тому месту, где в воде большое количество кислорода. Нами не было найдено ни одного описанного в какой-либо литературе опыта, позволившего определить влияние магнитного поля Земли на  изучаемые нами  растения и бактерии, что еще больше увеличивает важность нашей работы [1,13].

Объекты опыта.

Фасоль обыкновенная.

Phaseolm vulgaris L. -Родовое название — от греческого  слова“phaseolos”, что означает — бобы; латинское «vulgaris» — обыкновенный. В эксперименте мы использовали сорт фасоли «Красная». Травянистое однолетнее растение с длинным вьющимся стеблем. Плод — боб, прямой, сплющенный или почти цилиндрический с 3—7 семенами различной формы и окраски. Родина — Южная Америка. Растение теплолюбиво и засухоустойчиво. Культивируется в европейской части России, на Украине, Кавказе, в Молдове, Узбекистане. В семенах содержится до 30% белка, 50— 60% углеводов, до 3,6% жирного масла. Особенность белков фасоли состоит в том, что по составу они приближаются к животным белкам. В семенах найдены свободные аминокислоты, много углеводов (6%) и др.  Фасоль — продовольственное, кормовое и лекарственное растение[8,9].

Сенная палочка.

Сенная бактерия  или сенная палочка (Bacillus subtilis) — подвижная палочковидная бактерия, образующая споры. Широко распространена в почве и на растительных остатках. Разлагает органические вещества, нередко вызывает порчу пищевых продуктов, принадлежит к числу очень распространенных в природе бактерий и давно известна в науке. Ее видел и исследовал еще знаменитый Эренберг. Название свое этот организм получил, потому что в старину изолировался исключительно из прокипяченных и закупоренных ватной пробкой сенных отваров через некоторое время после кипячения. Иногда отдельные бациллы, после поперечного деления, остаются соединенными в нити. Сенная бактерия, кроме деления, размножается еще и спорами. Спора лежит обычно в середине его клетки, но иногда и несколько ближе к одному из концов. Сенная бактерия лучше всего растет при температуре 25—30°С, при достаточном доступе воздуха. Это — типичный аэроб. Сенная палочка встречается в природе на различных разлагающихся органических остатках, как обычная сапрофильная форма; часто попадается она как в сильно загрязненной, так и в питьевой колодезной воде [7,10].

Цель исследования.

Изучить влияние магнитного поля на некоторые живые организмы.

Задачи исследования.

1. Поставить серию экспериментов, позволяющих установить влияние магнитного поля на изучаемые организмы.
2. Сравнить полученные результаты и сделать выводы о влиянии магнитного поля на жизнедеятельность некоторых представителей царств Растений и Бактерий.

1. Магнитное поле.

Магнитное поле представляет собой особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами (электронами, протонами и т. д.). Магнитное поле существует вокруг проводников с током, живых организмов, а также вокруг Земли [4].

В качестве актуального примера магнитного поля мы взяли естественное магнитное поле Земли, искаженное предметами  (железными телами, ферромагнетиками, электрическими проводами и т.д.), находящимися рядом с экспериментальными образцами (Приложение №4; рисунок №1).

Для характеристики способности магнитного поля оказывать силовое действие вводится векторная величина – магнитная индукция., измеряющаяся в Теслах(Тл).  Знак величины магнитной индукции определяет направление магнитной индукции. [3]

Экспериментальным путем, описанным нами ниже, мы определяем наиболее ярко выраженные точки магнитной индукции и исследуем жизнедеятельность сенной палочки и прорастание семян фасоли в данных точках.

Экспериментальная часть.

1. Измерение значений магнитной индукции в разных точках.

