Om te beginnen is de landbouwindustrie tot in de kern vernietigd. Wat is het volgende? Is het geen tijd om stenen te verzamelen? Is het niet tijd om alle creatieve krachten te verenigen om dorpsbewoners en zomerbewoners die nieuwe producten te geven die de productiviteit dramatisch zullen verhogen, handarbeid zullen verminderen, nieuwe manieren in de genetica zullen vinden... Ik zou de lezers van het tijdschrift willen uitnodigen om de auteurs te zijn van de sectie “Voor dorpen en zomerbewoners.” Ik begin met het oude werk 'Elektrisch veld en productiviteit'.

In 1954, toen ik student was aan de Militaire Academie voor Communicatie in Leningrad, raakte ik gepassioneerd door het proces van fotosynthese en voerde ik een interessante test uit met het kweken van uien op een vensterbank. De ramen van de kamer waarin ik woonde waren op het noorden gericht en daarom konden de lampen geen zon ontvangen. Ik plantte vijf bollen in twee langwerpige dozen. Voor beide dozen heb ik de aarde op dezelfde plek genomen. Ik had geen meststoffen, d.w.z. Het was alsof dezelfde omstandigheden voor de groei werden gecreëerd. Boven een doos van bovenaf, op een afstand van een halve meter (Fig. 1), plaatste ik een metalen plaat waaraan ik een draad van een hoogspanningsgelijkrichter +10.000 V bevestigde, en stak een spijker in de grond van deze doos , waarop ik de “-” draad van de gelijkrichter heb aangesloten.

Ik deed dit zodat, volgens mijn katalysetheorie, het creëren van een hoog potentieel in de plantenzone zou leiden tot een toename van het dipoolmoment van de moleculen die deelnemen aan de fotosynthesereactie, en de dagen van testen voortduurden. Al na twee weken ontdekte ik dat planten zich efficiënter ontwikkelen in een doos met een elektrisch veld dan in een doos zonder “veld”! 15 jaar later werd dit experiment herhaald op het instituut, toen het nodig was om planten in een ruimtevaartuig te laten groeien. Daar konden planten zich niet ontwikkelen, omdat ze geïsoleerd waren van magnetische en elektrische velden. We moesten een kunstmatig elektrisch veld creëren, en nu ruimteschepen de planten overleven. En als je er woont huis van gewapend beton, en zelfs op de bovenste verdieping: hebben je planten in huis geen last van het ontbreken van een elektrisch (en magnetisch) veld? Plaats een spijker in de grond van een bloempot en sluit de draad daarvan aan op een verwarmingsbatterij die vrij is van verf of roest. In dit geval komt uw plant dichter bij de leefomstandigheden in een open ruimte, wat erg belangrijk is voor planten en ook voor mensen!

Maar daar hielden mijn beproevingen niet op. Toen ik in Kirovograd woonde, besloot ik tomaten op de vensterbank te laten groeien. De winter kwam echter zo snel dat ik geen tijd had om tomatenstruiken in de tuin op te graven en ze in te transplanteren bloempotten. Ik kwam een ​​bevroren struik tegen met een kleine levende shoot. Ik bracht hem naar huis, stopte hem in het water en... Oh, vreugde! Na 4 dagen groeiden er witte wortels vanaf de onderkant van de scheut. Ik heb het in een pot getransplanteerd en toen het met scheuten groeide, begon ik op dezelfde manier nieuwe zaailingen te verkrijgen. De hele winter heb ik genoten van verse tomaten die op de vensterbank waren gegroeid. Maar ik werd achtervolgd door de vraag: is dergelijk klonen werkelijk mogelijk in de natuur? Misschien bevestigden oldtimers in deze stad mij. Misschien, maar...

Ik verhuisde naar Kiev en probeerde op dezelfde manier tomatenzaailingen te krijgen. Het is mij niet gelukt. En ik realiseerde me dat ik in Kirovograd succesvol was in deze methode, omdat daar, in de tijd dat ik leefde, water aan het watervoorzieningsnetwerk werd geleverd vanuit bronnen, en niet vanuit de Dnjepr, zoals in Kiev. Grondwater in Kirovograd heeft een kleine hoeveelheid radioactiviteit. Dit speelde de rol van het stimuleren van de groei van het wortelstelsel! Vervolgens bracht ik +1,5 V van de batterij aan op de bovenkant van de tomatenscheut en bracht de "-" naar het water van het vat waar de scheut stond (Fig. 2), en na 4 dagen groeide er een dikke "baard" op de shoot in het water! Zo slaagde ik erin tomatenscheuten te klonen.

Onlangs werd ik het beu om naar de planten op het vensterbankwater te kijken, dus stak ik een strook glasvezelfolie en een grote spijker in de grond. Ik heb de draden van de microampèremeter daarop aangesloten (Fig. 3). De naald week meteen af ​​omdat de grond in de pot vochtig was en het galvanische koper-ijzerkoppel werkte. Een week later zag ik hoe de stroming begon te dalen. Dit betekent dat het tijd was om water te geven... Bovendien gooide de plant nieuwe bladeren uit! Dit is hoe planten reageren op elektriciteit.

Stanislav Nikolajevitsj Slavin

Hebben planten geheimen?

Door dit werk te beginnen met citaten uit het boek ‘Grass’ van Vladimir Soloukhin, streefde uw nederige dienaar minstens twee doelen na. Verschuil je eerst achter de mening van een beroemde prozaschrijver: "Ze zeggen: ik ben niet de enige, een amateur, die de verkeerde zaak op zich neemt." Ten tweede om u nogmaals te herinneren aan het bestaan ​​van een goed boek, waarvan de auteur naar mijn mening de klus nog steeds niet heeft afgemaakt. Maar wellicht buiten uw schuld om.

Volgens geruchten die mij hebben bereikt, veroorzaakte de publicatie in 1972 van afzonderlijke hoofdstukken van dit boek in het alom gerespecteerde tijdschrift Science and Life in bepaalde kringen op het Oude Plein zo'n schandaal dat de redactie gedwongen was de publicatie stop te zetten. De oordelen van Soloukhin over planten waren zeer inconsistent met de destijds algemeen aanvaarde Michurin-leer, waarvan mensen van de oudere en middelste generaties zich waarschijnlijk tot op de dag van vandaag de hoofdstelling herinneren: “Het heeft geen zin om gunsten van de natuur te verwachten. .”

Nu lijkt het erop dat we willens en wetens gedwongen worden ons gezicht weer naar de natuur te keren, om te beseffen dat de mens helemaal niet de navel van de aarde is, de koning van de natuur, maar slechts een van haar creaties. En als hij wil overleven, samenleven met de natuur en verder wil gaan, dan moet hij haar taal leren begrijpen en haar wetten volgen.

En hier blijkt dat we niet heel veel weten over het leven van de dieren, vogels, insecten en zelfs planten die naast ons bestaan. Er zit veel meer intelligentie in de natuur dan we gewend zijn te denken. Alles is zo nauw met alles verbonden dat het soms de moeite waard is om zeven keer na te denken voordat je ook maar één stap zet.

Het bewustzijn hiervan rijpte langzaam in mij, maar het lijkt erop dat ik al heel lang van plan zou zijn geweest om achter de typemachine te gaan zitten als er om mij heen geen verbazingwekkende dingen waren begonnen te gebeuren. Toen kwam ik de boodschap tegen dat de al lang bestaande experimenten van Indiase wetenschappers, al een kwart eeuw geleden, die vaststelden dat planten muziek waarnemen, tegenwoordig een onverwachte commerciële voortzetting hebben gekregen: nu worden ananassen op plantages gekweekt op muziek, en dit verbetert juist de smaak en kwaliteit van het fruit. Toen begonnen plotseling, de een na de ander, boeken te verschijnen waarvan onze algemene lezer alleen op basis van geruchten weet, en zelfs dan niet iedereen. Wat heb je bijvoorbeeld gehoord over Maeterlincks boek “The Mind of Flowers” ​​of over het werk van Tompkins en Bird “The Secret Life of Plants”?..

Maar zoals ze zeggen, een van mijn kennissen heeft me afgemaakt. Een volkomen positief persoon, een kandidaat voor landbouwwetenschappen, en plotseling, alsof het heel gewoon is, vertelt hij me dat hij elk voorjaar de positie van de sterren berekent op basis van astrologische kalender, om nauwkeurig te raden op welke dag u aardappelen op uw perceel moet planten.

Dus hoe helpt het? - vroeg ik met een zekere boosaardigheid.

Geloof het of niet. Of je het nu leuk vindt of niet, de opbrengst, als alle andere dingen gelijk blijven, de naleving van de regels van de landbouwtechnologie, tijdige watergift, enz., is 10-15 procent hoger dan die van de buren.

'Nou, aangezien boeren geloven dat planten, net als mensen, naar de sterren kijken,' zei ik tegen mezelf, 'dan heb jij waarschijnlijk God zelf bevolen om alles wat je de afgelopen jaren hebt verzameld op dit interessante, hoewel verre van een volledig opgehelderd probleem. Leg uit wat je hebt verzameld, en laat de lezer dan zelf uitzoeken wat wat is...'

Veld boven veld

Waar begint de oogst? Om te beginnen stelde mijn gesprekspartner voor om een ​​klein experiment uit te voeren. Hij nam een ​​handvol zaden en strooide ze op een metalen plaat.

Dit zal onze negatief geaarde condensatorplaat zijn, legde hij uit. - Nu brengen we dezelfde plaat dichterbij, maar dan positief geladen...

En ik zag een klein wonder: de zaden kwamen, alsof ze op commando waren, op en bevroor, als soldaten in formatie.

"Een soortgelijke condensator bestaat in de natuur", vervolgde mijn gesprekspartner. De onderste laag is het aardoppervlak, de bovenste is de ionosfeer, een laag positief geladen deeltjes die zich op een hoogte van ongeveer 100 kilometer bevindt. De invloed van het elektromagnetische veld dat hierdoor wordt gecreëerd op levende organismen op aarde is zeer complex en gevarieerd...

Dit is hoe ons gesprek begon met het hoofd van een van de laboratoria van het Instituut voor Landbouwingenieurs, toen een kandidaat, en nu, zoals ik hoorde, doctor in de technische wetenschappen V.I.

Vladimir Ivanovitsj en zijn collega's werken aan diëlektrische scheiders. Natuurlijk weet je wat een scheidingsteken is. Dit is een apparaat dat bijvoorbeeld room van magere melk scheidt.

Bij de productie van gewassen scheiden scheiders de schillen van de granen, en de granen zelf worden gesorteerd op gewicht, grootte, enz. Maar wat heeft elektriciteit ermee te maken? En hier is wat het ermee te maken heeft.

Denk aan de ervaring die aan het begin werd beschreven. Het is geen toeval dat zaden bevelen gehoorzamen elektrisch veld in de condensator. Elke korrel, of het nu een tarwezaad is; Rogge, een ander veld- en tuingewas, is als een kleine magneet.

De werking en het werkingsprincipe van onze scheiders zijn gebaseerd op deze eigenschap van zaden”, vervolgde Vladimir Ivanovitsj het verhaal. - In elk van hen bevindt zich een trommel waarop een wikkeling is gelegd - lagen elektrische draden. En wanneer er spanning op de draad wordt aangesloten, ontstaat er een elektromagnetisch veld rond de trommel.

Zaden stromen vanuit de trechter in een stroompje naar de trommel. Ze vallen eruit en lijken onder invloed van een elektrisch veld te blijven plakken en worden gemagnetiseerd aan het oppervlak van de trommel. Ja, zozeer zelfs dat ze op de trommel blijven zitten, zelfs als deze draait.

De meest geëlektrificeerde en lichte zaden worden weggeborsteld. Andere zaden, zwaardere, komen zelf van het oppervlak van de trommel af zodra het deel waaraan ze vastzaten eronder blijkt te liggen...

Zo worden de zaden verdeeld in aparte soorten en fracties. Bovendien is deze scheiding afhankelijk van de sterkte van het aangelegde elektrische veld en kan op verzoek van de persoon worden aangepast. Op deze manier kun je een elektrische scheider opzetten om bijvoorbeeld ‘levende’ ontkiemende zaden te scheiden van niet-ontkiemende zaden en zelfs de kiemenergie van de embryo’s te verhogen.

Wat geeft dit? Zoals de praktijk heeft aangetoond, zorgt een dergelijke sortering vóór het zaaien voor een opbrengstverhoging met 15-20 procent. En niet-kiemende zaden kunnen worden gebruikt als veevoer of voor het malen van brood.

Diëlektrische scheiders bieden ook aanzienlijke hulp in de strijd tegen onkruid, dat zich daar zeer goed aan heeft aangepast samenwonen met nuttige planten. Een klein dodderzaadje is bijvoorbeeld niet te onderscheiden van een wortelzaadje, en ambrosia vermomt zich vakkundig als een radijs. Het elektrische veld onderscheidt echter gemakkelijk de nep, scheidt nuttige plant van schadelijke dingen.

Nieuwe machines kunnen zelfs werken met zaden waarvoor andere technische sorteermethoden niet geschikt zijn”, zei Tarushkin bij het afscheid. - Nog niet zo lang geleden stuurden ze ons bijvoorbeeld de kleinste zaden, waarvan er tweeduizend slechts één gram wegen. Voorheen werden ze met de hand gesorteerd, maar onze scheiders konden de sortering zonder veel moeite aan.

En wat er is gedaan, is in wezen nog maar het begin...

Regen, planten en... elektriciteit

De invloed van de natuurlijke condensator van de aarde - elektromagnetische velden - beïnvloedt niet alleen de zaden, maar ook de spruiten.

Dag na dag strekken ze hun stengels omhoog naar de positief geladen ionosfeer, en begraven hun wortels dieper in de negatief geladen aarde. Moleculen van voedingsstoffen, die in kationen en anionen in plantensappen zijn veranderd en de wetten van elektrolytische dissociatie gehoorzamen, worden in tegengestelde richtingen gericht: sommige naar beneden, naar de wortels, andere naar boven, naar de bladeren. Een stroom negatieve ionen stroomt van de bovenkant van de plant naar de ionosfeer. Planten neutraliseren atmosferische ladingen en accumuleren deze zo.

Enkele jaren geleden stelden doctor in de biologische wetenschappen Z.I. Zhurbitsky en uitvinder I.A. Ostryakov zichzelf de taak om uit te zoeken hoe elektriciteit een van de belangrijkste processen in het plantenleven beïnvloedt: fotosynthese. Voor dit doel voerden ze bijvoorbeeld dergelijke experimenten uit. Ze laadden de lucht op met elektriciteit en lieten een luchtstroom passeren onder een glazen afdekking waar de planten stonden. Het bleek dat in dergelijke lucht de processen van kooldioxide-absorptie 2-3 keer worden versneld.

De centrales zelf werden ook geëlektrificeerd. Bovendien groeien degenen die zich onder een negatief elektrisch veld bevonden, sneller dan normaal. In de loop van een maand halen ze hun soortgenoten met enkele centimeters in.

Bovendien gaat de versnelde ontwikkeling door, zelfs nadat het potentieel is weggenomen.

De verzamelde feiten maken het mogelijk enkele conclusies te trekken, vertelde Igor Alekseevich Ostryakov me. - Door een positief veld rondom het bovengrondse deel van de plant te creëren verbeteren we de fotosynthese, de plant zal intensiever groene massa accumuleren. Negatieve ionen hebben een gunstig effect op de ontwikkeling van het wortelstelsel.

Zo wordt het onder andere mogelijk om planten selectief te beïnvloeden in het proces van hun groei en ontwikkeling, afhankelijk van wat we precies – “topjes” of “wortels*” - nodig hebben...

Als specialist die destijds bij de productievereniging Soyuzvodproekt werkte, interesseerden Ostryakov ook vanuit dit oogpunt elektrische velden. Voedingsstoffen uit de bodem kunnen alleen in de vorm van waterige oplossingen in planten doordringen. Het lijkt erop, wat voor verschil maakt het voor een plant waar het vocht vandaan haalt - van een regenwolk of van een sproeier? Nee, experimenten hebben onweerlegbaar aangetoond dat tijdig regenen veel effectiever is dan tijdig water geven.

Wetenschappers begonnen erachter te komen hoe een regendruppel verschilt van een kraandruppel. En ze ontdekten: in een onweerswolk krijgen druppels, wanneer ze tegen de lucht wrijven, een elektrische lading. Meestal positief, soms negatief. Het is deze druppellading die dient als een extra plantengroeistimulator. Kraanwater heeft niet zo'n lading.

Om waterdamp in een wolk in een druppel te laten veranderen, heeft deze bovendien een condensatiekern nodig: een onbeduidend stofje dat door de wind van het aardoppervlak wordt opgeworpen. Watermoleculen beginnen zich eromheen op te hopen en veranderen van damp in vloeistof. Onderzoek heeft aangetoond dat dergelijke stofdeeltjes vaak kleine koper-, molybdeen-, goud- en andere micro-elementen bevatten die een gunstig effect hebben op planten.

“Als dat zo is, waarom zou de kunstmatige regen dan niet op natuurlijke regen kunnen lijken?” - Ostryakov redeneerde.

En hij bereikte zijn doel door een auteurscertificaat te ontvangen voor een elektrische hydro-aeronizer - een apparaat dat elektrische ladingen op waterdruppels creëert. In wezen is dit apparaat een elektrische inductor die zodanig op de sprinklerleiding van een sprinklerinstallatie achter de druppelvormingszone wordt geïnstalleerd dat er niet langer een waterstroom door het frame vliegt, maar een zwerm individuele druppels.

Er is ook een dispenser ontworpen waarmee micro-elementen aan de waterstroom kunnen worden toegevoegd. Het is zo ontworpen. In de slang die water aan het sprinklersysteem levert, wordt een stuk buis van elektrisch isolatiemateriaal gesneden. En in de buis zitten molybdeen, koper, zinkelektroden... Kortom, van het materiaal welk micro-element het meest nodig is voor voeding. Wanneer er stroom wordt aangelegd, beginnen ionen van de ene elektrode naar de andere te bewegen. In dit geval wordt een deel ervan weggespoeld met water en komt in de grond terecht. Het aantal ionen kan worden aangepast door de spanning op de elektroden te veranderen.

Als je de grond moet verzadigen met micro-elementen van boor, jodium en andere stoffen die geen elektrische stroom geleiden, komt een ander type dispenser in het spel. Een kubus beton wordt in een buis met stromend water neergelaten, van binnen verdeeld in compartimenten waarin de nodige micro-elementen worden geplaatst. De compartimentdeksels dienen als elektroden. Wanneer er spanning op wordt gezet, passeren micro-elementen de poriën in het beton en worden ze door water naar de bodem getransporteerd.

Aardappeldetector. De zomer ging onopgemerkt voorbij in problemen en zorgen. Het is tijd om de oogst binnen te halen. Maar zelfs een mens kan een aardappel bedekt met natte herfstgrond niet altijd onderscheiden van dezelfde zwarte klomp aarde. Wat kunnen we zeggen over aardappelrooiers die alles vanaf het veld roeien?

Wat als u direct op het veld sorteert? Ingenieurs hebben zich veel over dit probleem gebogen. Ze probeerden allerlei soorten detectoren: mechanisch, televisie, ultrasoon... Ze probeerden zelfs een gamma-installatie op de maaidorser te installeren. Gammastralen doorboorden aarden kluiten en knollen, als een röntgenfoto, en de ontvanger die tegenover de sensor stond, bepaalde ‘wat wat is’.

Maar gammastraling is schadelijk voor de menselijke gezondheid en er moeten speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen als u ermee werkt. Bovendien bleek het voor een foutloze detectie noodzakelijk dat alle knollen en kluiten ongeveer dezelfde diameter hebben. Daarom gingen specialisten van het Ryazan Radio Engineering Institute - hoofddocent A.D. Kasatkin en vervolgens afgestudeerde student, en nu ingenieur Sergei Reshetnikov - een ander pad in.

Ze keken vanuit een natuurkundig perspectief naar de aardappelknol. Het is bekend dat de capaciteit van een condensator afhangt van de permeabiliteit van het materiaal dat tussen de platen is geplaatst. De diëlektrische constante verandert en ook de capaciteit verandert. Dit fysieke principe en vormde de basis voor detectie, aangezien het experiment onthulde:

De diëlektrische constante van een aardappelknol verschilt sterk van de diëlektrische constante van een klomp aarde.

Maar het vinden van het juiste natuurkundige principe is nog maar het begin. Het was nog steeds nodig om uit te zoeken op welke frequenties de detector in optimale modus zou werken, een schematisch diagram van het apparaat te ontwikkelen en de juistheid van het idee op een laboratoriummodel te controleren...

Het bleek erg moeilijk om een ​​gevoelige capacitieve sensor te maken, zei Sergei Reshetnikov. “We hebben verschillende opties doorgenomen en zijn uiteindelijk tot dit ontwerp gekomen. De sensor bestaat uit twee veerplaten die onder een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar zijn geplaatst. Aardappelen vermengd met kluiten aarde vallen in dit soort trechters. Zodra een aardappel of klomp de condensatorplaten raakt, genereert het besturingssysteem een ​​signaal waarvan de waarde afhangt van de diëlektrische constante van het object dat zich in de sensor bevindt. Het uitvoerende orgaan - de demper - wijkt in de een of andere richting af en voert sortering uit...

Het werk werd ooit bekroond met een prijs tijdens de All-Union Review van de Scientific and Technical Society of Students. Er is echter nog iets niet zichtbaar in aardappelrooiers die met dergelijke sensoren zijn uitgerust. Maar ze worden daar gemaakt, in Ryazan...

Klachten over de traagheid van Rusland zullen we echter tot een andere keer laten rusten. Het huidige gesprek gaat over de geheimen van planten. We zullen er verder over praten.

"Versnellingen" van een levende klok

Planten in de borst. Een bezoeker kan gemakkelijk verdwalen in het 18e-eeuwse Parijs. Er waren vrijwel geen straatnamen, slechts enkele huizen hadden dat eigennamen, gegraveerd op de frontons... Het was nog gemakkelijker om te verdwalen in de wetenschap van die tijd. De theorie van flogiston was een struikelblok in de ontwikkeling van scheikunde en natuurkunde. De geneeskunde kende niet eens zo'n eenvoudig apparaat als een stethoscoop; Als de dokter naar de patiënt luisterde, deed hij dat door zijn oor tegen zijn borst te leggen. In de biologie werden alle levende organismen eenvoudigweg vissen, dieren, bomen, kruiden genoemd...

En toch heeft de wetenschap al een enorme stap gezet in vergelijking met de afgelopen eeuwen: wetenschappers zijn in hun onderzoek niet langer tevreden met alleen gevolgtrekkingen, maar zijn begonnen rekening te houden met experimentele gegevens. Het was het experiment dat als basis diende voor de ontdekking waarover ik je wil vertellen.

Jean-Jacques de Mairan was een astronoom. Maar zoals het een echte wetenschapper betaamt, was hij ook een opmerkzaam persoon. Daarom besteedde hij in de zomer van 1729 aandacht aan het gedrag van heliotroop, een kamerplant die in zijn kantoor stond. Het blijkt dat heliotroop bijzonder gevoelig is voor licht; niet alleen draaide hij zijn bladeren in het daglicht, maar bij zonsondergang gingen zijn bladeren hangen en zonken. De plant leek tot de volgende ochtend in slaap te vallen, maar spreidde bij de eerste zonnestraal zijn bladeren uit. Maar dit is niet het meest interessante. De Mairan merkte op dat heliotroop zijn ‘gymnastiek’ uitvoert, zelfs als de ramen van de kamer bedekt zijn met dikke gordijnen. De wetenschapper voerde een speciaal experiment uit, sloot de plant op in de kelder en zorgde ervoor dat de heliotroop op een strikt gedefinieerd tijdstip in slaap bleef vallen en wakker werd, zelfs in volledige duisternis.

De Mairan vertelde zijn vrienden over het opmerkelijke fenomeen en... zette de experimenten niet verder voort. Hij was tenslotte astronoom en onderzoek naar de aard van de aurora hield hem meer bezig dan het vreemde gedrag van een kamerplant.

Het zaadje van de nieuwsgierigheid was echter al geplant in de bodem van de wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Vroeg of laat moest het ontkiemen. Dertig jaar later verscheen er op dezelfde plaats in Parijs een man die de ontdekking van De Mairan bevestigde en zijn experimenten voortzette.

De naam van deze man was Henry-Louis Duhamel. Zijn wetenschappelijke interesses lagen op het gebied van de geneeskunde en de landbouw. En daarom, nadat hij de experimenten van De Mairan had leren kennen, raakte hij er veel meer in geïnteresseerd dan in de auteur zelf.

Om te beginnen reproduceerde Duhamel de experimenten van De Mairan zo zorgvuldig mogelijk. Om dit te doen, nam hij verschillende heliotropen, vond een oude wijnkelder, waarvan de ingang door een andere donkere kelder leidde, en liet de planten daar achter. Bovendien stopte hij zelfs enkele heliotropen in een grote, met leer beklede kist en bedekte deze met verschillende dekens om de temperatuur te stabiliseren... Het was allemaal tevergeefs: ook hier hielden de heliotropen hun ritme vast. En Duhamel schreef met een zuiver geweten: “Deze experimenten stellen ons in staat te concluderen dat de beweging van plantenbladeren niet afhankelijk is van licht of warmte...”

Waarvan dan? Duhamel kon deze vraag niet beantwoorden. Honderden andere onderzoekers uit vele landen van de wereld gaven er geen antwoord op, hoewel zich in hun gelederen Carl Linnaeus, Charles Darwin en vele andere vooraanstaande natuurwetenschappers bevonden.

Pas in de tweede helft van de 20e eeuw maakten duizenden verzamelde feiten het eindelijk mogelijk om tot de conclusie te komen: alles wat op aarde leeft, zelfs eencellige microben en algen, heeft zijn eigen biologische klok!

Deze klokken worden in beweging gezet door de verandering van dag en nacht, dagelijkse schommelingen in temperatuur en druk, veranderingen in het magnetische veld en andere factoren.

Soms is één lichtstraal voldoende om de ‘wijzers’ van de biologische klok naar een bepaalde positie te bewegen en vervolgens zelfstandig verder te gaan, zonder een hele tijd te verdwalen.

Maar hoe werkt de klok van een levende cel?

Wat is de basis van hun ‘mechanisme’?

"Chronons" van Eret. Om het principe te achterhalen dat ten grondslag ligt aan de werking van levende klokken, probeerde de Amerikaanse bioloog Charles Ehret zich hun mogelijke vorm voor te stellen. 'Natuurlijk heeft het geen zin om naar een mechanische wekker met wijzers en tandwielen te zoeken,' redeneerde Eret, 'om in een levende cel te zoeken. Maar mensen hebben niet altijd geleerd en weten nog steeds hoe laat het is met behulp van mechanische horloges? ..”

De onderzoeker begon informatie te verzamelen over alle tijdmeters die ooit door de mensheid zijn gebruikt. Hij bestudeerde zonne- en waterklokken, zandklokken en atoomklokken... In zijn collectie was zelfs een plek voor klokken waarin de tijd werd bepaald door witte schimmeldeeltjes die gedurende een bepaalde periode op een roze voedingsbouillon groeiden.

Natuurlijk zou een dergelijke aanpak Eret oneindig ver van zijn doel kunnen brengen. Maar hij had geluk. Op een dag vestigde Eret de aandacht op het horloge van koning Alfred, die in de 9e eeuw leefde. Afgaande op de beschrijving van een van de tijdgenoten van de koning, bestond dit horloge uit twee spiraalvormig met elkaar verweven stukken touw, geïmpregneerd met een mengsel van bijenwas en kaarsvet. Toen ze in brand werden gestoken, verbrandden de stukken met een constante snelheid van vijf centimeter per uur, zodat door het meten van de lengte van het resterende deel vrij nauwkeurig kon worden bepaald hoeveel tijd er was verstreken sinds zo'n klok was gestart.

Dubbele helix... Er is iets verrassend bekends aan dit beeld! Het was niet tevergeefs dat Eret zijn geheugen spande. Eindelijk herinnerde hij zich: “Nou, natuurlijk! Het DNA-molecuul heeft de vorm van een dubbele helix...”

Wat volgde hier echter uit? Bepaalt de gemeenschappelijkheid van vorm de gemeenschappelijkheid van essentie? Een spiraal van touwen brandt binnen een paar uur uit, maar een DNA-helix blijft zichzelf kopiëren gedurende de hele levensduur van de cel...

En toch kon Eret de willekeurige gedachte die bij hem opkwam niet terzijde schuiven. Hij ging op zoek naar een levend mechanisme waarop hij zijn aannames kon testen. Uiteindelijk koos hij voor het ciliaatslipper - de kleinste en eenvoudigste dierlijke cel waarin bioritmen werden ontdekt. “Meestal gedragen ciliaten zich overdag actiever dan 's nachts. Als ik erin slaag om door beïnvloeding van het DNA-molecuul de wijzers van de biologische klok van de ciliaten te veranderen, mag het als bewezen worden beschouwd dat het DNA-molecuul ook als molecuul wordt gebruikt. bioklokmechanisme...”

Op deze manier redenerend gebruikte Eret lichtlanceringen met verschillende golflengten als hulpmiddel voor het vertalen van de pijlen: ultraviolet, blauw, rood... Ultraviolette straling was vooral effectief - na de bestralingssessie veranderde het levensritme van de ciliaten merkbaar.

Het zou dus als bewezen kunnen worden beschouwd: het DNA-molecuul wordt als mechanisme gebruikt interne klok. Maar hoe werkt het mechanisme? Als antwoord op deze vraag ontwikkelde Ehret een complexe theorie, waarvan de essentie hierop neerkomt.

De basis voor het tellen van de tijd zijn zeer lange (tot 1 m lange!) DNA-moleculen, die de Amerikaanse wetenschapper ‘chronons’ noemde. In hun normale toestand zijn deze moleculen in een strakke spiraal gekruld en nemen ze zeer weinig ruimte in beslag. Op die plaatsen waar de strengen van de helix enigszins uiteenlopen, wordt boodschapper-RNA gebouwd, dat na verloop van tijd de volledige lengte van een enkele DNA-streng bereikt. Tegelijkertijd vinden er een aantal onderling verbonden reacties plaats, waarvan de snelheidsverhouding kan worden beschouwd als het werk van het 'mechanisme' van een klok. Dit is, zoals Ehret zegt, het skelet van het proces, "waarin alle details die niet absoluut noodzakelijk zijn, worden weggelaten."

Pulserende buizen. Houd er rekening mee dat de Amerikaanse wetenschapper chemische reacties beschouwt als de basis van de cyclus, de basis ervan. Maar welke precies?

Om deze vraag te beantwoorden, gaan we van het jaar 1967, toen Eret zijn onderzoek uitvoerde, naar nog eens tien jaar geleden. En laten we eens kijken naar het laboratorium van de Sovjetwetenschapper B.P. Op zijn werkbank stond een standaard met gewone laboratoriumreageerbuisjes. Maar de inhoud ervan was bijzonder. De vloeistof in de reageerbuizen veranderde periodiek van kleur.

Het ene moment was ze rood en toen werd ze blauw, en toen werd ze weer rood...

Belousov deed verslag van een nieuw soort pulserende chemische reacties die hij ontdekte op een van de symposia van biochemici. Er werd met belangstelling naar de boodschap geluisterd, maar niemand lette op het feit dat de initiële componenten in de cyclische reacties organische stoffen waren, die qua samenstelling sterk leken op de stoffen van een levende cel.

Slechts twintig jaar later, na de dood van Belousov, werd zijn werk gewaardeerd door een andere huiswetenschapper, A.M.

Samen met zijn collega's ontwikkelde hij een gedetailleerd recept voor reacties van deze klasse en rapporteerde in 1970 de belangrijkste resultaten van zijn onderzoek op een van de internationale congressen.

Toen, begin jaren zeventig, werden de werken van Sovjetwetenschappers onderworpen aan zorgvuldige analyse door buitenlandse experts. Zo ontdekten de Amerikanen R. Field, E. Koros en R. Knowes dat onder de vele factoren die de wijze van interactie van stoffen in pulserende reacties bepalen, er drie belangrijke kunnen worden onderscheiden: de waterstofbromideconcentratie, de bromide-ionenconcentratie en de oxidatie van metaalionen van de katalysator. Alle drie de factoren werden gecombineerd tot een nieuw concept, dat Amerikaanse biologen de Oregon-oscillator of orsgonator noemden, naar hun werkplek. Het is de oregonator die veel wetenschappers verantwoordelijk achten voor zowel het bestaan ​​van de gehele periodieke cyclus als geheel, als voor de intensiteit ervan, de snelheid van de oscillaties van het proces en andere parameters.

Indiase wetenschappers die onder leiding van A. Winfrey werkten, ontdekten na enige tijd dat de processen die tijdens dergelijke reacties plaatsvinden, sterk lijken op de processen in zenuwcellen. Bovendien slaagde dezelfde R. Field er, in samenwerking met de wiskundige V. Tray, in om wiskundig de gelijkenis te bewijzen van de processen van de oregonator en de verschijnselen die optreden in het recent ontdekte neurale membraan. Ongeacht hen werden vergelijkbare resultaten verkregen met behulp van een gecombineerde analoog-digitale computer door onze landgenoten F.V.

Maar zo'n zenuwmembraan is een omhulsel zenuwcel. En het membraan bevat ‘kanalen’: zeer grote eiwitmoleculen die behoorlijk lijken op de DNA-moleculen die in de kern van dezelfde cel worden aangetroffen. En als de processen in het membraan een biochemische basis hebben – en dit is nu vrij zeker vastgesteld – waarom zouden de processen die in de kern plaatsvinden dan een andere basis hebben?

Het lijkt er dus op dat de chemische basis van bioritmen heel duidelijk naar voren begint te komen. Tegenwoordig bestaat daar geen twijfel over materiële basis biologische klok, de ‘tandwielen’ zijn biochemische processen. Maar in welke volgorde kleeft het ene ‘tandwiel’ aan het andere? Hoe verloopt de keten van biochemische processen precies in al hun volledigheid en complexiteit?.. Dit moet nog grondig worden begrepen - zo zegt een van de toonaangevende specialisten op dit gebied van ons land, het hoofd van het laboratorium van het Instituut voor Medische en Medische Wetenschappen Biologische problemen B, gaf commentaar in een gesprek met mij over de stand van zaken in de bioritmologie. S.Alyakrinsky.

En hoewel er inderdaad nog veel onzekerheid bestaat in de chemie van de bioritmologie, zijn de eerste experimenten met het praktische gebruik van dergelijke chemische klokken al uitgevoerd. Dus, bijvoorbeeld, een paar jaar geleden ontdekte chemisch ingenieur E.N. Moskalyanova, terwijl hij chemische reacties bestudeerde in oplossingen die een van de aminozuren bevatten die nodig zijn voor de mens - tryptofaan, een ander soort pulserende reacties: de vloeistof veranderde van kleur afhankelijk van het tijdstip van de reactie. dag.

De reactie met kleurstofadditieven vindt het meest intens plaats bij een temperatuur van ongeveer 36°C. Bij verhitting boven 40°C begint de verf te vervagen en worden tryptofaanmoleculen vernietigd. De reactie stopt ook wanneer de oplossing wordt afgekoeld tot 0°C. Kortom, er doet zich een directe analogie voor met het temperatuurregime van de chemische klok van ons lichaam.

Moskalyanova voerde zelf meer dan 16 duizend experimenten uit. Reageerbuisjes met oplossingen werden door haar naar velen gestuurd om te testen wetenschappelijke instellingen landen. En nu er een enorme hoeveelheid feitelijk materiaal is verzameld, is het duidelijk geworden: oplossingen die tryptofaan en de xanthhydrol-kleurstof bevatten, zijn inderdaad in staat om in de loop van de tijd van kleur te veranderen. Zo werd het in principe mogelijk om een ​​compleet nieuw horloge te maken dat geen wijzers of mechanisme nodig heeft...

Botanici met galvanometer

Levende batterijen. “Iedereen weet hoe populariseerders graag de rol van het toeval in de geschiedenis van grote ontdekkingen benadrukken. Columbus zeilde om de westelijke zeeroute naar India te verkennen en, stel je voor, volledig per ongeluk... Newton zat in de tuin, en plotseling een appel. per ongeluk gevallen...”

Dit is wat S.G. Galaktionov en V.M. Yurin schrijven in hun boek, waarvan de titel is opgenomen in de titel van dit hoofdstuk. En ze beweren verder dat de geschiedenis van de ontdekking van elektriciteit in levende organismen geen uitzondering is. Veel werken benadrukken dat het volledig per ongeluk werd ontdekt: Luigi Galvani, hoogleraar anatomie aan de Universiteit van Bologna, raakte de geprepareerde kikkerspier aan op de koude reling van het balkon en ontdekte dat deze trilde. Waarom?

De nieuwsgierige professor pijnigde zijn hersenen flink bij het beantwoorden van deze vraag, totdat hij uiteindelijk tot de conclusie kwam: de spier trekt samen omdat er spontaan een kleine elektrische stroom in de reling wordt geïnduceerd. Hij is het, als een zenuwimpuls, die het bevel aan de spier geeft om samen te trekken.

En het was werkelijk een briljante ontdekking. Vergeet niet: het was pas 1786 en er gingen slechts een paar decennia voorbij nadat Gausen zijn vermoeden uitte dat het principe dat in de zenuw werkt elektriciteit is. En elektriciteit zelf bleef voor velen een verzegeld mysterie.

Intussen was er een begin gemaakt.

En sinds de tijd van Galvani zijn elektrofysiologen zich bewust geworden van de zogenaamde schadestromen. Als bijvoorbeeld een spierpreparaat over de vezels wordt gesneden en de elektroden van een galvanometer - een apparaat voor het meten van zwakke stromen en spanningen - naar de snede en naar het onbeschadigde longitudinale oppervlak worden gebracht, zal deze een potentiaalverschil van ongeveer 0,1 registreren. volt. Naar analogie begonnen ze schadestromen in planten te meten. Delen van bladeren, stengels en vruchten bleken altijd negatief geladen te zijn in verhouding tot normaal weefsel.

Een interessant experiment in dit opzicht werd in 1912 uitgevoerd door Beutner en Loeb. Ze sneden een gewone appel doormidden en haalden het klokhuis eruit. Toen in plaats van de kern een elektrode in de appel werd geplaatst en een tweede op de schil werd aangebracht, toonde de galvanometer opnieuw de aanwezigheid van spanning aan - de appel werkte als een levende batterij.

Vervolgens bleek dat er ook sprake is van een potentiaalverschil tussen verschillende delen van een intacte plant. Dus bijvoorbeeld de centrale nerf van het blad van kastanje, tabak, pompoen en sommige andere gewassen heeft een positief potentieel in relatie tot de groene pulp van het blad.

Toen, na de nederlaagstromen, was het de beurt aan de actiestromen om zich te openen. Klassieke manier hun demonstratie werd gevonden door dezelfde Galvani.

Twee neuromusculaire preparaten van de lankmoedige kikker worden zo geplaatst dat de zenuw van de ander op het spierweefsel van de ene ligt. Door de eerste spier te irriteren met kou, elektriciteit of een chemische stof, kun je zien hoe de tweede spier duidelijk begint samen te trekken.

Natuurlijk probeerden ze iets soortgelijks in planten te vinden. Actiestromen zijn inderdaad ontdekt in experimenten met de bladstelen van mimosabladeren, een plant waarvan bekend is dat hij in staat is mechanische bewegingen uit te voeren onder invloed van externe prikkels. Bovendien werden de meest interessante resultaten verkregen door Burdon-Sanders, die de actiestromen in de sluitende bladeren van een insectenetende plant bestudeerde: de Flytrap van Venus. Het bleek dat op het moment dat een blad wordt gevouwen, er precies dezelfde actiestromen in de weefsels worden gevormd als in een spier.

En tenslotte bleek dat de elektrische potentiaal in planten op bepaalde momenten scherp kan toenemen, bijvoorbeeld wanneer bepaalde weefsels afsterven. Toen de Indiase onderzoeker Bose de buitenste en binnenste delen van een groene erwt met elkaar verbond en deze tot 60°C verwarmde, registreerde de galvanometer een elektrische potentiaal van 0,5 volt.