       Приборы и материалы:

• цифровая лаборатория  TriLink
• компьютер
• линейка
• датчик магнитной индукции

Изначально мы  случайным образом обозначили точки, находящиеся на расстоянии 20 см друг от друга, на подоконнике  кабинета биологии(Фотография №2, приложение 4). Далее настроили датчик, подробное описание которого можно найти в приложении №1(1), на измерения магнитной индукции через каждые 10  секунд, то есть указанное время прибор измерял значение индукции в каждой точке и выдавал обработанные  цифровой лабораторией TriLink данные в виде графика зависимости величин индукции от месторасположения прибора. В процессе данной работы  мы получили сведения о  местоположении точек с положительным, отрицательным и нейтральным значением магнитной индукции. По полученным данным мы выявили именно те точки, которые использовали в нашей дальнейшей работе, в которых значение магнитной индукции было наиболее выражено.  Результаты числового значения магнитной индукции, полученные нами в данном опыте, можно найти в приложении 2 таблица №1.

2. Влияние магнитного поля на скорость развития сенной палочки.

       Приборы и материалы:

• 21 пробирка объемом 50 мл
• компьютер
• цифровая лаборатория  TriLink
• датчик определения  pH жидкости
• культура бактерии сенной палочки

До начала данного эксперимента мы получили сенную палочку методом, приведенным нами в приложении №3. После чего мы поставили пробирки с бактериями по одной в каждую из 7 точек, выделенных нами как наиболее подходящие для проведения эксперимента(Фотография №3, приложение 4). Через каждые 1-2 дня измеряли значение pH датчиком, подробное описание которого можно найти в приложении № 1(2), во всех экспериментальных пробирках. Нами была выбрана именно эта изменяющаяся величина, как фактор, наглядно показывающий разную интенсивность процессов жизнедеятельности бактерий, так как в процессе дыхания бактерии выделяют углекислый газ, который, соединяясь с водой, образует угольную кислоту. При этом значение рН уменьшается. Опыт повторялся 3 раза в одинаковых условиях. В проведенной работе мы получили результаты, представленные в приложении 2 таблица №2, 3, 4.

3. Влияние магнитного поля на скорость прорастания семян фасоли.

       Приборы и материалы:

• семена фасоли, взятые из одной партии.
• небольшие одинаковые емкости
• ткань
• термометр

В процессе приготовления к данному опыту мы разложили емкости в точки, выделенные нами раннее, как наиболее подходящие для проведения эксперимента. Далее разделили  имеющуюся фасоль  на 10 групп по 50 семян. После чего обернули каждую группу во влажную ткань и положили в соответствующие емкости.(Фото №3,  приложение 4) Под действием разного значения индукции семена пролежали в течение недели. На протяжении этого времени  мы подсчитывали количество проросших семян. Данный опыт повторялся 3 раза в одинаковых условиях. Подсчитанное нами количество проросших семян в каждом опыте и в каждой отдельной точке можно найти в приложении 2, таблицы №7,8 ,9.

Глава III

Результаты:

Нами была изучена  литература о магнитном поле и измерении значений магнитной индукции, а также о жизнедеятельности организмов, наиболее известных школьникам (Фасоль обыкновенная Phaseolm vulgaris – из царства Растений и бактерия сенная палочка Bacillus subtilis – из царства Бактерий). Далее нами была поставлена серия экспериментов, позволяющих выявить влияние магнитного поля на живые организмы. После того, как нами были проведены измерения датчиком №1, мы получили значения величин магнитной индукции для 20 точек. После обработки полученных данных мы выбрали только те точки, значения индукции в которых являются наиболее выраженными. Эксперименты мы проводили только в этих точках. Далее мы начали непосредственное изучение влияния магнитного поля на живые организмы. Сначала мы изучали влияние магнитного поля на  сенную палочку. Путем логических размышлений мы пришли к выводу о том, что в наиболее благоприятных условиях для данной бактерии рН должно понижаться. Так как в процессе жизнедеятельности бактерии  выделяют в воду углекислый газ, который вступает в химическую реакцию с водой, образуя угольную кислоту. Среда,  в которой находятся бактерии, становится все более кислой. Тем самым можно сделать вывод о том, что при благоприятном влиянии определенной величины магнитной индукции, бактерии размножаются быстрее, а чем больше бактерий, тем интенсивнее в воду выделяется углекислый газ, тем меньше значение рН в культуре бактерий. В приложении № 2 таблице №5 нами представлена сводная таблица изменения рН в культуре сенной палочки во всех точках. Далее нами были выбраны только те точки, в которых значения магнитной индукции наиболее  выражены,  то  есть  это  точки  6(0,143) ,  4 (0) , 7 (-0,121). В диаграмме № 1, построенной по таблице 5 (приложение№2) наглядно видно то, что наибольшее изменение рН было в точке с нейтральным значением магнитного поля. В точках с одинаково высоким значением магнитной индукции по модулю изменение рН сенной палочки  не столь высоко, как в точках с нейтральным значением. Итак, нами был сделан вывод о том, что при увеличении модуля величины магнитной индукции изменение рН бактерий незначительно. После данного вывода мы построили диаграмму №2, по которой наглядно видно, как уменьшается величина рН при одновременном увеличении модуля магнитной индукции. Единственный выбивающийся из общей концепции результат, полученный нами, - это результат, полученный в точке, проходящей в нашем эксперименте под номером 5. В этой точке аномально высокое изменение рН в культуре бактерий, которое мы не можем объяснить. Изучив стену под этой точкой, мы нашли электрический провод (Фото №4). Возможно, это он служит причиной данной аномалии, которую мы объяснить не можем

Во втором опыте мы проверяли воздействие магнитного поля на интенсивность прорастания семян фасоли. Нами были получены результаты, представленные в приложении 2 таблицах 7, 8, 9.Далее мы составили сводную таблицу интенсивности прорастания семян фасоли по всем изучаемым точкам. После чего мы составили диаграмму № 3, по которой  видна зависимость прорастания семян от увеличения наиболее выраженных значений магнитной индукции. Далее, чтобы проверить возникшее у нас предположение о зависимости интенсивности прорастания семян фасоли от значения магнитной индукции мы построили  диаграмму № 4, по которой данная зависимость не видна; а также диаграмму №5, по которой не видна зависимость интенсивности прорастания семян фасоли от модуля магнитной индукции.  Несмотря на то, что нами была проделана данная работа, мы не смогли выявить определенное влияние магнитного поля  на интенсивность прорастания семян фасоли. Возможно, к значению магнитной индукции, которое мы выбрали для изучения, недостаточно чувствительны семена фасоли. И по полученным результатам  мы можем утверждать, что изучаемые нами величины магнитной индукции не влияют на интенсивность прорастания семян фасоли, выбранного нами сорта.

Так как  из опыта над первым объектом исследования мы сделали вывод, что Сенная палочка чувствительна к изменению магнитной индукции, мы решили проверить, существует ли связь между магнитным полем Земли и геопатогенным излучением. Местом геопатогенного излучения являются геопатогенные зоны. На Всесоюзном научно-техническом семинаре "Проблемы геопатогенных зон", который проходил в 1990 г., этот термин получил такое определение: "Геопатогенная зона – зона, возникающая в результате неоднородностей в строении земной коры, вызывающей аномальное энергоинформационное поле, отрицательно (разрушающе) воздействующая на энергетику биосистем и объектов неживой природы"[6]. Однако потом представления о природе геопатогенных излучений были изменены. Согласно работе В.А.Ацюковского, В.Г.Васильева «Обнаружение и нейтрализация геопатогенных излучений Земли» (2005) «…Природа геопатогенных излучений – вихревые потоки эфира, вырывающиеся из глубин Земли (на основе эфиродинамических представлений). Эти потоки взаимодействуют с телами, в основном, путем создания градиентов скоростей в струях эфира, что создает градиенты давлений и соответствующие силы»[5]. Другими словами, Геопатогенное излучение идет из центра Земли и способно оказывать силовое воздействие на все предметы и вещества. Данное явление идет на всей поверхности нашей планеты, но где-то оно почти незаметно, а где-то вызывает существенные изменения.