Bos gaf zelf commentaar op dit feit met de volgende overweging: “Als 500 paar erwtenhelften in een bepaalde volgorde in een serie worden verzameld, kan de uiteindelijke elektrische spanning 500 volt zijn, wat voldoende is om een ​​nietsvermoedend slachtoffer te elektrocuteren dat de kok niets weet.” van het gevaar dat hem bedreigt als hij dit speciale gerecht bereidt, en gelukkig voor hem sluiten de erwten niet in een ordelijke reeks aan.

De batterij is een kooi. Het is begrijpelijk dat onderzoekers geïnteresseerd waren in de vraag wat de minimale grootte van een levende batterij zou kunnen zijn. Om dit te doen, begonnen sommigen alle grote holtes in de appel weg te schrapen, anderen begonnen de erwten in steeds kleinere stukjes te verpletteren, totdat het duidelijk werd: om het einde van deze ‘verpletterende ladder’ te bereiken, zou het nodig zijn om onderzoek op cellulair niveau te doen.

Het celmembraan lijkt op een soort omhulsel bestaande uit cellulose.

De moleculen, die lange polymeerketens zijn, zijn in bundels gevouwen en vormen draadachtige strengen - micellen. De micellen vormen op hun beurt vezelachtige structuren - fibrillen. En het is door hun verwevenheid dat de basis van het celmembraan wordt gevormd.

De vrije holtes tussen de fibrillen kunnen geheel of gedeeltelijk gevuld zijn met lignine, amylopectine, hemicellulose en enkele andere stoffen. Met andere woorden, zoals de Duitse chemicus Freudsenberg het ooit zei: “het celmembraan lijkt op gewapend beton”, waarin micellaire strengen de rol van versterking spelen, en lignine en andere vulstoffen een soort beton vertegenwoordigen.

Er zijn hier echter aanzienlijke verschillen. "Beton" vult slechts een deel van de holtes tussen de fibrillen. De rest van de ruimte is gevuld met de ‘levende substantie’ van de cel: de protoplast. De slijmachtige substantie - protoplasma - bevat kleine en complex georganiseerde insluitsels die verantwoordelijk zijn voor de belangrijkste levensprocessen. De chloroplast is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor de fotosynthese, de mitochondriën zijn verantwoordelijk voor de ademhaling en de kern is verantwoordelijk voor deling en voortplanting. Bovendien grenst de laag protoplasma met al deze insluitsels meestal aan de celwand, en binnen de protoplast wordt een groter of kleiner volume ingenomen door een vacuole - een druppel van een waterige oplossing van verschillende zouten en organische stoffen. Bovendien kunnen er soms meerdere vacuolen in een cel aanwezig zijn.

De verschillende delen van de cel zijn van elkaar gescheiden door dunne membranen. De dikte van elk membraan bedraagt ​​slechts enkele moleculen, maar er moet worden opgemerkt dat deze moleculen behoorlijk groot zijn en dat de dikte van het membraan daarom 75-100 angstrom kan bereiken. (De waarde lijkt erg groot; laten we echter niet vergeten dat de Angstrom zelf slechts 10" cm is.)

Op de een of andere manier kunnen er in de structuur van het membraan drie moleculaire lagen worden onderscheiden: twee buitenste worden gevormd door eiwitmoleculen en een binnenste, bestaande uit een vetachtige substantie: lipiden. Deze meerlaagse vorming geeft de membraanselectiviteit; Simpel gezegd: verschillende stoffen lekken met verschillende snelheden door het membraan. En hierdoor kan de cel de stoffen die hij het meest nodig heeft uit de omgeving selecteren en deze binnenin ophopen.

Welke stoffen zijn er! Zoals bijvoorbeeld blijkt uit experimenten die zijn uitgevoerd in een van de laboratoria van het Moskouse Instituut voor Natuurkunde en Technologie onder leiding van professor E.M. Trukhan, zijn membranen in staat zelfs elektrische ladingen te scheiden. Elektronen passeren bijvoorbeeld één kant, terwijl protonen niet door het membraan kunnen dringen.

Hoe complex en subtiel het werk dat wetenschappers moeten doen, kan aan de hand van dit feit worden beoordeeld. Hoewel we zeiden dat het membraan uit vrij grote moleculen bestaat, is de dikte ervan in de regel niet groter dan 10 cm, een miljoenste centimeter. En dikker kan het niet worden gemaakt, anders zal de efficiëntie van de ladingsscheiding sterk afnemen.

En nog een moeilijkheid. In een gewoon groen blad zijn chloroplasten – fragmenten die chlorofyl bevatten – ook verantwoordelijk voor de overdracht van elektrische ladingen. En deze stoffen zijn onstabiel en worden snel onbruikbaar.

Groene bladeren in de natuur leven maximaal 3-4 maanden”, vertelde een van de laboratoriummedewerkers, kandidaat voor natuur- en wiskundige wetenschappen V.B. - Het heeft uiteraard geen zin om op een dergelijke basis een industriële installatie te bouwen die elektriciteit zou opwekken volgens het groene bladpatent. Daarom moeten we manieren vinden om natuurlijke stoffen stabieler en duurzamer te maken, of bij voorkeur synthetische vervangers ervoor vinden. Dit is precies waar wij nu mee bezig zijn...

En onlangs kwam het eerste succes: er werden kunstmatige analogen van natuurlijke membranen gecreëerd. De basis was zinkoxide. Dat wil zeggen, de meest gewone, bekende witte...

Goudzoekers. Bij het verklaren van de oorsprong van elektrische spanningen in planten kan men niet stoppen met het constateren van een feit: “Plantenelektriciteit” is het resultaat van een ongelijkmatige (zelfs zeer ongelijkmatige!) verdeling van ionen tussen verschillende delen van de cel en de omgeving. De vraag rijst meteen: "Waarom ontstaan ​​​​dergelijke oneffenheden?"

Het is bijvoorbeeld bekend dat om een ​​potentiaalverschil van 0,15 volt te laten ontstaan ​​tussen een algencel en het water waarin deze leeft, het noodzakelijk is dat de kaliumconcentratie in de vacuole ongeveer 1000 maal hoger is dan in de “zee”. water. Maar de wetenschap kent ook het diffusieproces, dat wil zeggen het spontane verlangen van welke substantie dan ook om gelijkmatig over het gehele beschikbare volume te worden verdeeld. Waarom gebeurt dit niet bij planten?

Op zoek naar een antwoord op deze vraag zullen we een van de centrale problemen in de moderne biofysica moeten aanraken: het probleem van het actieve transport van ionen door biologische membranen.

Laten we opnieuw beginnen met het opsommen van enkele bekende feiten. Vrijwel altijd is het gehalte aan bepaalde zouten in de plant zelf hoger dan in de bodem of (in het geval van algen) in omgeving. Nitella-algen zijn bijvoorbeeld in staat kalium te accumuleren in concentraties die duizenden keren hoger zijn dan in de natuur.

Bovendien verzamelen veel planten niet alleen kalium. Het bleek bijvoorbeeld dat de alg Kadophora fracta een zinkgehalte had van 6.000, cadmium - 16.000, cesium - 35.000 en yttrium - bijna 120.000 keer hoger dan in de natuur.

Dit feit bracht sommige onderzoekers er trouwens toe na te denken over een nieuwe methode van goudwinning. Hier is hoe Gr het bijvoorbeeld illustreert. Adamov in zijn boek "The Secret of Two Oceans" - een ooit populaire avonturen-fantasyroman geschreven in 1939.

De nieuwste onderzeeër "Pioneer" maakt de overgang over twee oceanen en stopt van tijd tot tijd met een duidelijke pauze wetenschappelijke doeleinden. Tijdens één stop loopt een groep onderzoekers langs de zeebodem. En dus...

'Plotseling stopte de zoöloog, liet Pavliks hand los en rende opzij en pakte iets van de onderkant. Pavlik zag dat de wetenschapper een grote zwarte, ingewikkeld gekrulde schaal onderzocht, terwijl hij de metalen vinger van zijn ruimtepak tussen de vleugels stak.

Hoe zwaar... - mompelde de zoöloog. - Als een stuk ijzer... Hoe vreemd...

Wat is dit, Arsen Davidovitsj?

Pavlik! ' riep de zoöloog plotseling uit, terwijl hij met geweld de deuren opende en het gelatineachtige lichaam ertussen nauwlettend bekeek. - Pavlik, dit is een nieuwe soort van de klasse van elasmobranchen. Volkomen onbekend voor de wetenschap...

De belangstelling voor het mysterieuze weekdier werd nog groter toen de zoöloog dat aankondigde tijdens het bestuderen van de structuur van het lichaam chemische samenstelling vond een enorme hoeveelheid opgelost goud in zijn bloed, waardoor het gewicht van het weekdier ongebruikelijk bleek te zijn.”

In dit geval heeft de sciencefictionschrijver niets bijzonders bedacht. Het idee om verschillende levende organismen te gebruiken om goud uit zeewater te winnen heeft op een gegeven moment veel gedachten beziggehouden. Legenden verspreidden zich over koralen en schelpen die bijna tonnen goud verzamelden.

Deze legendes waren echter gebaseerd op feitelijke feiten. In 1895 ontdekte Leversidge, nadat hij het goudgehalte in zeewieras had geanalyseerd, dat dit vrij hoog was: 1 g per 1 ton as. Aan de vooravond van de Eerste Wereldoorlog werden verschillende projecten voorgesteld om onderwaterplantages aan te leggen waar ‘gouddragende’ algen zouden worden gekweekt. Geen ervan werd echter uitgevoerd.

Omdat ze zich realiseerden dat het vrij duur was om welk werk dan ook in de Wereldoceaan uit te voeren, trokken botanische goudzoekers naar het land. In de jaren dertig deed een groep professor B. Nemets in Tsjechoslowakije onderzoek naar de as van verschillende maïsvariëteiten. De resultaten van de analyse toonden dus aan dat de Indianen deze plant niet voor niets als goud beschouwen - de as bevatte behoorlijk veel van het edelmetaal: nogmaals 1 g per 1 ton as.

Het gehalte ervan in de as van dennenappels bleek echter nog hoger: tot 11 g per 1 ton as.

Robotcellen. De ‘goudkoorts’ kwam echter snel tot bedaren, omdat niemand erin slaagde planten te dwingen goud in grotere concentraties te verzamelen, of een voldoende goedkope manier te ontwikkelen om het te winnen, althans uit as. Maar planten worden nog steeds gebruikt als een soort indicatoren bij geologisch onderzoek. Tot op de dag van vandaag concentreren geologen zich soms op bepaalde plantensoorten. Het is bijvoorbeeld bekend dat sommige soorten quinoa alleen groeien in bodems die rijk zijn aan zout. En geologen profiteren van deze omstandigheid om zowel zoutafzettingen als oliereserves te onderzoeken, die vaak onder zoutlagen liggen. Een soortgelijke fytogeochemische methode wordt gebruikt om te zoeken naar afzettingen van kobalt, sulfiden, uraniumertsen, nikkel, kobalt, chroom en... hetzelfde goud.

En hier is het blijkbaar tijd om de membraanpompen te onthouden die onze beroemde wetenschapper S.M. Martirosov ooit celbiorobots noemde. Het is dankzij hen dat bepaalde stoffen selectief door het membraan worden gepompt.

Voor degenen die serieus geïnteresseerd zijn in de werkingsprincipes van membraanpompen, verwijs ik rechtstreeks naar Martirosovs boek "Biopumps - Robot Cells?", Waar veel subtiliteiten op 140 pagina's vrij gedetailleerd worden uiteengezet, met formules en diagrammen. We zullen proberen hier het minimum te doen.

“Een biologische pomp is een moleculair mechanisme dat zich in een membraan bevindt en in staat is stoffen te transporteren met behulp van de energie die vrijkomt bij de afbraak van adenosinetrifosforzuur (ATP) of met gebruikmaking van een ander type energie”, schrijft Martirosov. En verder: "Tot nu toe is de mening ontstaan ​​dat er in de natuur alleen ionenpompen bestaan. En omdat ze goed bestudeerd zijn, kunnen we hun deelname aan het leven van cellen zorgvuldig analyseren."

Met behulp van verschillende trucs en omslachtige manieren - vergeet niet dat wetenschappers te maken hebben met een microscopisch klein object van 10 cm dik, zijn wetenschappers erin geslaagd vast te stellen dat membraanpompen niet alleen de eigenschap hebben om natriumionen van de cel uit te wisselen voor kaliumionen van de externe omgeving , maar dienen ook als een bron van elektrische stroom.

Dit komt omdat de natriumpomp doorgaans twee natriumionen uitwisselt voor twee kaliumionen. Eén ion lijkt dus overbodig; er wordt voortdurend een overtollige positieve lading uit de cel verwijderd, wat leidt tot het genereren van een elektrische stroom.

Welnu, waar haalt de membraanpomp zelf zijn energie voor zijn werk? In een poging deze vraag te beantwoorden, bracht de Engelse biochemicus Peter Mitchell in 1966 een hypothese naar voren, waarvan een van de bepalingen luidde: de absorptie van licht door een levende cel leidt onvermijdelijk tot het ontstaan ​​van een elektrische stroom daarin.

De hypothese van de Engelsman werd ontwikkeld door corresponderend lid van de Russische Academie van Wetenschappen, V.P. Skulachev, professoren E.N. Kondratyeva, N.S. Membranen werden vergeleken met opslagcondensatoren. Er werd verduidelijkt dat er speciale eiwitten in het membraan zitten die zoutmoleculen in hun samenstellende delen demonteren - positief en negatief geladen ionen, en dat ze uiteindelijk aan tegenovergestelde kanten terechtkomen. Dit is hoe een elektrisch potentieel zich ophoopt, dat zelfs werd gemeten - het is bijna een kwart volt.

Bovendien is het principe van potentiaalmeting zelf interessant. Wetenschappers die onder leiding van V.P. Skulachev werkten, creëerden optische meetapparatuur. Feit is dat ze erin zijn geslaagd kleurstoffen te vinden die, wanneer ze in een elektrisch veld worden geplaatst, hun absorptiespectrum veranderen. Bovendien zijn sommige van deze kleurstoffen, zoals chlorofyl, voortdurend aanwezig in plantencellen. Door de verandering in het spectrum te meten, konden de onderzoekers dus de omvang van het elektrische veld bepalen.

Er wordt gezegd dat deze ogenschijnlijk onbelangrijke feiten binnenkort gevolgd kunnen worden door enorme praktische gevolgen. Nu ze de eigenschappen van het membraan en het mechanisme van zijn pompen grondig hebben begrepen, zullen wetenschappers en ingenieurs op een dag de kunstmatige analogen ervan creëren. En die zullen op hun beurt de basis worden van een nieuw type energiecentrale: biologisch.

Op een plek waar altijd veel zon is - bijvoorbeeld in de steppe of woestijn - spreiden mensen een opengewerkte dunne film uit op honderden steunen, die een gebied van zelfs tientallen vierkante kilometers kunnen bestrijken. En de gebruikelijke transformatoren en hoogspanningslijnsteunen worden in de buurt geplaatst. En er zal nog een technisch wonder gebeuren, gebaseerd op de patenten van de natuur. Het ‘netwerk voor het opvangen van zonlicht’ zal regelmatig elektriciteit gaan leveren, zonder dat voor de werking ervan gigantische dammen nodig zijn, zoals waterkrachtcentrales, of het verbruik van steenkool, gas en andere brandstoffen, zoals thermische elektriciteitscentrales. Eén zon zal genoeg zijn, die, zoals we weten, voorlopig gratis voor ons schijnt...

Jager planten

Legenden over kannibaalplanten. “Wees niet bang. De mensetende boom, de ‘ontbrekende schakel’ tussen de flora en fauna, bestaat niet, vindt de Zuid-Afrikaanse schrijver Lawrence Green nodig om zijn lezer onmiddellijk te waarschuwen – En toch kan er sprake zijn van een kern van waarheid in de eeuwige legende over de onheilspellende boom ..."

We zullen verder praten over wat de schrijver bedoelde toen hij sprak over een ‘kern van waarheid’. Maar laten we het eerst over de legendes zelf hebben.

"... En toen begonnen grote bladeren langzaam omhoog te komen. Zwaar, net als de gieken van kraanvogels, gingen ze omhoog en sloten zich met kracht op het slachtoffer af hydraulische pers en met de meedogenloosheid van een martelwerktuig. Even later, toen ik deze enorme bladeren steeds dichter naar elkaar toe zag drukken, zag ik stromen melasse-vloeistof vermengd met het bloed van het slachtoffer door de boom stromen. Toen ze dit zagen, schreeuwde de menigte wilden om me heen doordringend, omsingelden de boom aan alle kanten, begonnen hem te omhelzen, en elk van hen nam, met een kopje, bladeren, handen of tong, genoeg vloeistof op om gek te worden en in paniek raken..."

En hij aarzelde niet om hieraan toe te voegen dat de boom leek op een ananas van tweeënhalve meter hoog. Dat het donkerbruin van kleur was en dat het hout er zo hard uitzag als ijzer. Dat vanaf de bovenkant van de kegel acht bladeren tot op de grond hingen en eruitzagen als open deuren die aan hun scharnieren hingen. Bovendien eindigde elk blad met een punt en was het oppervlak bezaaid met grote gebogen stekels.

Over het algemeen beperkte Lihe zijn fantasie niet en beëindigde hij zijn huiveringwekkende beschrijving van mensenoffers aan een mensetende plant met de opmerking dat de bladeren van de boom hun natuurlijke eigenschappen behielden. verticale positie binnen tien dagen.

En toen ze weer zonken, lag aan de voet een volledig afgeknaagde schedel.

Deze schaamteloze leugen bracht niettemin een hele literaire beweging op gang. Welke passies zijn al bijna een halve eeuw niet te zien op de pagina's van verschillende publicaties! Zelfs de bekende Engelse schrijver Herbert Wells, die een soortgelijk incident beschreef in zijn verhaal ‘The Bloom of a Strange Orchid’, kon de verleiding niet weerstaan.

Weet je nog wat er gebeurde met een zekere meneer Weatherburn, die af en toe de wortelstok van een onbekende tropische orchidee kocht en deze in zijn kas kweekte? Op een dag bloeide de orchidee en Weatherburn rende weg om naar dit wonder te kijken. En om de een of andere reden bleef hij in de kas hangen. Toen de eigenaar om half vier, volgens de voor eens en voor altijd vastgestelde routine, niet aan tafel kwam voor het traditionele kopje thee, ging de huishoudster uitzoeken wat hem zou kunnen ophouden.

'Hij lag aan de voet van een vreemde orchidee. De tentakelachtige luchtwortels hingen niet langer vrij in de lucht. Toen ze bij elkaar kwamen, vormden ze een soort bal van grijs touw, waarvan de uiteinden stevig zijn kin, nek en nek omklemden armen.

Eerst begreep ze het niet. Maar toen zag ik een dunne stroom bloed onder een van de roofzuchtige tentakels...'

De dappere vrouw begon onmiddellijk de vreselijke plant te bevechten. Ze brak het glas van de kas om de bedwelmende geur in de lucht kwijt te raken, en begon toen het lichaam van de eigenaar te slepen.

'De pot met de vreselijke orchidee viel op de grond. Met sombere vasthoudendheid klampte de plant zich nog steeds vast aan zijn slachtoffer. Worstelend sleepte ze het lichaam samen met de orchidee naar de uitgang. Toen kwam het bij haar op om de eraan vastzittende wortels af te scheuren met één voorsprong, en binnen een minuut was Weatherburn vrij. Hij was zo bleek als een laken, er stroomde bloed uit talloze wonden ... "

Dit is het verschrikkelijke verhaal dat de pen van de schrijver afbeeldde. Er is echter weinig vraag naar een sciencefictionschrijver; hij heeft nooit iemand verzekerd dat zijn verhaal gebaseerd was op documentaire feiten.

Maar anderen hielden vol tot het laatst...

En wat verrassend is, is dat zelfs serieuze wetenschappers hun ‘documentaire bewijsmateriaal’ geloofden. Sommigen van hen deden in ieder geval pogingen om roofdierplanten op onze planeet te vinden. En ik moet zeggen dat hun inspanningen uiteindelijk... met succes werden bekroond! Er zijn daadwerkelijk jagerplanten gevonden.

Jagers in het moeras. Gelukkig voor jou en mij voeden dergelijke planten zich niet met menselijke slachtoffers of zelfs met dieren, maar alleen met insecten.

Tegenwoordig wordt in de plantkundeboeken vaak melding gemaakt van de Venus-flytrap, een plant die voorkomt in de moerassen van North Carolina in de VS. Het blad eindigt in een verdikte ronde plaat waarvan de randen zijn bekleed met scherpe tanden. En het oppervlak van het blad zelf is bezaaid met gevoelige borstelharen. Het insect hoeft dus alleen maar op een blad te zitten dat zo lekker ruikt, en de getande helften klappen open als een echte val.

Het blad van zonnedauw, een insectenetende plant die groeit in de veenmoerassen van Rusland, ziet eruit als een borstel om het hoofd te masseren, maar dan van klein formaat. Borstelharen, bekroond met bolvormige zwellingen, steken uit over het gehele oppervlak van het blad. Aan het uiteinde van elk van deze borstelharen komt een druppel vloeistof vrij, als een dauwdruppel. (Vandaar trouwens de naam.) Deze borstelharen zijn felrood geverfd en de druppels zelf stralen een zoet aroma uit...

Over het algemeen is het een zeldzaam insect dat de verleiding zal weerstaan ​​om een ​​blad op nectar te onderzoeken.

Welnu, dan ontwikkelen de gebeurtenissen zich volgens dit scenario. De modderige vlieg steekt onmiddellijk zijn poten in het kleverige sap en de borstelharen beginnen in het blad te buigen, waardoor ze bovendien de prooi vasthouden. Als dit niet genoeg is, rolt het blad zelf op, alsof het een insect omhult.

Het blad begint dan mierenzuur en spijsverteringsenzymen af ​​te scheiden. Onder invloed van zuur stopt het insect al snel met fladderen, en vervolgens worden de weefsels, met behulp van enzymen, omgezet in een oplosbare toestand en geabsorbeerd door het oppervlak van het blad.

Kortom, de natuur heeft hard gewerkt om vistuig voor insectenetende planten uit te vinden. Zie je, de leveranciers van exotische goederen hadden dus een reden om de details te beschrijven die de zenuwen van de lezer zouden prikkelen. Het insect vervangen door een menselijk slachtoffer en pagina na pagina opgerold...

We hebben het hier echter niet over windhonden, maar over het vistuig zelf, uitgevonden door de natuur. Sommigen van hen zijn enkelwerkend: het blad van de waterplant Aldrovanda sterft bijvoorbeeld onmiddellijk na het vangen en verteren van de prooi.

Anderen zijn herbruikbaar. Bovendien gebruikt bijvoorbeeld een andere waterplant, utricularia, een dergelijke truc in zijn val. De val zelf is een zak met een smalle inlaat die wordt afgesloten met een speciale klep. Het binnenoppervlak van de zak is bedekt met klieren, een soort pompen - formaties die intensief water uit de holte kunnen zuigen. Dit is wat er gebeurt zodra de prooi - een klein schaaldier of een insect - minstens één van de haren bij het ingangsgat aanraakt. De klep gaat open, een stroom water stroomt de holte in en draagt ​​​​de prooi met zich mee. Vervolgens gaat de klep dicht, wordt het water eruit gezogen en kun je beginnen met eten...

De afgelopen jaren hebben wetenschappers ontdekt dat het aantal insectenjagers in flora aanzienlijk meer dan eerder werd gedacht. Zoals uit onderzoek is gebleken, kunnen zelfs de bekende aardappelen, tomaten en tabak in deze klasse worden ingedeeld. Al deze planten hebben microscopisch kleine haartjes met lijmdruppels op hun bladeren die niet alleen insecten kunnen vasthouden, maar ook enzymen produceren voor het verteren van organische stoffen van dierlijke oorsprong.

Entomoloog J. Barber, die muggen bestudeert aan de Universiteit van New Orleans (VS), ontdekte dat muggenlarven vaak aan het kleverige oppervlak van herderstasjeszaden blijven plakken.

Het zaad produceert een soort kleverige substantie die larven aantrekt. Welnu, dan gebeurt alles volgens gevestigde technologie: het zaad scheidt enzymen af, en de resulterende bemesting wordt vervolgens gebruikt voor betere ontwikkeling spruiten

Zelfs de ananas werd verdacht van vleeseten. Regenwater hoopt zich vaak op aan de basis van de bladeren, en kleine waterorganismen planten zich daar voort - ciliaten, raderdiertjes, insectenlarven... Sommige onderzoekers geloven dat een deel van dit levende organisme de plant gaat voeden.

Drie verdedigingslinies. Nadat wetenschappers een fenomeen hebben begrepen, rijst meestal de vraag: wat te doen met de opgedane kennis? Wij kunnen u uiteraard aanraden: plant op plaatsen waar veel muggen zijn zonnedauw- en herderstasplantages. Je kunt ook sluw te werk gaan: genetische manipulatiemethoden gebruiken om gewassen te inenten of de vaardigheden te ontwikkelen die ze al hebben onafhankelijke strijd met landbouwongedierte. De Coloradokever viel bijvoorbeeld een aardappelstruik aan. En dat yum-yum - en er is geen kever. Er zijn geen bestrijdingsmiddelen of onnodig gedoe nodig en een verhoging van de opbrengst door bijmesten is gegarandeerd. En je kunt nog verder gaan: ontwikkel beschermende eigenschappen in alle gecultiveerde planten, zonder uitzondering. Bovendien zullen ze zich niet alleen kunnen verdedigen tegen zichtbare, maar ook tegen onzichtbare vijanden.

Dus dezelfde aardappelen, tomaten en andere vertegenwoordigers van de nachtschadefamilie zijn, naast fysieke wapens, om zo te zeggen in staat om chemische en biologische wapens tegen ongedierte te gebruiken. Als reactie op bijvoorbeeld een infectie door een schimmel vormen planten onmiddellijk twee fytoalexinen uit de klasse van terpenoïden: richetine en lyubine. De eerste werd ontdekt door Japanse onderzoekers en vernoemd naar de Richeri-aardappelsoort waarin deze verbinding voor het eerst werd ontdekt. Welnu, de tweede - Lyubimets - werd voor het eerst gevonden door binnenlandse onderzoekers van het laboratorium van Metlitsky in knollen van de Lyubimets-variëteit.

Vandaar uiteraard de naam.

Het blijkt dat het afweermechanisme niet altijd werkt. Om het proces van fytoalexinevorming op gang te brengen, heeft de plant een externe stimulus nodig. Een dergelijke impuls zou kunnen komen door de behandeling van een aardappelplantage met microdoses koper, het belangrijkste middel tegen Phytophthora vandaag de dag. Maar het is nog beter als de planten, indien nodig, hun eigen verdedigingsmechanismen lanceren.

Daarom zijn wetenschappers momenteel bezig met het zoeken en creëren van microsensoren die net zo snel zouden werken als de haren op het blad van een Venus-vliegenvanger.

Uiteraard wordt de zaak in dit geval enorm gecompliceerd door het feit dat onderzoek op genetisch-moleculair niveau moet worden uitgevoerd. Maar het is nog steeds het einde van de 20e eeuw en onderzoekers kunnen al met individuele atomen werken. Er is dus echte hoop: aan het begin van de volgende eeuw zullen landarbeiders pesticiden en ongedierte vergeten, net zoals aan het begin van onze eeuw de legendes over kannibaalplanten geleidelijk aan in de vergetelheid raakten.

En heeft gras zenuwen?

De hydrauliek werkt. We zijn er dus achter gekomen dat er in de plantenwereld nogal wat aanhangers van dierlijk voedsel zijn - enkele tientallen of zelfs honderden soorten. Welnu, wat is het mechanisme dat hun vallen activeert? Hoe kunnen planten in het algemeen bewegen, hun bladeren omhoog en omlaag brengen als heliotroop, hun bloeiwijzen achter de zon aan draaien als een zonnebloem, of onvermoeibaar hun kruipende scheuten in alle richtingen verspreiden zoals bramen of hop?

"Vanaf de allereerste stappen moest hij een extra probleem oplossen in vergelijking met bijvoorbeeld dichtgroeiende paardebloemen of brandnetels", schrijft Vladimir Soloukhin over hop. "De paardenbloem heeft waarschijnlijk zijn eigen, even complexe taken, maar heeft hem in eerste instantie gewoon nodig groeien, dat wil zeggen, een rozet van bladeren creëren en een buisvormige stengel uitdrijven. Er wordt vocht aan gegeven, de zon wordt eraan gegeven en er wordt ook een plek onder de zon gegeven. Blijf op deze plek en groei voor jezelf, geniet ervan leven.

Met hop is het iets anders. Na nauwelijks zijn hoofd uit de grond te hebben gestoken, moet hij voortdurend om zich heen kijken en rondsnuffelen, op zoek naar iets om zich aan vast te grijpen, iets om op te leunen, een betrouwbare aardse steun." En verder: "Het natuurlijke verlangen van elke spruit om omhoog te groeien heerst hier ook. Maar na vijftig centimeter blijft de dikke, zware scheut aan de grond hangen. Het blijkt dat het noch verticaal noch horizontaal groeit, maar langs een curve, in een boog.

Deze elastische boog kan enige tijd worden gehandhaafd, maar als de scheut langer is dan een meter en nog steeds geen houvast vindt, moet hij willens en wetens op de grond gaan liggen en erlangs kruipen. Alleen het groeiende, zoekende deel van hem zal blijven zoals voorheen en altijd naar boven gericht zijn. Hop, die over de grond kruipt, grijpt tegemoetkomende kruiden vast, maar ze blijken er nogal zwak voor te zijn, en hij kruipt, kruipend, steeds verder, tastend voor zichzelf met zijn gevoelige punt.

Wat zou je doen als je in het donker terecht zou komen als je maar moest rondsnuffelen? deurgreep?

Uiteraard maak je een draaiende, tastende beweging met je arm naar voren gestrekt. Het kweken van hop doet hetzelfde. De ruwe, schijnbaar onmiddellijk plakkende punt beweegt voortdurend naar voren of naar boven in een monotone rotatiebeweging met de klok mee. En als een boom of een telegraafpaal in de weg staat, regenpijp, een opzettelijk geplaatste paal, elke verticale richting naar de lucht gericht, de hop vliegt snel, binnen een dag, naar de top, en het groeiende uiteinde rommelt weer om zichzelf heen in de lege ruimte..."

Beoefenaars beweren echter dat de hop heel vaak lijkt te voelen waar er steun aan wordt gegeven, en dat de meeste stengels in die richting zijn gericht.

En toen een van de stengels Soloukhin opzettelijk niet aan het touw bleef hangen dat van de grond naar het dak van het huis was gespannen, kroop hij, arme kerel, op zoek naar steun over de tuin, het gazon en de vuilnisbelt, doet denken aan een man die een moeras overwint en er bijna in wordt gezogen.

Zijn lichaam komt vast te zitten in de modder en het water, maar hij probeert uit alle macht zijn hoofd boven water te houden.

‘Ik zou hier zeggen’, besluit de schrijver zijn verhaal, ‘aan wie deze sprong me nog meer deed denken, als er geen gevaar bestond om van onschuldige aantekeningen over gras over te stappen naar het rijk van een psychologische roman.’

De schrijver was bang voor de onvrijwillige associaties die in hem opkwamen, maar de wetenschappers waren dat niet, zoals we later zullen zien. Maar laten we eerst eens nadenken over deze vraag: "Welke kracht drijft hop en andere planten om te groeien, zorgt ervoor dat ze in de ene of de andere richting buigen?"

Het is duidelijk dat er in de plantenwereld geen stalen veren of andere elastische elementen bestaan ​​waarmee ze hun “vallen” op hun plaats kunnen klikken. Daarom gebruiken fabrieken in dergelijke gevallen meestal hydrauliek. Hydraulische pompen en aandrijvingen voeren over het algemeen het hoofdwerk in de fabriek uit. Met hun hulp stijgt bijvoorbeeld vocht van de grond naar de top van het hoofd, waarbij soms verschillen van vele tientallen meters worden overwonnen - een resultaat dat niet elke ontwerper van conventionele pompen kan bereiken. Bovendien werken natuurlijke pompen, in tegenstelling tot mechanische pompen, volledig stil en zeer zuinig.

Planten gebruiken ook hydraulica om hun eigen bewegingen uit te voeren. Denk maar aan dezelfde ‘gewoonte’ van een gewone zonnebloem, waarbij hij zijn mand draait en de beweging van het licht volgt. Deze beweging wordt wederom verzorgd door een hydraulische aandrijving.

Nou, ik vraag me af hoe het werkt?

Het blijkt dat Charles Darwin deze vraag probeerde te beantwoorden. Hij toonde aan dat elke rank van de plant de energie heeft van onafhankelijke beweging. Volgens de formulering van de wetenschapper ‘ontvangen en brengen planten deze energie alleen tot uitdrukking als het hen enig voordeel oplevert’.

Een getalenteerde Weense bioloog met een Gallische achternaam, Raoul France, probeerde dit idee te ontwikkelen. Hij liet zien dat wormachtige wortels, die voortdurend de grond in bewegen, precies weten waar ze moeten bewegen dankzij kleine holle kamertjes waarin een bolletje zetmeel kan bungelen, wat de richting van de zwaartekracht aangeeft.

Als de grond droog is, draaien de wortels zich naar de vochtige grond en ontwikkelen ze voldoende energie om door het beton te boren. Bovendien worden, wanneer specifieke boorcellen verslijten door contact met stenen, kiezelstenen en zand, deze snel vervangen door nieuwe. Wanneer de wortels vocht en een bron van voedingsstoffen bereiken, sterven ze en moeten ze worden vervangen door cellen die zijn ontworpen om te absorberen minerale zouten en water.

Er is geen enkele plant, zegt Frankrijk, die zou kunnen bestaan ​​zonder beweging. Elke groei is een opeenvolging van bewegingen; planten zijn voortdurend bezig met buigen, draaien en fladderen. Wanneer de rank van dezelfde hop, die in 67 minuten een volledige cirkelvormige cyclus voltooit, steun vindt, begint hij er binnen slechts 20 seconden omheen te wikkelen, en na een uur is hij zo strak gewikkeld dat hij moeilijk los te trekken is.

Dat is hoeveel kracht hydrauliek heeft. Bovendien probeerde dezelfde Charles Darwin precies te achterhalen hoe het bewegingsmechanisme werd uitgevoerd. Hij ontdekte dat de oppervlaktecellen van bijvoorbeeld de stengel van een zonnedauwblad één grote vacuole bevatten gevuld met celsap. Bij irritatie wordt het verdeeld in een aantal kleinere vacuolen met een bizarre vorm, alsof ze met elkaar verweven zijn. En de plant rolt het blad in een zak.

"Opruiende" gedachten van een natuurwetenschapper. Natuurlijk moeten we de complexiteit van dergelijke processen nog steeds begrijpen en begrijpen. Bovendien zou dit gezamenlijk moeten worden gedaan door botanici, hydrauliek- en... elektronica-ingenieurs! In feite hebben we nog geen woord gezegd over de werkingsprincipes van die sensoren, op basis van het signaal waarvan het valmechanisme begint te werken.

Nogmaals, Charles Darwin was een van de eersten die geïnteresseerd raakte in dit probleem. De resultaten van zijn onderzoek worden gepresenteerd in twee boeken - " Vleesetende planten" en "Het vermogen om in planten te bewegen."

Het eerste dat Darwin buitengewoon verraste, was de zeer hoge gevoeligheid van de organen van insecteneters en klimplanten. Zo werd de beweging van een zonnedauwblad veroorzaakt door een stukje haar van 0,000822 mg, dat heel kort in contact was met de tentakel. De gevoeligheid voor aanraking bleek niet minder te zijn bij de ranken van sommige wijnstokken. Darwin observeerde het buigen van de antennes onder invloed van een moerbeiboom die slechts 0,00025 mg woog!

Een dergelijke hoge gevoeligheid kon uiteraard niet worden geleverd door puur mechanische apparaten die in de tijd van Darwin bestonden. Daarom zoekt de wetenschapper naar analogieën met wat hij weer zag in de levende wereld. Hij vergelijkt de gevoeligheid van de plant met de irritatie van een menselijke zenuw. Bovendien merkt hij op dat dergelijke reacties niet alleen zeer gevoelig zijn, maar ook selectief. Noch de tentakels van zonnedauw, noch de ranken van klimplanten reageren bijvoorbeeld op de impact van regendruppels.

En dezelfde klimplant, zoals Frankrijk opmerkt, die steun nodig heeft, zal koppig naar de dichtstbijzijnde kruipen.

Het is de moeite waard om deze steun te verplaatsen, en wijnstok binnen een paar uur zal hij zijn voortgang veranderen en zich weer naar haar toe keren. Maar hoe voelt een plant in welke richting hij moet bewegen?

de feiten deden ons nadenken over de mogelijkheid van het bestaan ​​in planten, niet alleen van iets dat lijkt op een zenuwstelsel, maar ook van beginselen... overwegingen!

Het is duidelijk dat dergelijke ‘opruiende’ gedachten een storm in de samenleving veroorzaakten wetenschappelijke wereld. Ondanks zijn hoge autoriteit die hij had verworven nadat hij zijn werk over de oorsprong van soorten had afgerond, werd Darwin, op zijn zachtst gezegd, beschuldigd van onnadenkendheid.

Dit is bijvoorbeeld wat de directeur van de St. Petersburg State University hierover schreef botanische tuin R.E. Regel: “De beroemde Engelse wetenschapper Darwin heeft onlangs een gedurfde hypothese naar voren gebracht dat er planten zijn die insecten vangen en zelfs opeten. Maar als we alles wat bekend is met elkaar vergelijken, moeten we tot de conclusie komen dat Darwins theorie daartoe behoort theorieën waar elke weldenkende botanicus en natuurwetenschapper eenvoudigweg om zou lachen..."

De geschiedenis zet echter geleidelijk alles op zijn plaats. En we hebben tegenwoordig reden om te geloven dat Darwin zich meer vergiste in zijn algemeen aanvaarde wetenschappelijke werk over de oorsprong van soorten dan in zijn laatste boek over de beweging van planten. Steeds meer moderne wetenschappers komen tot de conclusie dat de rol van evolutie in de leringen van Darwin overdreven is. Maar wat betreft de aanwezigheid van gevoelens in planten, en misschien zelfs de eerste beginselen van het denken, is er iets om over na te denken in het licht van de feiten die zich in de loop van onze eeuw hebben verzameld.

Karikatuur van een cel. Ooit had Darwin niet alleen tegenstanders, maar ook aanhangers. In 1887 stelde V. Burdon-Sanderson bijvoorbeeld een verbazingwekkend feit vast: bij irritatie in het blad van een Venus-vliegenvanger treden elektrische verschijnselen op die precies doen denken aan die welke optreden wanneer opwinding zich verspreidt in de neuromusculaire vezels van dieren.

De doorgang van elektrische signalen in een plant werd gedetailleerder bestudeerd door de Indiase onderzoeker J.C. Bose (dezelfde die chef-koks bang maakte met elektriciteit uit erwten) aan de hand van het voorbeeld van mimosa. Het bleek een handiger object voor het bestuderen van elektrische verschijnselen in een blad dan een zonnedauw of een venusvliegenvanger.

Bos ontwierp verschillende instrumenten die het mogelijk maakten om zeer nauwkeurig het tijdsverloop van irritatiereacties vast te leggen. Met hun hulp kon hij vaststellen dat de plant op aanraking reageert, hoewel snel, maar niet onmiddellijk - de vertragingstijd is ongeveer 0,1 seconde. En deze reactiesnelheid is vergelijkbaar met de snelheid van de zenuwreactie van veel dieren.

De weeënperiode, dat wil zeggen de tijd voor het volledig vouwen van het vel, bleek gemiddeld 3 seconden te zijn.

Bovendien reageerde mimosa op verschillende tijdstippen van het jaar anders: in de winter leek het in slaap te vallen, in de zomer werd het wakker.