Также в работе В.А.Ацюковского, В.Г.Васильева был предложен Магнитнодифференциальный способ обнаружения геопатогенных зон. «Магнитнодифференциальный способ обнаружения геопатогенных зон основан на том, что магнитное поле Земли в местах геопатогенного излучения искажается как по магнитуде (величине), так и по направлению. Учитывая, что границы геопатогенных зон в горизонтальной плоскости достаточно четко выражены, может быть рекомендован способ выявления разности показаний двух датчиков магнитного поля в разнесенных на 1-1,5 метра точках. При этом не играет роли, отличается ли магнитное поле Земли в этих точках только по магнитуде, только по направлению или по обоим параметрам вместе. Здесь важен факт неодинаковости магнитного поля в этих точках»[5].

Согласно этому предположению, такая геопатогенная зона есть у нас в опыте. Она находится между 6 и 7 точками, так как именно в них наблюдается значительная разница в величине, а также в направлении индукции магнитного поля. По результатам  данного опыта (Таблица №5) в этих точках наблюдалось самое низкое изменение рН, мы можем сделать вывод о том, что геопатогенная зона отрицательно влияет на бактерию Сенную палочку.

Из аналогичного эксперимента с семенами фасоли мы не смогли сделать вывод о влиянии геопатогенных излучений на данный объект исследования, так как, скорей всего, данный организм не чувствителен к столь незначительным излучениям.

Мы планируем далее продолжать наше исследование, чтобы получить данные по интересующей нас проблеме.

Глава IV

Выводы

1.Изучена литература об особенностях жизнедеятельности бактерии сенной палочки и растения     фасоли обыкновенной. Нами освоены приемы работы с цифровой лабораторией TriLink.

2.Магнитное поле, независимо от направления линий индукции, неблагоприятно влияет  на жизнедеятельность бактерии сенной палочки.

3. Положительное или отрицательное влияние изучаемого диапазона значений индукции магнитного поля Земли на прорастание семян фасоли нами не установлено.

4. При изучении влияния магнитного поля на бактерии необходимо учитывать особенности конструкции опорной поверхности, на которой располагаются экспериментальные образцы.

5. Так как изучаемая бактерия- почвенный сапрофит, и на ее жизнедеятельность оказывает влияние магнитное поле, то внешний вид и состояние комнатных растений из-за изменения характеристик почвы может меняться в пределах одного подоконника. Возможно, просто стоит передвинуть цветок?

Литература.

1. Бинги В.Н. Магнитобиология, эксперименты и модели. – М.: МИЛТА, 2000г.
2. Манойлов В.Е. Электричество и человек. – 2-е изд., перераб. и доп. – Энэргоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982.
3. Справочник школьника. Физика: М.; Филологическое общество «Слово», Компания «Ключ-С», 1995.
4. Яновский Б. М., Земной магнетизм, т. 1—2, Л., 1963—64.

Интернет-ресурсы:

5. http://www.atsuk.dart.ru
6. http://www.click 01.begun.ru
7. http://www.eltechmed.ru
8.  http://www.enciclopaedia.ru
9. http://www.garm.sitecity.ru
10. http://www.gatchina3000.ru
11. http://www.gpz.fairrealty.ru       
12. http://www.n-t.org.ru
13. http://www.zivert.ru
14. http://www.uroweb.ru

Приложение № 1.

1)Датчик индукции магнитного поля

Датчик имеет два диапазона измерений. Диапазон с низкой чувствительностью предназначен для изучения природы магнитных полей соленоидов и постоянных магнитов и измерения их величин, а диапазон с высокой чувствительностью - для исследования магнитного поля Земли.