Bovendien werd de reactietijd beïnvloed door verschillende medicijnen en zelfs... alcohol! Ten slotte stelde een Indiase onderzoeker vast dat er een zekere analogie bestaat tussen de reactie op licht bij planten en in het netvlies van dieren. Hij bewees dat planten vermoeidheid op dezelfde manier detecteren als dierlijke spieren.

“Ik weet nu dat planten ademen zonder longen of kieuwen, spijsvertering zonder maag en beweging zonder spieren”, vat Bos zijn onderzoek samen. “Nu lijkt het mij aannemelijk dat planten dezelfde soort opwinding kunnen hebben als bij hogere dieren , maar zonder de aanwezigheid van een complex zenuwstelsel..."

En hij bleek gelijk te hebben: latere onderzoeken onthulden in planten zoiets als een ‘karikatuur van een zenuwcel’, zoals een onderzoeker het treffend verwoordde. Niettemin vervulde deze vereenvoudigde analoog van een dierlijke of menselijke zenuwcel regelmatig zijn plicht: hij bracht een excitatie-impuls over van de sensor naar het uitvoerende orgaan. En het blad, het bloemblad of de meeldraad begint te bewegen...

De details van het mechanisme voor het controleren van dergelijke bewegingen kunnen misschien het beste worden overwogen in de ervaring van A.M. Sinyukhin en E.A. Britikov, die de voortplanting van het actiepotentiaal in het tweelobbige stigma van een incarvilia-bloem tijdens opwinding bestudeerden.

Als de punt van een van de bladen een mechanische aanraking ondervindt, ontstaat er binnen 0,2 seconde een actiepotentiaal, dat zich met een snelheid van 1,8 cm/s naar de basis van het blad voortplant. Na een seconde bereikt het de cellen die zich op de kruising van de bladen bevinden en veroorzaakt hun reactie. De messen beginnen 0,1 seconde na aankomst van het elektrische signaal te bewegen en het sluitproces zelf duurt nog eens 6-10 seconden. Als de plant niet meer wordt aangeraakt, gaan de bloemblaadjes na 20 minuten weer volledig open.

Het bleek dat de plant veel complexere acties kan uitvoeren dan alleen het sluiten van de bloembladen. Sommige planten reageren heel specifiek op bepaalde prikkels. Zodra een bij of ander insect bijvoorbeeld op een lindebloem begint te kruipen, begint de bloem onmiddellijk nectar af te scheiden. Het is alsof hij begrijpt dat de bij ook stuifmeel zal overbrengen, wat betekent dat het zal bijdragen aan het voortbestaan ​​van de soort.

Bovendien stijgt de temperatuur in sommige planten zelfs. Waarom heb je geen liefdeskoortsaanval?

Wat liet de leugendetector zien?

Philodendron leeft mee met de garnalen.

Als je denkt dat het verhaal niet genoeg is om te geloven – en dat planten gevoelens kunnen hebben – dan is hier nog een verhaal voor je.

Misschien is het hiermee allemaal begonnen.

In de jaren vijftig waren er twee ananasteeltbedrijven in de Verenigde Staten. De een had plantages op de Hawaiiaanse eilanden, de ander op de Antillen. Het klimaat op de eilanden is vergelijkbaar, de bodem is vergelijkbaar, maar Antilliaanse ananassen werden gemakkelijker op de wereldmarkt gekocht, ze waren groter en smakelijker.

In een poging deze vraag te beantwoorden, hebben ananasproducenten elke methode en methode geprobeerd die in hen opkwam. Zelfs zaailingen van de Antillen werden naar de Hawaiiaanse eilanden geëxporteerd. Dus wat? De volwassen ananassen verschilden niet van de lokale.

Uiteindelijk merkte John Mace Jr., psychiater van beroep en van nature een zeer nieuwsgierig persoon, deze subtiliteit op. Ananassen op Hawaï werden verzorgd door lokale bewoners, en op de Antillen werden zwarten uit Afrika meegenomen.

Hawaïanen werken langzaam en aandachtig, maar zwarten zingen zorgeloos tijdens het werk. Dus misschien gaat het allemaal om de liedjes?

Het gezelschap had niets te verliezen en ook op de Hawaiiaanse eilanden verschenen zingende zwarten. En al snel waren Hawaiiaanse ananassen niet meer te onderscheiden van Antilliaanse ananassen.

Dr. Mace rustte daar echter niet op. Hij zette de reden voor zijn gok op een wetenschappelijke basis. De onderzoeker verzamelde planten in een speciaal ingerichte kas verschillende soorten en begon honderden deuntjes te spelen. Na 30.000 experimenten kwam de wetenschapper tot de conclusie: planten nemen muziek waar en reageren erop.

Bovendien hebben ze een bepaalde muzikale smaak, vooral bloemen. De meesten geven de voorkeur aan melodieuze stukken met rustige ritmes, maar sommigen, bijvoorbeeld cyclamen, geven de voorkeur aan jazz.

Mimosa's en hyacinten zijn een voorliefde voor de muziek van Tsjaikovski, en sleutelbloemen, phlox en tabak zijn een voorliefde voor Wagners opera's.

Niemand, behalve ananasspecialisten en Dr. Mace zelf, nam de resultaten echter serieus. Anders zouden we immers moeten toegeven dat planten niet alleen gehoororganen hebben, maar ook geheugen, sommige gevoelens... En na verloop van tijd zouden de experimenten van Mace hoogstwaarschijnlijk eenvoudigweg vergeten zijn als dit verhaal geen onverwacht vervolg had gekregen.

Nu in het laboratorium van professor Cleve Baxter.

In 1965 was Baxter bezig met het verbeteren van zijn geesteskind, een van de versies van de ‘leugendetector’ of polygraaf. U weet waarschijnlijk dat de werking van dit apparaat gebaseerd is op het registreren van de reactie van de proefpersoon op de gestelde vragen. Tegelijkertijd weten onderzoekers dat het melden van opzettelijk valse informatie bij de overgrote meerderheid van de mensen specifieke reacties veroorzaakt: verhoogde hartslag en ademhaling, toegenomen zweten enz.

Momenteel zijn er verschillende soorten polygrafen. De Larsen-polygraaf meet bijvoorbeeld de bloeddruk, de ademhalingssnelheid en -intensiteit, evenals de reactietijd - het interval tussen vraag en antwoord. Welnu, de polygraaf van Baxter is gebaseerd op een galvanische reactie menselijke huid.

Aan de achterkant en binnenkant van de vinger zijn twee elektroden bevestigd. Er wordt een kleine elektrische stroom door het circuit geleid, die vervolgens via een versterker naar de recorder wordt gevoerd. Wanneer de proefpersoon zich zorgen begint te maken, gaat hij meer zweten, neemt de elektrische weerstand van de huid af en registreert de recordercurve een piek.

En dus kwam Baxter, terwijl hij werkte aan het verbeteren van zijn apparaat, op het idee om de sensor op een stuk papier aan te sluiten kamerplant Philodendron. Nu was het nodig om de plant op de een of andere manier emotionele stress te laten voelen.

De onderzoeker liet een van de bladeren in een kop hete koffie vallen en er volgde geen reactie. 'Wat als we proberen te schieten?' - dacht hij, terwijl hij een aansteker tevoorschijn haalde. En ik kon mijn ogen niet geloven: de curve op de recorderband kroop energetisch omhoog!

Het was inderdaad moeilijk te geloven: het bleek tenslotte dat de plant de gedachten van een persoon las. En toen zette Baxter nog een experiment op. Een automatisch mechanisme, op momenten geselecteerd door een willekeurige getalsensor, kantelde de beker met de garnalen in kokend water.

Vlakbij stond dezelfde philodendron met sensoren op de bladeren geplakt. Dus wat? Elke keer dat het kopje omviel, registreerde de recorder een emotionele curve: de bloem sympathiseerde met de garnaal.

Baxter rustte hier ook niet op.

Als een echte criminoloog simuleerde hij de misdaad. Zes mensen gingen om de beurt de kamer binnen waar de twee bloemen stonden. De zevende was de onderzoeker zelf. Toen hij binnenkwam, zag hij dat een van de philodendrons kapot was. Wie heeft het gedaan? Baxter vroeg de proefpersonen om één voor één opnieuw door de kamer te lopen. Op het moment dat de persoon die de bloem brak de kamer binnenkwam, registreerden de sensoren een emotionele uitbarsting: de philodendron herkende de "moordenaar" van zijn soortgenoot!

Kijk naar de wortel. De experimenten van Baxter veroorzaakten veel ophef in de wetenschappelijke wereld.

Velen hebben geprobeerd ze te reproduceren. En dit is wat er uit voortkwam.

Marcel Vogel werkte bij IBM en gaf les aan een van de universiteiten in Californië. Toen studenten hem een ​​tijdschrift met het artikel van Baxter gaven, besloot Vogel dat de gepresenteerde experimenten niets meer dan oplichterij waren. Uit nieuwsgierigheid besloot ik deze experimenten echter met mijn studenten te reproduceren.

Na enige tijd werden de resultaten samengevat. Geen van de drie zelfstandig werkende groepen studenten slaagde erin de beschreven effecten volledig te verkrijgen. Vogel zelf meldde echter dat planten inderdaad kunnen reageren op menselijke input.

Als bewijs gaf hij een beschrijving van het experiment, dat op zijn advies werd uitgevoerd door zijn vriendin Vivien Wiley. Nadat ze twee steenbreekbladeren uit haar eigen tuin had geplukt, legde ze er één op het nachtkastje en de andere in de eetkamer. “Elke dag, zodra ik opstond”, zei ze tegen Vogel, “keek ik naar het blad dat naast mijn bed lag en wenste het een lang leven, terwijl ik geen aandacht wilde schenken aan het andere blad...”

Na enige tijd was het verschil met het blote oog zichtbaar. Het blad bij het bed bleef vers, alsof het net geplukt was, terwijl het andere blad hopeloos verdorde.

Dit experiment kon echter niet als strikt wetenschappelijk worden beschouwd. Toen besloot Vogel een ander experiment uit te voeren. De philodendron was verbonden met een galvanometer en een recorder. De wetenschapper stond volledig ontspannen bij de plant en raakte het blad nauwelijks met zijn handen aan. De recorder trok een rechte lijn. Maar zodra Vogel zich mentaal naar de plant wendde, begon de recorder een reeks pieken uit te schrijven.

In het volgende experiment koppelde Vogel twee planten aan één apparaat en sneed van de eerste plant een blad af. De tweede plant reageerde op de pijn die zijn soortgenoot veroorzaakte, maar nadat de onderzoeker zijn aandacht daarop richtte. De plant leek het te begrijpen: anders heeft klagen geen zin...

Vogel rapporteerde zijn experimenten in gedrukte vorm, en dit leidde op zijn beurt tot een stortvloed aan aanvullend onderzoek en voorstellen. Douanebeambten zagen de gevoeligheid van de centrale als een nieuwe manier om de smokkel op luchthavens onder controle te houden en terroristen te identificeren voordat ze zelfs maar aan boord van een vliegtuig gaan. Het leger was geïnteresseerd in het vinden van manieren om de emotionele toestand van mensen te meten via planten. Welnu, de marine, vertegenwoordigd door de experimentele psychoanalyticus Eldon Baird, heeft samen met de staf van het Advanced Planning and Analysis Laboratory van het Naval Artillery Headquarters in Silver Spring, Maryland, niet alleen met succes de experimenten van Baxter herhaald, maar ook de controle over emotionele reacties versterkt. , waardoor planten bovendien worden blootgesteld aan infrarood- en ultraviolette straling...

Het nieuws over soortgelijke experimenten bereikte binnenlandse specialisten.

In de jaren zeventig werd een van de experimentele tests van Baxters experimenten uitgevoerd in het laboratorium van V. Poesjkin (Instituut van Algemeen en onderwijspsychologie). Wetenschappers waren geïnteresseerd in waar planten precies op reageren: de emotionele toestand van een persoon of zijn verdacht gevaarlijke acties? In theorie ondervond de persoon die de bloem brak geen gevoelens, hij voltooide eenvoudigweg de opdracht.

En dus begonnen Moskouse psychologen proefpersonen in een hypnotische toestand onder te dompelen en hen verschillende emoties bij te brengen.

De man voerde geen speciale acties uit, maar zijn emotionele toestand veranderde zeker. Dus wat? Sensoren bevestigd aan de bladeren van een begonia die drie meter van de proefpersoon stond, registreerden impulsen van ongeveer 50 microvolt, precies op de momenten waarop de persoon van de ene toestand naar de andere ging.

In totaal werden 200 experimenten herhaald verschillende variaties hetzelfde: als reactie op een verandering in de emotionele toestand van een persoon veranderde ook het elektrische potentieel dat door de plant werd gegenereerd. Om dit uit te leggen bracht professor Poesjkin een theorie naar voren die enigszins deed denken aan de opvattingen van Mace. “Onze experimenten,” zei hij, “getuigen van de eenheid van informatieprocessen die plaatsvinden in plantencellen en in het menselijke zenuwstelsel, zij bestaan ​​ook uit cellen, zij het van een ander type. Deze eenheid is een erfenis uit de tijd van de eerste DNA-molecuul verscheen op aarde als drager van het leven en de gemeenschappelijke voorouder van planten en mensen. Het zou verrassend zijn als een dergelijke eenheid niet bestond..."

Deze veronderstelling werd bevestigd als resultaat van experimenten uitgevoerd bij de afdeling Plantenfysiologie van de Timiryazev Academie onder leiding van professor I. Gunar.

Aanvankelijk stond de professor echter vijandig tegenover buitenlandse ideeën. “In twee naburige vaten stonden zonnebloem- en mimosaplanten”, beschreef hij een van zijn eerste experimenten. “Op één ervan waren instrumentsensoren aangesloten, de andere planten werden op dat moment met een schaar afgesneden. De galvanometers reageerden op geen enkele manier voor onze ‘criminele’ acties. De planten bleven onverschillig voor het lot van onze medestamleden. Toen kwam een ​​van ons dichter bij het vat met de mimosa die op het apparaat was aangesloten.

Uit dit feit trekt de wetenschapper de volgende conclusie: “Elk schoolkind dat bekend is met de basisprincipes van elektrostatica zal begrijpen dat dit geenszins een wonder was. Elk fysiek lichaam of systeem van lichamen dat stroom kan geleiden, heeft een bepaalde elektrische capaciteit, die varieert afhankelijk van de relatieve positie van de objecten. Onze pijl De galvanometer bleef onwrikbaar staan ​​zolang de capaciteit van het systeem onveranderd bleef.

Maar toen stapte de laboratoriumassistent opzij en werd de verdeling van elektrische ladingen in het systeem verstoord..."

Natuurlijk kan alles op deze manier worden verklaard.

Na enige tijd verandert de professor echter zelf zijn standpunt. Zijn instrumenten registreerden inderdaad elektrische impulsen in planten, vergelijkbaar met de zenuwuitbarstingen van mensen en dieren. En de professor sprak op een heel andere manier: “We kunnen ervan uitgaan dat signalen uit de externe omgeving naar het centrum worden verzonden, waar, na verwerking ervan, een reactie wordt voorbereid.”

De wetenschapper slaagde er zelfs in dit centrum te vinden. Het bleek zich in de nek van de wortels te bevinden, die de neiging hebben samen te drukken en te ontspannen als een hartspier.

Planten zijn blijkbaar in staat om signalen uit te wisselen; ze hebben hun eigen signaaltaal, vergelijkbaar met de taal van primitieve dieren en insecten, vervolgde de onderzoeker zijn redenering. De ene plant kan, door de elektrische spanningen in de bladeren te veranderen, een andere plant over gevaar informeren.

Planten stralen. Welnu, wat is het signaalmechanisme volgens moderne ideeën? Het ging stukje bij beetje open. Eén schakel in het alarmsysteem werd ontdekt in de jaren zeventig, toen het grootste deel van het hierboven beschreven onderzoek plaatsvond, door Clarence Ryan, een moleculair bioloog aan de Universiteit van Washington. Hij ontdekte dat zodra een rups een blad van een tomatenplant begint te kauwen, de resterende bladeren onmiddellijk protainase beginnen te produceren, een stof die spijsverteringsenzymen in de rupsen bindt, waardoor het voor de rups moeilijk, zo niet onmogelijk wordt om te eten. voedsel verteren.

Het is waar dat Ryan zelf suggereerde dat de signalen werden overgedragen via een soort chemische reactie. In werkelijkheid bleek alles echter niet helemaal waar te zijn. Plantencellen die door de kaken van de rups worden vernietigd, verliezen water. Hierdoor begint feitelijk een keten van chemische reacties, die uiteindelijk de geladen deeltjes van de oplossing – ionen – in beweging brengen. En ze verspreiden zich door het plantenorganisme en dragen elektrische signalen over op dezelfde manier als een golf van nerveuze opwinding zich verspreidt in de organismen van sommige primitieve dieren. Alleen bleken dit geen insecten te zijn, zoals professor Gunar geloofde, maar kwallen en hydra.

Het is in de membranen van de cellen van deze dieren dat er speciale verbindingsgaten worden gevonden, waardoor elektrische signalen, gedragen door positief of negatief geladen ionen, bewegen.

Soortgelijke spleetkanalen bestaan ​​in de membranen van plantencellen. Ze worden "plasmodesmaten" genoemd. Alarmsignalen reizen erlangs van cel naar cel. Bovendien veroorzaakt elke beweging van een elektrische lading een elektromagnetisch veld.

Het is dus mogelijk dat dit alarm een ​​tweeledig doel dient. Aan de ene kant dwingt het andere bladeren van een bepaalde plant of zelfs andere planten om remmers te gaan produceren, zoals hierboven vermeld.

Aan de andere kant roepen deze signalen misschien om hulp, bijvoorbeeld vogels - de natuurlijke vijanden van dezelfde rupsen die de tomatenstruik aanvielen.

Dit idee lijkt des te natuurlijker omdat Eric Davis, hoogleraar biologie aan de Universiteit van Nebraska, er onlangs in slaagde vast te stellen dat ionensignalering niet alleen kenmerkend is voor planten, maar ook voor veel dieren met een ontwikkeld zenuwstelsel. Waarom hebben ze het nodig? Misschien als ontvanger die afgestemd was op signalen van de nood van iemand anders... Bedenk immers dat de philodendron in de experimenten van Baxter reageerde op noodsignalen van een garnaal.

Zo sluiten flora en fauna hun gelederen, in een poging de aanval van het menselijk ras te weerstaan. Vaak veroorzaken we immers, zonder na te denken, schade aan beide. En het wordt waarschijnlijk tijd dat de mens zichzelf niet langer als een soort overwinnaar van de natuur beschouwt. Hij is tenslotte niets meer dan een deel ervan...

Het hemellichaam genaamd planeet Aarde heeft een elektrische lading die het natuurlijke elektrische veld van de aarde creëert. Een van de kenmerken van een elektrisch veld is potentieel, en het elektrische veld van de aarde wordt ook gekenmerkt door potentieel. We kunnen ook zeggen dat er naast het natuurlijke elektrische veld ook een natuurlijke elektrische gelijkstroom (DC) van de planeet Aarde bestaat. De potentiële gradiënt van de aarde wordt verdeeld van het oppervlak naar de ionosfeer. Bij goed weer voor statische elektriciteit bedraagt ​​het atmosferische elektrische veld ongeveer 150 volt per meter (V/m) nabij het aardoppervlak, maar deze waarde daalt exponentieel met toenemende hoogte tot 1 V/m of minder (op 30 km hoogte). De reden voor de afname van de gradiënt is onder meer de toename van de atmosferische geleidbaarheid.

Als je kleding draagt ​​die gemaakt is van een goede isolator, wat een uitstekend diëlektricum is, bijvoorbeeld kleding gemaakt van nylon, en uitsluitend rubberen schoenen gebruikt, en er geen metalen voorwerpen op het oppervlak van de kleding zitten, dan kan het potentiaalverschil worden gemeten. tussen het aardoppervlak en de bovenkant van het hoofd. Omdat elke meter 150 Volt is, zal er bij een hoogte van 170 cm bovenaan het hoofd een potentiaalverschil zijn van 1,7 x 150 = 255 Volt ten opzichte van het oppervlak. Als je een metalen pan op je hoofd zet, verzamelt zich daar een oppervlaktelading op. De reden voor deze kosteninzameling is dat nylonkleding een goede isolator is en dat schoenen van rubber zijn. Aarding, dat wil zeggen dat er geen geleidend contact is met het aardoppervlak. Om geen elektrische ladingen op jezelf te accumuleren, moet je jezelf ‘aarden’. Op dezelfde manier zijn objecten, dingen, gebouwen en constructies, vooral hoogbouw, in staat atmosferische elektriciteit te accumuleren. Dit kan tot onaangename gevolgen leiden, omdat elke opgehoopte lading elektrische stroom kan veroorzaken en vonkafbraak in gassen kan veroorzaken. Dergelijke elektrostatische ontladingen kunnen de elektronica beschadigen en brand veroorzaken, vooral bij brandbare materialen.

Om geen ladingen van atmosferische elektriciteit op te hopen, volstaat het om het bovenste punt met het lagere (aarde) te verbinden met een elektrische geleider, en als het gebied groot is, gebeurt de aarding in de vorm van een kooi, een circuit , maar in feite gebruiken ze een zogenaamde ‘kooi van Faraday’.

Kenmerken van atmosferische elektriciteit

De aarde is negatief geladen en heeft een lading die gelijk is aan 500.000 Coulomb (C) elektrische lading. Het potentiaalverschil varieert van 300.000 volt (300 kV), als we kijken naar de spanning tussen de positief geladen ionosfeer en het aardoppervlak. Er is ook DC elektriciteit, ongeveer 1350 Ampère (A), en de weerstand van de atmosfeer van de aarde is ongeveer 220 Ohm. Dit levert een vermogen op van ongeveer 400 megawatt (MW), dat wordt geregenereerd door zonneactiviteit. Deze kracht beïnvloedt zowel de ionosfeer van de aarde als de lagere lagen en veroorzaakt onweersbuien. Elektrische energie, die wordt opgeslagen en opgeslagen in de atmosfeer van de aarde is ongeveer 150 gigajoule (GJ).

Het aarde-ionosfeersysteem gedraagt ​​zich als een gigantische condensator met een capaciteit van 1,8 Farad. Gezien de enorme omvang van het aardoppervlak is er slechts 1 nC elektrische lading per vierkante meter oppervlak.

De elektrosfeer van de aarde strekt zich uit van zeeniveau tot een hoogte van ongeveer 60 km. In de bovenste lagen, waar veel vrije ionen zijn en dit deel van de bol de ionosfeer wordt genoemd, is de geleidbaarheid maximaal, omdat er vrije ladingsdragers zijn. Er kan worden gezegd dat het potentieel in de ionosfeer gelijk is, aangezien deze bol in wezen wordt beschouwd als een geleider van elektrische stroom, er zijn stromen in gassen en er zit een overdrachtsstroom in. De bron van vrije ionen is de radioactiviteit van de zon. De stroom geladen deeltjes die van de zon en uit de ruimte komen, 'slaat' elektronen uit gasmoleculen, wat tot ionisatie leidt. Hoe hoger u zich van het zeeoppervlak bevindt, hoe lager de geleidbaarheid van de atmosfeer. Aan het zeeoppervlak bedraagt ​​de elektrische geleidbaarheid van lucht ongeveer 10 -14 Siemens/m (S/m), maar deze neemt snel toe met toenemende hoogte, en op een hoogte van 35 km is deze al 10 -11 S/m. Op deze hoogte is de luchtdichtheid slechts 1% van die aan het zeeoppervlak. Bovendien verandert de geleidbaarheid met het toenemen van de hoogte niet-uniform, omdat het magnetische veld van de aarde en de fotonfluxen van de zon worden beïnvloed. Dit betekent dat de geleidbaarheid van de elektrosfeer boven 35 km van zeeniveau niet-uniform is en afhangt van het tijdstip van de dag (fotonenflux) en van de geografische locatie (het magnetische veld van de aarde).

Om een ​​elektrische storing te laten optreden tussen twee platte parallelle elektroden (waartussen de afstand 1 meter is), die zich op zeeniveau bevinden, is in droge lucht een veldsterkte van 3000 kV/m vereist. Als deze elektroden tot een hoogte van 10 km boven zeeniveau worden verhoogd, is slechts 3% van deze spanning nodig, dat wil zeggen dat 90 kV/m voldoende is. Als de elektroden zo bij elkaar worden gebracht dat de afstand ertussen 1 mm is, is een doorslagspanning 1000 keer minder nodig, dat wil zeggen 3 kV (zeeniveau) en 9 V (op een hoogte van 10 km).

De natuurlijke waarde van de elektrische veldsterkte van de aarde aan het oppervlak (zeeniveau) bedraagt ​​ongeveer 150 V/m, wat veel minder is dan de waarden die nodig zijn voor een doorslag tussen de elektroden, zelfs in een opening van 1 mm (3 kV/m). m vereist).

Waar komt het elektrisch veldpotentieel van de aarde vandaan?

Zoals hierboven vermeld, is de aarde een condensator, waarvan de ene plaat het oppervlak van de aarde is, en de andere plaat van de supercondensator het gebied van de ionosfeer. Op het aardoppervlak is de lading negatief, en achter de ionosfeer positief. Net als het aardoppervlak is de ionosfeer ook een geleider, en de atmosfeerlaag ertussen is een niet-uniform gasdiëlektricum. De positieve lading van de ionosfeer wordt gevormd door kosmische straling, maar waardoor wordt het aardoppervlak geladen met een negatieve lading?

Voor de duidelijkheid is het noodzakelijk om te onthouden hoe een conventionele elektrische condensator wordt opgeladen. Het wordt opgenomen in een elektrisch circuit naar een stroombron en wordt opgeladen tot de maximale spanningswaarde op de platen. Voor een condensator zoals de aarde gebeurt iets soortgelijks. Op dezelfde manier moet een bepaalde bron worden ingeschakeld, moet er stroom vloeien en worden er tegengestelde ladingen op de platen gevormd. Denk aan bliksem, die meestal gepaard gaat met onweer. Deze bliksemschichten vormen het elektrische circuit dat de aarde oplaadt.

Het is de bliksem die inslaat op het aardoppervlak en die de bron is die het aardoppervlak met een negatieve lading oplaadt. Bliksem heeft een stroomsterkte van ongeveer 1800 Ampère, en het aantal onweersbuien en bliksem per dag is meer dan 300. Een onweerswolk heeft polariteit. Het bovenste deel op een hoogte van ongeveer 6-7 km bij een luchttemperatuur van ongeveer -20°C is positief geladen, en het onderste deel op een hoogte van 3-4 km bij een luchttemperatuur van 0° tot -10°C negatief geladen is. De lading op de bodem van een onweerswolk is voldoende om een ​​potentiaalverschil met het aardoppervlak te creëren van 20-100 miljoen volt. De lading van bliksem ligt gewoonlijk in de orde van 20-30 Coulombs (C) elektriciteit. Bliksem slaat in bij ontladingen tussen wolken en tussen wolken en het aardoppervlak. Elke oplaadbeurt duurt ongeveer 5 seconden, dus bliksemontladingen kunnen in deze volgorde plaatsvinden, maar dit betekent niet dat een ontlading noodzakelijkerwijs na 5 seconden zal plaatsvinden.

Bliksem

Een atmosferische ontlading in de vorm van bliksem heeft een tamelijk complexe structuur. In ieder geval is dit een fenomeen van elektrische stroom in gassen, dat optreedt wanneer de noodzakelijke voorwaarden voor gasafbraak worden bereikt, dat wil zeggen de ionisatie van luchtmoleculen. Het meest merkwaardige is dat de atmosfeer van de aarde werkt als een continue dynamo die het aardoppervlak negatief oplaadt. Elke bliksemontlading vindt plaats onder de voorwaarde dat het aardoppervlak vrij is van negatieve ladingen, wat zorgt voor het noodzakelijke potentiaalverschil voor de ontlading (gasionisatie).

Zodra de bliksem de grond inslaat, vloeit de negatieve lading naar het oppervlak, maar daarna wordt het onderste deel van de onweerswolk ontladen en verandert zijn potentieel, het wordt positief. Vervolgens treedt er een tegenstroom op en beweegt de overtollige lading die het aardoppervlak bereikt naar boven, waardoor de onweerswolk opnieuw wordt opgeladen. Hierna kan het proces opnieuw worden herhaald, maar met lagere waarden voor elektrische spanning en stroom. Dit gebeurt zolang er voorwaarden zijn voor de ionisatie van gassen, het noodzakelijke potentiaalverschil en een teveel aan negatieve elektrische lading.

Samenvattend kunnen we zeggen dat de bliksem stapsgewijs inslaat, waardoor een elektrisch circuit ontstaat waardoor de stroom in gassen stroomt, afwisselend van richting. Elke bliksemoplading duurt ongeveer 5 seconden en slaat alleen in als de noodzakelijke voorwaarden hiervoor aanwezig zijn (doorslagspanning en ionisatie van gassen). De spanning tussen het begin en het einde van de bliksem kan in de orde van 100 miljoen volt liggen, en de gemiddelde stroomwaarde is ongeveer 1800 Ampère. De piekstroom bereikt meer dan 10.000 Ampère en de overgedragen lading is gelijk aan 20-30 Coulombs elektriciteit.

8 februari 2012 om 10:00 uur

De biologische invloed van elektrische en magnetische velden op het lichaam van mensen en dieren is veel bestudeerd. De waargenomen effecten in dit geval, als ze zich voordoen, zijn nog steeds onduidelijk en moeilijk vast te stellen, dus dit onderwerp blijft relevant.

Magnetische velden op onze planeet hebben een dubbele oorsprong: natuurlijk en antropogeen. Natuurlijke magnetische velden, zogenaamd magnetische stormen, vinden hun oorsprong in de magnetosfeer van de aarde. Antropogene magnetische verstoringen bestrijken een kleiner gebied dan natuurlijke verstoringen, maar hun manifestatie is veel intenser en veroorzaakt daarom grotere schade. Als gevolg van technische activiteiten creëren mensen kunstmatige elektromagnetische velden die honderden keren sterker zijn dan het natuurlijke magnetische veld van de aarde. Bronnen van antropogene straling zijn: krachtige radiozendapparatuur, geëlektrificeerde voertuigen, elektriciteitsleidingen.

Frequentiebereik en golflengten van sommige bronnen van elektromagnetische straling

Eén van de krachtigste ziekteverwekkers elektromagnetische golven— industriële frequentiestromen (50 Hz). De intensiteit van het elektrische veld direct onder een hoogspanningslijn kan dus enkele duizenden volts per meter grond bereiken, hoewel vanwege de eigenschap van de grond die de intensiteit vermindert, zelfs wanneer men zich 100 m van de lijn bevindt, de intensiteit scherp daalt tot enkele tientallen jaren. volt per meter.

Uit onderzoek naar de biologische effecten van het elektrische veld is gebleken dat het zelfs bij een spanning van 1 kV/m een ​​nadelig effect heeft op het menselijke zenuwstelsel, wat op zijn beurt leidt tot verstoring van het endocriene systeem en de stofwisseling in het lichaam (koper, zink, ijzer en kobalt), verstoort fysiologische functies: hartslag, bloeddruk, hersenactiviteit, metabolische processen en immuunactiviteit.

Sinds 1972 zijn er publicaties verschenen die het effect op mens en dier onderzoeken van elektrische velden met intensiteitswaarden groter dan 10 kV/m.

De magnetische veldsterkte is evenredig met de stroom en omgekeerd evenredig met de afstand; De elektrische veldsterkte is evenredig met de spanning (lading) en omgekeerd evenredig met de afstand. De parameters van deze velden zijn afhankelijk van de spanningsklasse, ontwerpkenmerken en geometrische afmetingen van de hoogspanningslijn. De opkomst van een krachtige en uitgebreide bron van elektromagnetische velden leidt tot een verandering in de natuurlijke factoren waaronder het ecosysteem werd gevormd. Elektrische en magnetische velden kunnen oppervlakteladingen en -stromen in het menselijk lichaam veroorzaken.

Uit onderzoek is gebleken dat de maximale stroom die in het menselijk lichaam wordt opgewekt door een elektrisch veld veel hoger is dan de stroom die wordt opgewekt door een magnetisch veld. De schadelijke effecten van het magnetische veld treden dus alleen op als de intensiteit ervan ongeveer 200 A/m bedraagt, wat gebeurt op een afstand van 1-1,5 m van de lijnfasedraden en alleen gevaarlijk is voor bedienend personeel dat onder spanning werkt. Deze omstandigheid stelde ons in staat te concluderen dat er geen biologische invloed is van magnetische velden met industriële frequentie op mensen en dieren die zich onder hoogspanningslijnen bevinden. Het elektrische veld van hoogspanningslijnen is dus de belangrijkste biologisch effectieve factor bij elektriciteitstransmissie over lange afstanden een barrière vormen voor de migratie van verschillende soorten water- en landfauna.

Elektrische en magnetische veldlijnen beïnvloeden een persoon die zich onder een bovengrondse wisselstroomleiding bevindt

Gebaseerd op de ontwerpkenmerken van krachtoverbrenging (doorzakken van de draad), manifesteert de grootste invloed van het veld zich in het midden van de overspanning, waar de spanning voor super- en ultrahoogspanningslijnen op het niveau van menselijke lengte 5 - 20 is. kV/m en hoger, afhankelijk van de spanningsklasse en het leidingontwerp.

Bij de steunen, waar de hoogte van de draadophanging het grootst is en de afschermende werking van de steunen voelbaar is, is de veldsterkte het laagst. Omdat er zich mogelijk mensen, dieren en voertuigen onder de hoogspanningskabels bevinden, moet dit worden beoordeeld mogelijke gevolgen langdurig en kortstondig verblijf van levende wezens in een elektrisch veld van verschillende sterkte.

Het meest gevoelig voor elektrische velden zijn hoefdieren en mensen die schoenen dragen die hen van de grond isoleren. Dierenhoeven zijn ook goede isolatoren. Het geïnduceerde potentieel kan in dit geval 10 kV bereiken, en de stroompuls door het lichaam bij aanraking van een geaard object (struiktak, grassprietje) is 100 - 200 μA. Dergelijke stroompulsen zijn veilig voor het lichaam, maar onaangename sensaties dwingen hoefdieren om in de zomer hoogspanningslijnen te vermijden.

Bij de werking van een elektrisch veld op een persoon wordt de dominante rol gespeeld door de stromen die door zijn lichaam stromen. Dit wordt bepaald door de hoge geleidbaarheid van het menselijk lichaam, waar organen waarin bloed en lymfe circuleren de boventoon voeren.

Momenteel hebben experimenten met dieren en menselijke vrijwilligers aangetoond dat een geleidbaarheidsstroomdichtheid van 0,1 μA/cm en lager de werking van de hersenen niet beïnvloedt, aangezien de gepulseerde biostromen die gewoonlijk in de hersenen stromen de dichtheid van een dergelijke geleidingsstroom aanzienlijk overschrijden. .

Bij een stroomdichtheid met een geleidbaarheid van 1 μA/cm worden flikkerende lichtcirkels waargenomen in de ogen van een persoon; hogere stroomdichtheden vangen al de drempelwaarden op voor de stimulatie van sensorische receptoren, evenals zenuw- en spiercellen, wat leidt tot tot het optreden van angst en onwillekeurige motorische reacties.

Als een persoon voorwerpen aanraakt die van de grond zijn geïsoleerd in een zone met een elektrisch veld van aanzienlijke intensiteit, hangt de stroomdichtheid in de hartzone sterk af van de toestand van de “onderliggende” omstandigheden (type schoenen, bodemgesteldheid, enz.), maar kan deze waarden al bereiken.

Bij een maximale stroom die overeenkomt met Еmax == 15 kV/m (6,225 mA), vloeit een bekend deel van deze stroom door het hoofdgebied (ongeveer 1/3) en een hoofdgebied (ongeveer 100 cm), de stroomdichtheid<0,1 мкА/см, что и подтверждает допустимость принятой напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

Voor de menselijke gezondheid is het probleem het bepalen van de relatie tussen de stroomdichtheid die in weefsels wordt geïnduceerd en de magnetische inductie van het externe veld, V. Berekening van de stroomdichtheid

gecompliceerd door het feit dat het exacte pad afhangt van de verdeling van de geleidbaarheid in de weefsels van het lichaam.

De specifieke geleidbaarheid van de hersenen wordt dus bepaald door y = 0,2 cm/m, en die van de hartspier door y = 0,25 cm/m. Als we de straal van het hoofd 7,5 cm en de straal van het hart 6 cm noemen, dan is het product yR in beide gevallen hetzelfde. Daarom kan één representatie worden gegeven voor de stroomdichtheid aan de periferie van het hart en de hersenen.

Er is vastgesteld dat de magnetische inductie, veilig voor de gezondheid, ongeveer 0,4 mT bedraagt ​​bij een frequentie van 50 of 60 Hz. In magnetische velden (van 3 tot 10 mT, f = 10 - 60 Hz) werd het verschijnen van lichtflikkeringen waargenomen, vergelijkbaar met die welke optreden wanneer op de oogbal wordt gedrukt.

De stroomdichtheid die in het menselijk lichaam wordt geïnduceerd door een elektrisch veld met intensiteit E wordt als volgt berekend:

met verschillende coëfficiënten k voor de hersen- en hartgebieden.

Waarde k=3-10-3 cm/Hzm.

Volgens Duitse wetenschappers is de veldsterkte waarbij haartrillingen worden gevoeld bij 5% van de geteste mannen 3 kV/m en bij 50% van de geteste mannen 20 kV/m. Er is momenteel geen bewijs dat de sensaties veroorzaakt door het veld nadelige effecten veroorzaken. Wat betreft de relatie tussen stroomdichtheid en biologische invloed kunnen vier gebieden worden onderscheiden, weergegeven in de tabel.

Het laatste bereik van stroomdichtheidswaarden heeft betrekking op belichtingstijden in de orde van één hartcyclus, d.w.z. ongeveer 1 s voor een persoon, de drempelwaarden zijn hoger. Om de drempelveldsterkte te bepalen, werden fysiologische onderzoeken uitgevoerd op mensen in laboratoriumomstandigheden bij veldsterktes variërend van 10 tot 32 kV/m. Er is vastgesteld dat bij een spanning van 5 kV/m 80% van de mensen geen pijn ervaart tijdens ontladingen bij het aanraken van geaarde voorwerpen. Het is deze waarde die als standaardwaarde is aangenomen bij het werken in elektrische installaties zonder gebruik van beschermingsmiddelen.

De afhankelijkheid van de toegestane tijd van het verblijf van een persoon in een elektrisch veld met een sterkte E groter dan de drempel wordt benaderd door de vergelijking

Het vervullen van deze aandoening zorgt voor zelfgenezing van de fysiologische toestand van het lichaam gedurende de dag zonder restreacties en functionele of pathologische veranderingen.

Laten we kennis maken met de belangrijkste resultaten van onderzoeken naar de biologische effecten van elektrische en magnetische velden, uitgevoerd door Sovjet- en buitenlandse wetenschappers.

De invloed van elektrische velden op personeel

Tijdens de onderzoeken werd een integrerende dosismeter aan de bovenarm van elke werknemer bevestigd. Er werd vastgesteld dat onder werknemers op hoogspanningslijnen de gemiddelde dagelijkse blootstelling varieerde van 1,5 kV/(m-h) tot 24 kV/(m-h). In zeer zeldzame gevallen worden maximale waarden genoteerd. Uit de verkregen onderzoeksgegevens kan worden geconcludeerd dat er geen significante relatie bestaat tussen veldblootstelling en de algemene gezondheid van mensen.

Bovengrondse hoogspanningslijnen en kanker bij kinderen

In woongebouwen kan een magnetisch veld worden gecreëerd door elektrische huishoudelijke apparatuur en bedrading, externe ondergrondse kabels en bovengrondse elektriciteitsleidingen. De studie- en controleobjecten werden gegroepeerd op een afstand van 25 m van de bovengrondse hoogspanningslijn, en de mate van risico op een afstand van meer dan 100 m van de lijn werd als één geheel genomen.

De verkregen resultaten ondersteunen niet de hypothese dat industriële frequentie magnetische velden het optreden van kanker bij kinderen beïnvloeden.