Принцип действия

В приборе используется датчик Холла. Напряжение выходного сигнала пропорционально индукции магнитного поля. Таким образом, датчик измеряет осевую компоненту магнитного поля, параллельную трубке датчика. Линия, нанесенная на лицевой стороне корпуса датчика, указывает на точное расположение в нем элемента Холла.

Области применения

Датчик магнитного поля используется для выполнения различных исследований магнитного поля Земли или магнитного поля постоянных магнитов, проводника с током или соленоида.

Технические характеристики

•    Два диапазона измерений:

±0,2 мТл (высокая чувствительность)

±10 мТл (низкая чувствительность)

2) рН-метр

Прибор находится в яйцеобразном пластиковом корпусе и снабжен электродом для измерения концентрации ионов Н+, а также системой температурной компенсации

Принцип действия

Внутри рН-метра имеются две полуячейки. Одна из них содержит элемент сравнения с известной концентрацией ионов водорода Н+. Другая, расположенная на дне электрода, является нечувствительной стеклянной мембраной (рН = -log(H+)). Разность потенциалов между двумя полуячейками представляет собой выходной сигнал электрода, который несет информацию о значении рН анализируемого раствора. В корпусе прибора этот сигнал преобразуется с помощью усилителя и подстроечного конденсатора в напряжение в диапазоне 0-5 В, воспринимаемое аналого-цифровым преобразователем устройства регистрации и сбора данных (TriLink'OM), и хранится в его памяти, а затем может быть передан на КПК или ПК.

Области применения

Датчик используется в различных экспериментах по биологии и химии, при исследованиях окружающей среды, для измерения рН водной среды в течение длительного периода времени, при изучении диффузии различных жидкостей, в процессе титрования кислоты и др.

Технические характеристики

• Диапазон измерений 0-14 рН
• Погрешность   измерения   ±2 %

Приложение №2.

Таблица № 1.Индукция магнитного поля в изучаемых точках (в мТл).

Таблица №2. Изменение рН в культуре бактерий. Опыт №1.

Таблица №3.Изменение рН в культуре бактерий. Опыт №2.

Таблица №4. Изменение рН в культуре бактерий. Опыт№3.

Таблица № 5. Сводная таблица изменения рН в культуре сенной палочки.

Таблица №6 Зависимость изменения рН от значения магнитной индукции.

Диаграмма №1. Зависимость изменения рН от значения магнитной индукции.

Диаграмма №2. Зависимость рН в культуре сенной палочки от величины магнитной  индукции.

Таблица № 7. Прорастание семян фасоли. Опыт №1.

Таблица № 8. Прорастание семян фасоли. Опыт №2.

Таблица № 9. Прорастание семян фасоли. Опыт №3.

Таблица №10. Сводная таблица интенсивности прорастания семян фасоли.

Таблица №11. Зависимость интенсивности прорастания семян фасоли от значения магнитной индукции в наиболее выраженных точках.

Диаграмма №3. Зависимость количества проросших семян от величины магнитной индукции.

Диаграмма №4. Зависимость количества проросших семян от модуля магнитной индукции.

Диаграмма №5. Зависимость количества проросших семян от значения магнитной индукции.

Приложение 3

Метод получения сенной палочки

Приборы и материалы

• сено
• скотч
• пробирки
• стерильные салфетки

Имеющееся сено было помещено в кастрюлю с водой в соотношении 10  объемов воды к 1 объему сена. Далее доводили эту смесь до кипения и оставляли кипеть на 30 минут. В это время мы стилизовали пробирки в кипящей воде в течение 10 минут. Далее мы процедили воду, содержащую сено, и получили раствор с необходимой нам бактерией. Данный раствор мы разлили по пробиркам в равном объеме, закрыли верхнюю часть стерильной салфеткой. После чего обернули каждую из пробирок черным полиэтиленом [12].

Приложение 4.

Рисунок №1. Изображение линий магнитной индукции Земли.