Elektrostatisch effect op menselijk en dierlijk haar

Het onderzoek werd uitgevoerd in verband met de hypothese dat het veldeffect dat door het huidoppervlak wordt gevoeld, wordt veroorzaakt door de werking van elektrostatische krachten op het haar. Als resultaat werd vastgesteld dat de proefpersoon bij een veldsterkte van 50 kV/m jeuk voelde in verband met trillingen van het haar, wat werd geregistreerd door speciale apparaten.

Effect van elektrisch veld op planten

De experimenten werden uitgevoerd in een speciale kamer in een onvervormd veld met een spanning van 0 tot 50 kV/m. Er werd lichte schade aan het bladweefsel gedetecteerd bij blootstellingen variërend van 20 tot 50 kV/m, afhankelijk van de configuratie van de plant en het aanvankelijke vochtgehalte. Weefselnecrose werd waargenomen in delen van planten met scherpe randen. Dikke planten met een glad afgerond oppervlak werden bij een spanning van 50 kV/m niet beschadigd. Schade ontstaat door kronen op uitstekende delen van planten. Bij de zwakste planten werd binnen 1 à 2 uur na blootstelling schade waargenomen. Belangrijk is dat bij tarwezaailingen, die zeer scherpe punten hebben, de kroon en beschadiging al merkbaar waren bij een relatief lage spanning van 20 kV/m. Dit was de laagste drempel voor het optreden van laesies in de onderzoeken.

Het meest waarschijnlijke mechanisme voor schade aan plantenweefsel is hitte. Weefselbeschadiging treedt op wanneer de veldsterkte hoog genoeg wordt om corona te veroorzaken en er een coronastroom met hoge dichtheid door de punt van het blad vloeit. De warmte die wordt gegenereerd door de weerstand van het bladweefsel leidt tot de dood van een smalle laag cellen, die relatief snel water verliezen, uitdrogen en krimpen. Dit proces kent echter een limiet en het percentage van het gedroogde plantoppervlak is klein.

Effect van elektrisch veld op dieren

Het onderzoek vond plaats in twee richtingen: het bestuderen op het niveau van het biosysteem en het bestuderen van de drempels van gedetecteerde invloeden. Onder de kippen die in een veld met een spanning van 80 kV/m werden geplaatst, was er een toename in gewicht, levensvatbaarheid en een lage sterfte. De veldperceptiedrempel werd gemeten bij huisduiven. Er is aangetoond dat duiven een soort mechanisme hebben voor het detecteren van elektrische velden met een lage intensiteit. Er werden geen genetische veranderingen waargenomen. Opgemerkt wordt dat dieren die zich in een elektrisch veld met hoge intensiteit bevinden, een mini-shock kunnen ervaren als gevolg van externe factoren, afhankelijk van de experimentele omstandigheden, wat kan leiden tot enige angst en opwinding bij de proefpersonen.

Een aantal landen kent regelgeving die de maximale veldsterktewaarden op het gebied van bovengrondse hoogspanningslijnen beperkt. In Spanje wordt een maximale spanning van 20 kV/m aanbevolen en in Duitsland wordt momenteel dezelfde waarde als de limiet beschouwd.

Het publieke bewustzijn van de effecten van elektromagnetische velden op levende organismen blijft groeien, en enige belangstelling en bezorgdheid over deze effecten zal leiden tot aanhoudend relevant medisch onderzoek, vooral op mensen die in de buurt van bovengrondse hoogspanningslijnen wonen.

Meer informatie over dit onderwerp:

V. I. Tsjechov "Ecologische aspecten van elektriciteitstransmissie"

Het boek geeft een algemene beschrijving van de impact van bovengrondse elektriciteitsleidingen op het milieu. De kwesties van het berekenen van de maximale elektrische veldsterkte onder een wisselstroomlijn en methoden voor de reductie ervan, de verwerving van land voor het lijntracé, de impact van het elektromagnetische veld op mensen, flora en fauna, en het optreden van radio- en akoestische ruis worden beschouwd. Er wordt rekening gehouden met de kenmerken van de milieu-impact van gelijkstroomlijnen en ultrahoogspanningskabels.

Laatste publicaties

Bovin A.A.
Regionaal UNESCO-centrum van Krasnodar

Alle levende organismen die op aarde bestaan, hebben zich op de een of andere manier in de loop van de lange evolutie volledig aangepast aan de natuurlijke omstandigheden. Aanpassing vond niet alleen plaats aan fysische en chemische omstandigheden, zoals temperatuur, druk, samenstelling van de atmosferische lucht, verlichting, vochtigheid, maar ook aan de natuurlijke velden van de aarde: geomagnetisch, zwaartekracht, elektrisch en elektromagnetisch. Technogene menselijke activiteit heeft gedurende een relatief korte historische periode een aanzienlijke impact gehad op natuurlijke objecten, waardoor het delicate evenwicht tussen levende organismen en omgevingsomstandigheden, dat in de loop van millennia werd gevormd, dramatisch wordt verstoord. Dit heeft tot veel onherstelbare gevolgen geleid, met name het uitsterven van sommige dieren en planten, talrijke ziekten en een vermindering van de gemiddelde levensverwachting van mensen in sommige regio's. En pas de afgelopen decennia zijn er wetenschappelijke studies begonnen met het bestuderen van de invloed van natuurlijke en antropogene factoren op mensen en andere levende organismen.

Van de genoemde factoren is het effect van elektrische velden op mensen op het eerste gezicht niet significant, dus onderzoek op dit gebied is schaars. Maar zelfs nu blijft, ondanks de groeiende belangstelling voor dit probleem, de invloed van elektrische velden op levende organismen een slecht bestudeerd gebied.

Dit artikel geeft een kort overzicht van de werkzaamheden die verband houden met dit probleem.

1. NATUURLIJKE ELEKTRISCHE VELDEN

Het elektrische veld van de aarde is het natuurlijke elektrische veld van de aarde als planeet, dat wordt waargenomen in het vaste lichaam van de aarde, in de zeeën, in de atmosfeer en de magnetosfeer. Het elektrische veld van de aarde wordt veroorzaakt door een complex geheel van geofysische verschijnselen. Het bestaan ​​van een elektrisch veld in de atmosfeer van de aarde houdt voornamelijk verband met de processen van luchtionisatie en de ruimtelijke scheiding van positieve en negatieve elektrische ladingen die tijdens ionisatie ontstaan. Luchtionisatie vindt plaats onder invloed van kosmische straling van ultraviolette straling van de zon; straling van radioactieve stoffen die aanwezig zijn op het aardoppervlak en in de lucht; elektrische ontladingen in de atmosfeer, enz. Veel atmosferische processen: convectie, wolkenvorming, neerslag en andere leiden tot gedeeltelijke scheiding van ongelijksoortige ladingen en het ontstaan ​​van atmosferische elektrische velden. Ten opzichte van de atmosfeer is het aardoppervlak negatief geladen.

Het bestaan ​​van het elektrische veld van de atmosfeer leidt tot de opkomst van stromen die de elektrische "condensator" -atmosfeer ontladen - de aarde. Neerslag speelt een belangrijke rol bij de uitwisseling van ladingen tussen het aardoppervlak en de atmosfeer. Gemiddeld brengt neerslag 1,1 tot 1,4 keer meer positieve ladingen met zich mee dan negatieve ladingen. Het weglekken van ladingen uit de atmosfeer wordt ook aangevuld door stromen die verband houden met bliksem en de stroom van ladingen van puntige voorwerpen. Het saldo van elektrische ladingen die naar het aardoppervlak worden gebracht met een oppervlakte van 1 km2 per jaar kan worden gekarakteriseerd door de volgende gegevens:

Op een aanzienlijk deel van het aardoppervlak – boven de oceanen – zijn stromingen uit de toppen uitgesloten en ontstaat er een positief evenwicht. Het bestaan ​​van een statische negatieve lading op het aardoppervlak (ongeveer 5,7 x 105 C) suggereert dat deze stromen gemiddeld in evenwicht zijn.

Elektrische velden in de ionosfeer worden veroorzaakt door processen die zowel in de bovenste lagen van de atmosfeer als in de magnetosfeer plaatsvinden. Getijdenbewegingen van luchtmassa's, wind, turbulentie - dit alles is een bron van het genereren van een elektrisch veld in de ionosfeer als gevolg van het effect van een hydromagnetische dynamo. Een voorbeeld is het zonne-dagelijkse elektrische stroomsysteem, dat dagelijkse variaties in het magnetische veld op het aardoppervlak veroorzaakt. De grootte van de elektrische veldsterkte in de ionosfeer hangt af van de locatie van het observatiepunt, het tijdstip van de dag, de algemene toestand van de magnetosfeer en ionosfeer, en de activiteit van de zon. Het varieert van enkele eenheden tot tientallen mV/m, en in de ionosfeer op hoge breedtegraad bereikt het honderd of meer mV/m. In dit geval bereikt de stroom honderdduizenden ampère. Vanwege de hoge elektrische geleidbaarheid van het plasma van de ionosfeer en magnetosfeer langs de magnetische veldlijnen van de aarde, worden de elektrische velden van de ionosfeer overgebracht naar de magnetosfeer en worden magnetosferische velden overgebracht naar de ionosfeer.

Een van de directe bronnen van het elektrische veld in de magnetosfeer is de zonnewind. Wanneer de zonnewind rond de magnetosfeer stroomt, treedt er een emf op. Deze EMF veroorzaakt elektrische stromen die worden afgesloten door tegengestelde stromen die door de staart van de magnetosfeer stromen. Deze laatste worden gegenereerd door positieve ruimteladingen aan de ochtendzijde van de magnetotail en negatieve ruimteladingen aan de avondzijde. De elektrische veldsterkte over de magnetotail bereikt 1 mV/m. Het potentiaalverschil over de poolkap bedraagt ​​20-100 kV.

Het bestaan ​​van een magnetosferische ringstroom rond de aarde houdt rechtstreeks verband met de drift van deeltjes. Tijdens perioden van magnetische stormen en aurorae ondergaan elektrische velden en stromingen in de magnetosfeer en ionosfeer aanzienlijke veranderingen.

Magnetohydrodynamische golven gegenereerd in de magnetosfeer planten zich voort door natuurlijke golfgeleiderkanalen langs de magnetische veldlijnen van de aarde. Als ze de ionosfeer binnenkomen, worden ze omgezet in elektromagnetische golven, die gedeeltelijk het aardoppervlak bereiken en zich gedeeltelijk voortplanten in de ionosferische golfgeleider en worden verzwakt. Deze golven worden geregistreerd afhankelijk van de oscillatiefrequentie of als magnetische pulsaties (10-10). 2-10 Hz), of als zeer laagfrequente golven (oscillaties met een frequentie van 102-104 Hz).

Het wisselende magnetische veld van de aarde, waarvan de bronnen zich in de ionosfeer en de magnetosfeer bevinden, induceert een elektrisch veld in de aardkorst. De elektrische veldsterkte in de laag aan het oppervlak van de korst varieert afhankelijk van de locatie en de elektrische weerstand van de rotsen, variërend van enkele eenheden tot enkele honderden mV/km, en tijdens magnetische stormen neemt deze toe tot eenheden en zelfs tientallen V/km. km. De onderling verbonden afwisselende magnetische en elektrische velden van de aarde worden gebruikt voor elektromagnetisch onderzoek in de geofysica, maar ook voor diep onderzoek van de aarde.

Een zekere bijdrage aan het elektrische veld van de aarde wordt geleverd door het contactpotentiaalverschil tussen gesteenten met verschillende elektrische geleidbaarheid (thermo-elektrische, elektrochemische, piëzo-elektrische effecten). Vulkanische en seismische processen kunnen hierin een bijzondere rol spelen.

Elektrische velden in de zeeën worden veroorzaakt door het wisselende magnetische veld van de aarde en ontstaan ​​ook wanneer geleidend zeewater (zeegolven en stromingen) in een magnetisch veld beweegt. De dichtheid van elektrische stromen in de zeeën bereikt 10-6 A/m2. Deze stromen kunnen worden gebruikt als natuurlijke bronnen van wisselende magnetische velden voor magnetische variaties op het plat en op zee.

De kwestie van de elektrische lading van de aarde als bron van het elektrische veld in de interplanetaire ruimte is nog niet volledig opgelost. Er wordt aangenomen dat de aarde als planeet elektrisch neutraal is. Deze hypothese vereist echter experimentele bevestiging. Uit de eerste metingen bleek dat de elektrische veldsterkte in de interplanetaire ruimte nabij de aarde varieert van tienden tot enkele tientallen mV/m.

In het werk van D. Dyutkin worden processen opgemerkt die leiden tot de accumulatie van elektrische lading en de vorming van elektrische velden in de ingewanden van de aarde en op het oppervlak. Er wordt rekening gehouden met het mechanisme van het optreden van cirkelvormige elektrische stromen in de ionosfeer, leidend tot de excitatie van krachtige elektrische stromen in de oppervlaktelagen van de aarde.

De grondbeginselen van de moderne geofysica wijzen erop dat om de intensiteit van het geomagnetische veld te behouden, een mechanisme van constante veldopwekking moet werken. Het overwicht van het dipoolveld en zijn axiale karakter, evenals de westelijke drift met een uitzonderlijk hoge snelheid voor geologische processen (0,2 | of 20 km/jaar) duiden op een verband tussen het geomagnetische veld en de rotatie van de aarde. Bovendien is de directe afhankelijkheid van de veldsterkte van de rotatiesnelheid van de aarde een bewijs van de onderlinge verbondenheid van deze verschijnselen.

Hieraan kunnen we toevoegen dat er tot op heden een schat aan statistische informatie is verzameld die veranderingen in de parameters van zonneactiviteit, geomagnetisch veld en de rotatiesnelheid van de aarde koppelt aan de tijdperiodiciteit en intensiteit van verschillende natuurlijke processen. Er is echter nog geen duidelijk fysiek mechanisme ontwikkeld voor de onderlinge verbinding van al deze processen.

De werken van professor V.V. Surkov onderzoeken de aard van elektromagnetische velden met ultralage frequentie (ULF). Het mechanisme van excitatie van ULF (tot 3 Hz) elektromagnetische velden in het ionosferische plasma en de atmosfeer wordt beschreven, en de bronnen van ULF elektromagnetische velden in de aarde en de atmosfeer worden aangegeven.

Hypotheses over het ontstaan ​​van de elektrische en magnetische velden van de aarde worden besproken in een populair-wetenschappelijk artikel van G. Fonarev, doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen. Volgens de hypothese van academicus V.V. Shuleikin creëren elektrische stromingen in de wateren van de Wereldoceaan een extra magnetisch veld, dat bovenop het hoofdveld wordt gelegd. Volgens V.V. Shuleikin, elektrische velden in de oceaan zouden in de orde van grootte van honderden of zelfs duizenden microvolts per meter moeten zijn - dit zijn behoorlijk sterke velden. Sovjet-ichtyoloog A.T. Begin jaren dertig ontdekte Mironov, terwijl hij het gedrag van vissen bestudeerde, dat ze een goed gedefinieerde elektrotaxis hadden: het vermogen om op een elektrisch veld te reageren. Dit bracht hem op het idee dat er elektrische (tellurische) velden moeten bestaan ​​in de zeeën en oceanen. Hoewel de hypothesen van V.V Shuleikin en A.T. De ideeën van Mironov zijn in de praktijk niet bevestigd, maar hebben nog steeds meer dan alleen historisch belang: beiden speelden een belangrijke stimulerende rol bij het formuleren van veel nieuwe wetenschappelijke problemen.

2. LEVENDE ORGANISMEN IN EEN NATUURLIJK ELEKTRISCH VELD

Momenteel zijn er veel onderzoeken uitgevoerd naar de invloed van elektrische velden op levende organismen - van individuele cellen tot mensen. Meestal wordt gekeken naar de invloed van elektromagnetische en magnetische velden. Een groot deel van alle werken is gewijd aan wisselende elektromagnetische velden en hun effecten op levende organismen, aangezien deze velden voornamelijk van antropogene oorsprong zijn.

Constante elektrische velden van natuurlijke oorsprong en hun betekenis voor levende organismen zijn nog niet voldoende bestudeerd.

De invloed van het constante elektrische veld van de aarde op mensen, dieren en planten wordt op de meest eenvoudige en begrijpelijke wijze weergegeven in het werk van A.A. Mikulina.

Volgens het laatste onderzoek is de aarde negatief geladen, dat wil zeggen met een overschot aan gratis elektrische ladingen – ongeveer 0,6 miljoen coulomb. Dit is een zeer grote heffing.

Doordat ze elkaar afstoten door Coulomb-krachten, hebben elektronen de neiging zich op te hopen op het oppervlak van de aardbol. Op grote afstand van de aarde, die deze aan alle kanten bedekt, bevindt zich een ionosfeer, bestaande uit een groot aantal positief geladen ionen. Er is een elektrisch veld tussen de aarde en de ionosfeer.

Bij heldere hemel, op een afstand van een meter van de grond, bedraagt ​​het potentiaalverschil ongeveer 125 volt. Daarom hebben we het recht om te beweren dat elektronen, die onder invloed van een veld van het aardoppervlak probeerden te ontsnappen, de blote voeten en de elektrisch geleidende uiteinden van de zenuwen van de spieren van de primitieve mens binnendrongen, die blootsvoets over de aarde liep. aarde en droeg geen laarzen met elektrisch ondoordringbare kunstzolen. Deze penetratie van elektronen ging slechts door totdat de totale vrije negatieve lading van een persoon het ladingspotentieel bereikte van het gebied van het aardoppervlak waar hij zich bevond.

Onder invloed van het veld hadden de ladingen die het menselijk lichaam binnendrongen de neiging uit te breken, waar ze werden opgevangen en opnieuw gecombineerd met positief geladen ionen uit de atmosfeer, die in direct contact stonden met de open huid van het hoofd en de handen. Het menselijk lichaam, zijn levende cellen en alle functionele afhankelijkheden van de stofwisseling zijn al miljoenen jaren door de natuur aangepast voor een gezond menselijk leven in omstandigheden van het nabije elektrische veld en de elektrische uitwisseling, die vooral tot uiting komt in de instroom van elektronen in de voeten en de uitstroom, recombinatie, van elektronen in positief geladen ionen van de atmosfeer.

Vervolgens trekt de auteur een belangrijke conclusie: de spieren van dieren en mensen die in contact komen met de aarde zijn door de natuur zo ontworpen dat ze een negatieve elektrische lading moeten dragen die overeenkomt met de hoeveelheid lading op het aardoppervlak waarop de levende wezens zich bevinden. wezen bevond zich op dat moment. De hoeveelheid negatieve lading op het menselijk lichaam moet variëren afhankelijk van de elektrische veldsterkte op een bepaald punt op aarde op een bepaald moment.

Er zijn veel redenen voor een verandering in de elektrische veldsterkte. Een van de belangrijkste is bewolking, die sterke lokale elektrische ladingen met zich meebrengt. Ze bereiken tientallen miljoenen volt op het moment van bliksemvorming. In een levend organisme bereikt de intensiteit van elektrische ladingen op het huidoppervlak soms zo'n omvang dat vonken verschijnen bij contact met metaal of bij het verwijderen van nylon ondergoed.

De laatste waarnemingen van medewerkers van het Instituut voor Openbare en Gemeentelijke Hygiëne hebben aangetoond dat wanneer het weer verandert, het welzijn van een zieke persoon afhangt van de omvang van de plaatselijke veldsterkte van de aarde, evenals van veranderingen in de barometrische druk. , in de meeste gevallen gepaard gaande met een verandering in veldsterkte. Maar aangezien we in het dagelijks leven geen instrumenten hebben om de omvang van de veldspanning van de aarde te meten, verklaren we de staat van welzijn niet als de hoofdoorzaak - een verandering in veldsterkte, maar als gevolg daarvan - een daling van de barometrische druk.

Experimenten hebben aangetoond dat elk mentaal of fysiek werk dat wordt verricht door een persoon die geïsoleerd is van de aarde, gepaard gaat met een afname van zijn negatieve natuurlijke lading. Geen van de beschreven veranderingen in de elektrische potentiaal wordt echter waargenomen of gemeten, zelfs niet door de meest nauwkeurige instrumenten, als het menselijk lichaam in contact staat met de aarde of door een geleider met de aarde is verbonden. Het gebrek aan elektronen wordt onmiddellijk geëlimineerd. Op elke oscilloscoop is het gemakkelijk om deze stromen waar te nemen en hun grootte te bepalen.

Welke veranderingen in het menselijk leven bepaalden zijn vertrek uit het natuurlijke, primitieve bestaan? De mens trok laarzen aan, bouwde huizen, vond niet-geleidend linoleum en rubberen zolen uit en vulde de straten en wegen van de stad met asfalt. De mens komt tegenwoordig veel minder in contact met de elektrische ladingen van de aarde. Dit is een van de redenen voor dergelijke 'publieke' ziekten als hoofdpijn, prikkelbaarheid, neurosen, hart- en vaatziekten, vermoeidheid, slechte slaap, enz. In het verleden schreven zemstvo-artsen patiënten voor om blootsvoets in de dauw te lopen. Er zijn nog steeds verschillende blotevoetenverenigingen actief in Engeland. Deze behandeling kan niet anders worden genoemd dan ‘het aarden van het lichaam van de patiënt’.

Aan het Instituut voor Plantenfysiologie van de USSR Academy of Sciences voerde doctor in de biologische wetenschappen E. Zhurbitsky een aantal experimenten uit om de invloed van het elektrische veld op planten te bestuderen. Het versterken van het veld tot een bekende waarde versnelt de groei. Door planten in een onnatuurlijk veld te plaatsen – een negatieve zone bovenaan en een positieve zone in de grond – wordt de groei geremd. Zhurbitsky gelooft dat hoe groter het potentiaalverschil tussen de zaailingen en de atmosfeer is, hoe intenser de fotosynthese plaatsvindt. In kassen kan de opbrengst met 20-30% worden verhoogd. Een aantal wetenschappelijke instellingen bestuderen de invloed van elektriciteit op planten: het Centraal Genetisch Laboratorium genoemd naar I.V. Michurin, medewerkers van de Botanische Tuin van de Staatsuniversiteit van Moskou, enz.

Van belang is het werk van R.A. Novitsky, gewijd aan de perceptie van elektrische velden en stromingen door vissen, evenals het genereren van elektrische velden door zeer elektrische vissen (zoetwateraling, elektrische pijlstaartrog en meerval, Amerikaanse sterrenkijker). Het werk merkt op dat zwak elektrische vissen een hoge gevoeligheid hebben voor elektrische velden, waardoor ze objecten in water kunnen vinden en onderscheiden, het zoutgehalte van water kunnen bepalen en de lozingen van andere vissen kunnen gebruiken voor informatiedoeleinden in interspecifieke en intraspecifieke relaties. Zwakke elektrische stromen en magnetische velden worden voornamelijk waargenomen door de receptoren van de vissenhuid. Talrijke onderzoeken hebben aangetoond dat bij bijna alle zwak en sterk elektrische vissen derivaten van de laterale lijnorganen als elektroreceptoren dienen. Bij haaien en roggen wordt de elektroreceptieve functie uitgevoerd door de zogenaamde Lorenzini-ampullen - speciale slijmklieren in de huid. Sterkere elektromagnetische velden werken rechtstreeks in op de zenuwcentra van in het water levende organismen.

3. Technogene elektrische velden en hun effect op levende organismen

Zoals we weten heeft de technologische vooruitgang de mensheid niet alleen verlichting en gemak gebracht in de productie en het dagelijks leven, maar ook een aantal ernstige problemen gecreëerd. In het bijzonder is het probleem ontstaan ​​van de bescherming van mensen en andere organismen tegen sterke elektromagnetische, magnetische en elektrische velden die door verschillende technische apparaten worden gecreëerd. Later ontstond het probleem om mensen te beschermen tegen langdurige blootstelling aan zwakke elektromagnetische velden, die, zo bleek, ook het menselijk leven schaden. En pas onlangs zijn ze begonnen aandacht te schenken en passend onderzoek uit te voeren om de impact van het afschermen van natuurlijke geomagnetische en elektrische velden op levende organismen te beoordelen.

De invloed van krachtige constante en variabele elektrische velden van technogene oorsprong op levende organismen wordt al relatief lang bestudeerd. De bronnen van dergelijke velden zijn in de eerste plaats hoogspanningsleidingen (PTL's).

Het elektrische veld dat door hoogspanningsleidingen wordt gecreëerd, heeft een negatief effect op levende organismen. Het meest gevoelig voor elektrische velden zijn hoefdieren en mensen die schoenen dragen die hen van de grond isoleren. Dierenhoeven zijn ook goede isolatoren. In dit geval wordt een potentiaal geïnduceerd op een geleidend volumetrisch lichaam dat van de grond is geïsoleerd, afhankelijk van de verhouding van de capaciteit van het lichaam tot de grond en tot de voedingsdraden. Hoe kleiner de capaciteit naar aarde (hoe dikker bijvoorbeeld de zool van een schoen), hoe groter het geïnduceerde potentieel, dat enkele kilovolt kan bedragen en zelfs 10 kV kan bereiken.

In experimenten van veel onderzoekers werd een duidelijke drempelwaarde van de veldsterkte ontdekt, waarbij een dramatische verandering in de reactie van het proefdier optreedt. Er wordt vastgesteld dat een lagere veldsterkte geen merkbare schade aan een levend organisme veroorzaakt.

De elektrische veldsterkte in de werkgebieden van 750 kV-stroomleidingen op menselijke hoogte is ongeveer 5-6 keer minder dan gevaarlijke waarden. De nadelige effecten van industriële frequentie-elektrische velden op personeel van hoogspanningslijnen en onderstations met spanningen van 500 kV en hoger zijn geïdentificeerd; bij spanningen van 380 en 220 kV komt dit effect zwak tot uiting. Maar bij alle spanningen hangt het effect van het veld af van de verblijfsduur erin.

Op basis van onderzoek zijn passende sanitaire normen en regels ontwikkeld, die de minimaal toegestane afstanden aangeven voor de locatie van woongebouwen tot stationaire emitterende objecten, zoals hoogspanningsleidingen. Deze normen voorzien ook in maximaal toelaatbare (grens)stralingsniveaus voor andere energiegevaarlijke objecten. In sommige gevallen worden omvangrijke metalen schermen in de vorm van platen, netten en andere apparaten gebruikt om mensen te beschermen.

Talrijke onderzoeken door wetenschappers in verschillende landen (Duitsland, de VS, Zwitserland, enz.) hebben echter aangetoond dat dergelijke veiligheidsmaatregelen een persoon niet volledig kunnen beschermen tegen de invloed van schadelijke elektromagnetische straling (EMR). Tegelijkertijd werd ontdekt dat zwakke elektromagnetische velden (EMF), waarvan het vermogen wordt gemeten in duizendsten van een watt, niet minder gevaarlijk zijn, en in sommige gevallen gevaarlijker, dan straling met hoog vermogen. Wetenschappers leggen dit uit door te zeggen dat de intensiteit van zwakke elektromagnetische velden evenredig is met de intensiteit van de straling van het menselijk lichaam zelf, zijn interne energie, die wordt gevormd als resultaat van het functioneren van alle systemen en organen, inclusief het cellulaire niveau. Dergelijke lage (niet-thermische) intensiteiten kenmerken de emissies van elektronische huishoudelijke apparaten die tegenwoordig in elk huis te vinden zijn. Dit zijn voornamelijk computers, televisies, mobiele telefoons, magnetrons, enz. Zij zijn de bronnen van schadelijke, zogenaamde. door de mens gemaakte EMR, die de eigenschap hebben zich op te hopen in het menselijk lichaam, waardoor het bio-energetische evenwicht wordt verstoord, en in de eerste plaats de zogenaamde. uitwisseling van energie-informatie (ENIO). En dit leidt op zijn beurt tot verstoring van de normale werking van de belangrijkste systemen van het lichaam. Talrijke onderzoeken op het gebied van de biologische effecten van elektromagnetische velden (EMF) hebben vastgesteld dat de meest gevoelige systemen van het menselijk lichaam de volgende zijn: het zenuwstelsel, het immuunsysteem, het endocrien systeem en het reproductieve systeem. Het biologische effect van EMV onder omstandigheden van langdurige blootstelling kan leiden tot de ontwikkeling van gevolgen op de lange termijn, waaronder degeneratieve processen van het centrale zenuwstelsel, bloedkanker (leukemie), hersentumoren, hormonale ziekten, enz.

In het werk van V.M. Korshunova meldt dat experts in de jaren zeventig terugkeerden naar de effecten van zwakke en zeer zwakke magnetische en elektrische velden op fysisch-chemische modelsystemen, biologische objecten en het menselijk lichaam. De mechanismen die deze effecten veroorzaken “werken” op het niveau van moleculen, en soms van atomen, waardoor ze zeer ongrijpbaar zijn. Wetenschappers hebben echter experimenteel magnetische en spin-effecten aangetoond en theoretisch verklaard. Het bleek dat hoewel de energie van magnetische interactie verschillende ordes van grootte kleiner is dan de energie van thermische beweging, de thermische beweging in dat stadium van de reactie waarin alles feitelijk gebeurt, geen tijd heeft om de werking van het magnetische veld te verstoren.

Deze ontdekking dwingt ons om met een frisse blik te kijken naar het fenomeen leven op aarde, dat ontstond en zich ontwikkelde onder de omstandigheden van een geomagnetisch veld. Het laboratorium demonstreerde de invloed van relatief zwakke (een orde of twee hoger dan de geomagnetische) constante en variabele magnetische velden op de output van de primaire reactie van fotosynthese - de basis van het hele ecosysteem van onze planeet. Deze invloed bleek klein (minder dan een procent), maar iets anders is belangrijk: bewijs van het werkelijke bestaan ​​ervan.

In hetzelfde werk werd met name opgemerkt dat huishoudelijke elektrische apparaten die ons omringen, op een bepaalde positie ten opzichte van ons lichaam (of ons lichaam ten opzichte van de apparaten), de elektrochemische processen kunnen beïnvloeden die plaatsvinden in de cellen van het lichaam.

4. INSTRUMENTEN EN METHODEN VOOR HET METEN VAN ELEKTRISCHE VELDEN

Om de elektromagnetische situatie te bestuderen en te controleren, is het noodzakelijk om over geschikte instrumenten te beschikken: magnetometers voor het meten van de kenmerken van magnetische velden en meters voor elektrische veldsterkte.

Omdat de behoefte aan dergelijke apparaten (voorlopig) klein is, worden dergelijke apparaten in principe in kleine series geproduceerd voor twee doeleinden: 1 – het bewaken van de sanitaire veiligheidsnormen; 2 – ten behoeve van verkenningsgeofysica.

De unitaire onderneming NPP Cyclone-Test van de federale staat produceert bijvoorbeeld serieel de elektrische veldmeter IEP-05, die is ontworpen om de wortel-gemiddelde-kwadraatwaarde te meten van de intensiteit van elektrische wisselvelden die door verschillende technische middelen worden gecreëerd.

Elektrische en magnetische veldsterktemeters zijn ontworpen om elektromagnetische veiligheidsnormen op het gebied van milieubescherming, arbeid en openbare veiligheid te bewaken.

Binnen de grenzen van zijn technische kenmerken kan het apparaat worden gebruikt om de sterkte van de elektrische component van elektromagnetische velden te meten, ongeacht de aard van hun optreden, ook bij monitoring volgens SanPiN 2.2.4.1191-03 “Elektromagnetische velden in industriële omstandigheden ” en SanPiN 2.1.2.1002-00 “Sanitaire epidemiologische vereisten voor woongebouwen en gebouwen."

Het apparaat heeft een directe uitlezing van de gemeten veldwaarde (in realtime) en kan worden gebruikt voor elektromagnetische monitoring, het monitoren van de ruimtelijke verdeling van velden en de dynamiek van het meten van deze velden in de tijd.

Het werkingsprincipe van het apparaat is eenvoudig: in een dipoolantenne induceert een elektrisch veld een potentiaalverschil, dat wordt gemeten door een apparaat zoals een millivoltmeter.

Het bedrijf NPP “Cyclone – Test” produceert ook andere instrumenten die zijn ontworpen om de parameters van elektrische, magnetische en elektromagnetische velden te meten.

Tegelijkertijd maakt de geofysica al lang gebruik van methoden voor elektrische verkenning van mineralen. Elektrische prospectie is een groep geofysische onderzoeksmethoden die zijn gebaseerd op de studie van natuurlijke of kunstmatig opgewonden elektrische en elektromagnetische velden in de aardkorst. De fysieke basis van elektrische prospectie is het verschil tussen gesteenten en ertsen op basis van hun elektrische weerstand, diëlektrische constante, magnetische gevoeligheid en andere eigenschappen.

Van de verschillende elektrische prospectiemethoden moeten de magnetotellurische veldmethoden worden vermeld. Met behulp van deze methoden wordt de variabele component van het natuurlijke elektromagnetische veld van de aarde bestudeerd. De penetratiediepte van het magnetotellurische veld in de grond als gevolg van het skin-effect hangt af van de frequentie ervan. Daarom weerspiegelt het gedrag van lage veldfrequenties (honderdsten en duizendsten van Hz) de structuur van de aardkorst op een diepte van enkele km, en hogere frequenties (tientallen en honderden Hz) op een diepte van enkele tientallen meters Door de gemeten elektrische en magnetische veldcomponenten op hun frequentie te meten, kunt u de geologische structuur van het studiegebied bestuderen.

Elektrische prospectieapparatuur bestaat uit stroombronnen, bronnen van elektromagnetische velden en meetapparatuur. Huidige bronnen - drogecelbatterijen, generatoren en batterijen; veldbronnen - geaard aan de uiteinden van de lijn of niet-geaarde circuits die worden gevoed door gelijkstroom of wisselstroom. Meetapparatuur bestaat uit een ingangstransducer (veldsensor), een systeem van tussensignaalomzetters dat het signaal omzet om het op te nemen en ruis te filteren, en een uitgangsapparaat dat signaalmeting verzorgt. Elektrische prospectieapparatuur ontworpen om een ​​geologisch gedeelte te bestuderen op een diepte van niet meer dan 1-2 km wordt vervaardigd in de vorm van lichtgewicht draagbare kits.

Voor onderzoeksdoeleinden wordt meestal speciale apparatuur met de noodzakelijke parameters vervaardigd.

Het werk bespreekt de meest nauwkeurige en gevoelige spectrale methoden voor het meten van ultrazwakke magnetische velden. Er is echter een belangrijke verklaring dat op basis van atomaire spectroscopie ook een standaard voor elektrische veldsterkte kan worden geconstrueerd. Het werk merkt op dat het mogelijk is om de absolute waarde van de elektrische veldsterkte met hoge nauwkeurigheid te meten met behulp van het Stark-effect. Om dit te doen, is het noodzakelijk om atomen te gebruiken met een orbitaal moment dat niet nul is in de grondtoestand. Volgens de auteur is de behoefte aan dergelijke metingen echter tot nu toe niet acuut genoeg geworden om de overeenkomstige technologie te ontwikkelen.

Integendeel, het is nu tijd om ultragevoelige en nauwkeurige instrumenten te creëren voor het meten van natuurlijke elektrische velden.

CONCLUSIE

Talrijke onderzoeken tonen aan dat onzichtbare, immateriële elektromagnetische, magnetische en elektrische velden ernstige gevolgen hebben voor mensen en andere organismen. De invloed van sterke velden is vrij uitgebreid bestudeerd. De invloed van zwakke velden, die voorheen werd genegeerd, bleek niet minder belangrijk voor levende organismen. Maar het onderzoek op dit gebied is nog maar net begonnen.

Moderne mensen brengen steeds meer tijd door in gebouwen van gewapend beton, in autocabines. Maar er zijn vrijwel geen onderzoeken die verband houden met het beoordelen van de impact op de menselijke gezondheid van het afschermende effect van kamers, metalen cabines van auto's, vliegtuigen, enz. Dit geldt vooral voor het afschermen van het natuurlijke elektrische veld van de aarde. Daarom zijn dergelijke onderzoeken momenteel zeer relevant.

“De moderne mensheid leeft, net als alle levende wezens, in een soort elektromagnetische oceaan, waarvan het gedrag nu niet alleen wordt bepaald door natuurlijke oorzaken, maar ook door kunstmatige interventie. We hebben ervaren piloten nodig die de verborgen stromingen van deze oceaan, haar ondiepten en eilanden grondig kennen. En er zijn nog strengere navigatieregels nodig om reizigers te helpen beschermen tegen elektromagnetische stormen”, zo beschreef Yu.A., een van de pioniers van de Russische magnetobiologie, figuurlijk de huidige situatie. Cholodov.

LITERATUUR

1. Sizov Yu. Elektrisch veld van de aarde. Artikel in TSB, Uitgeverij "Sovjet Encyclopedie", 1969 - 1978
2. Dyudkin D. De toekomst van energie – geo-elektriciteit? Energie en industrie van Rusland - geselecteerde materialen, uitgave 182.
   http://subscribe.ru/archive/
3. Surkov V.V. Gebied van wetenschappelijke interesses van V.V.
   http://www.surkov.mephi.ru
4. Fonarev G. Een geschiedenis van twee hypothesen. Wetenschap en leven, 1988, nr. 8.
5. Lavrova AI, Plyusnina T.Yu., Lobanov, AI, Starozhilova TK, Riznichenko G.Yu. Modellering van het effect van een elektrisch veld op het systeem van ionenstromen in het nabije membraangebied van de Chara-algencel.
6. Alekseeva N.T., Fedorov V.P., Baibakov S.E. Reactie van neuronen van verschillende delen van het centrale zenuwstelsel op de invloed van een elektromagnetisch veld // Elektromagnetische velden en menselijke gezondheid: materialen van de 2e internationale. conf. "Problemen van elektromagnetische menselijke veiligheid. Fundamenteel en toegepast onderzoek. EMF-regulering: filosofie, criteria en harmonisatie", 20-24 september. 1999, Moskou. - M., 1999. - p.47-48.
7. Gurvich EB, Novokhatskaya EA, Rubtsova N.B. Sterfte van de bevolking die in de buurt van een elewoont met een spanning van 500 kilovolt // Med. arbeid en industrie ecol. - 1996. - N 9. - P.23-27. - Bibliografie: 8 titels.
8. Gurfinkel Yu.I., Lyubimov V.V. Afgeschermde afdeling in een kliniek om patiënten met coronaire hartziekten te beschermen tegen de gevolgen van geomagnetische verstoringen // Med. natuurkunde. - 2004. - N3(23). - P.34-39. - Bibliografie: 23 titels.
9. Mikulin A.A.. Actieve levensduur is mijn strijd tegen de ouderdom. Hoofdstuk 7. Leven in een elektrisch veld.
   http://www.pseudologie.org
10. Kurilov Yu.M.. Alternatieve energiebron. Het elektrische veld van de aarde is een energiebron.
    Wetenschappelijk en technisch portaal.
11. Novitsky R.A. Elektrische velden in het leven van vissen. 2008
    http://www.fion.ru>
12. Lyubimov V.V., Ragulskaya M.V. Elektromagnetische velden, hun biotropisme en milieuveiligheidsnormen. Journal of gedeponeerde manuscripten nr. 3 maart 2004.
    Proceedings van de wetenschappelijke en technische conferentie - PROMTECHEXPO XXI.
13. Ptitsyna N.G., G. Villoresi, L.I. Dorman, N. Yucci, M.I. "Natuurlijke en technologische laagfrequente magnetische velden als factoren die potentieel gevaarlijk zijn voor de gezondheid." “Advances in Physical Sciences” 1998, N 7 (vol. 168, pp. 767-791).
14. Groene Mark, Ph.D. Iedereen zou dit moeten weten.
    gezondheid2000.ru
15. Korshunov V.M.. De gevaren van elektriciteit.
    www.korshunvm.ru
16. FSUE NPP-cycloontest.
    http://www.ciklon.ru
17. Yakubovsky Yu.V.. Elektrische verkenning. Artikel in TSB, Uitgeverij "Sovjet Encyclopedie", 1969 - 1978
18. Alexandrov E.B. Toepassingen van atomaire spectroscopie op problemen van fundamentele metrologie. Fysisch-Technisch Instituut vernoemd naar. A.F. Ioffe RAS, St. Petersburg, Rusland